AT供电方式时,当线路上没有机车通过时,牵引线上是否电流为零?

Answer 1

牵引变电所是牵引供变电系统的重要组成部分。牵引变电所的功能是将三相的110KV（或220 KV）高压交流电变换为两个单相的27.5KV的交流电，然后向铁路上、下行两个方向的接触网（额定电压为25KV）供电。牵引变电所为了完成接受电能，高压和分配电能的工作，其电气主接线可分为两部分，一次主接线和二次接线。本设计完成一次主接线设计，比较七种不同的基本接线形式和选定变压器结线方式，设计出以斯科特结线变压器为主变压器的双T接线AT供电系统牵引变电所。关键词：牵引变电所，一次电气主接线绪论我国电气化铁路采用工频单相交流电力牵引制，额定电压25kV。牵引动力为电能，牵引供电设备将国家电力系统输送的电能变换为适合电力机车使用的形式，电力机车则完成牵引任务，因此牵引供电设备和电力机车是电气化铁路的两大主要装备，铁路其他装备和基础设施应与之相适应。电气化铁道是由电力机车和牵引供电装置组成的，牵引供电装置一般分成牵引变电所和接触网两部分，所以人们又称电力机车、牵引变电所和接触网为电气化铁道的“三大元件”。我国电气化铁路采用工频单相交流制。向电气化铁路供电的牵引供电系统由分布在铁路沿线的牵引变电所及沿铁路架设的牵引网组成。为了保证供电的可靠性，由电力系统送到牵引变电所的高压输电线路均为双回路。将电能从电力系统传送给电力机车的电力装置的总称叫电气化铁路的供电系统，又称牵引供电系统，主要由牵引变电所和接触网两大部分组成。牵引变电所将电力系统输电线路电压从110kV（或220kV）降到27.5kV，经馈电线将电能送至接触网；接触网沿铁路上空架设，电力机车升弓后便可从其取得电能，用以牵引列车。牵引变电所所在地的接触网设有分相绝缘装置，两相邻牵引变电所之间设有分区亭，接触网在此也相应设有分相绝缘装置。牵引变电所至分区亭之间的接触网（含馈电线）称供电臂。牵引供电回路是由牵引变电所——馈电线——接触网——电力机车——钢轨——回流联接——（牵引变电所）接地网组成的闭合回路，其中流通的电流称牵引电流，闭合或断开牵引供电回路会产生强烈的电弧，处理不当会造成严重的后果。通常将接触网、钢轨回路（包括大地）、馈电线和回流线统称为牵引网。牵引变电所的功用是，以其三相、110KV受电设备引入外部送电线路的高压电并控制通、断，再经牵引变压器将引入的三相电转换为27.5（或2×27.5）KV单相电压，然后以单相馈电设备将电能分配、馈送至牵引网。牵引变电所电气主接线的设计是牵引变电所设计的重要组成部分，主要包括它对整个供电系统的技术经济指标、运行方式都有重大影响。1 电气主接线概述牵引变电所（包括开闭所，分区所）的电气主接线是指由隔离开关、互感器、避雷器、断路器、主变压器、母线、电力电缆、移相电容器等高压一次设备，按工作要求顺序连接构成的接收和分配电能的牵引变电所内部的电气主电路。它反映了牵引变电所的基本结构和性能，在运行中表明电能的输送和分配关系、一次设备的运行方式，是实际运行操作的依据。主接线的确定对牵引变电所电气设备的选择、配电装置的布置以及运行的可靠性和经济性有很密切的关系。1.1主接线设计的基本要求可靠性—根据用电负荷的等级，保证在各种运行方式下提高供电的连续性，力求可靠供电。灵活性—主接线应力求简单、明显、没有多余的电气设备；投入或切除某些设备或线路的操作方便。这样就可以避免误操作，又能提高运行的可靠性，处理事故也能简单迅速。灵活性还表现在具有适应发展的可能性。安全性—保证在进行一切操作切换时工作人员和设备的安全，以及能在安全条件下进行维护检修工作。经济性—应使主接线的初投资与运行费用达到经济合理。牵引变电所的主接线与电力系统的地区变电所大致相似，但也有自己的一些特点：一、当牵引变电所采用集中供电方式时，在满足供电可靠性的情况下，尽量采用简单的接线形式，一般以双T接线为主；二、双T接线虽然要求两回进线，但可根据电气化铁路的重要程度和运量大小而采用手动投入和自动投入备用回路。当变电所两回进线中，主回路发生故障时，备用回路应投入；三、主变压器的接线方式不同，对主接线的影响较大；四、接触网的故障率较高，要求27.5KV侧馈线断路器能承受较高的跳闸次数或有足够的备用；1.2电气主接线设计依据1、 变电所的分期和最终建设规模变电所根据十几年电力系统发展规划进行设计。一般装设两台主变压器；当技术经济比较合理时，330—500KV枢纽变电所也可装设3—4台主变压器；终端或分支变电所如只有一个电源时，可只装设一台主变压器。2、 变电所在电力系统中的地位和作用电力系统中的变电所有系统枢纽变电所、地区重要变电所和一般变电所三种类型。一般系统枢纽变电所汇集多个大电源，进行系统功率交换和以中压供电，电压为330—500KV；地区重要变电所，电压为220—330KV；一般变电所多为终端和分支变电所，电压为110KV，但也有220KV。3、 负荷大小和重要性对于一级负荷必须有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证对全部一级负荷不间断供电。对于二级负荷一般要有两抚绩掂啃郾救淀寻丢默个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证全部或大部分二级负荷的供电。4、 系统备用容量大小装有两台及以上主变压器的变电所，其中一台事故断开，其余主变压器的容量应保证该所70%的全部负荷，在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证一级和二级负荷。系统备用容量的大小将会影响运行方式的变化。例如：检修母线或断路器时，是否允许线路、变压器停运；故障时允许切除的线路、变压器的数量等。设计主接线时应充分考虑这个因素。2 电气主接线的基本接线形式电气主接线一方面从电源系统接受电能，一方面又通过馈电线路将电能分配出去。电气主接线的电源回路和用电回路之间采用什么方式连接，以保证工作可靠、灵活是十分重要的问题。从供电系统长期运行实践中，人们总结归纳了以下几种基本的电气接线形式，它们可广泛适用于不同电压等级。2.1110KV侧主接线1、单母线接线接线简单、设备少、配电装置费用低、经济性好并能满足一定的可靠性；每一回路由断路器切断负荷电流和故障电流。检修断路器时，可用两侧隔离开关使断路器与电压隔离，保证检修人员的安全；任一出线（用电回路）可从任何电源回路取得电能，不致因运行方式的不同而造成相互影响。但是在母线故障及检修母线和与母线连接的隔离开关时要造成停电；检修任一回路及其断路器时，会使该回路停电，对其他回路不受影响。2、单母线分段接线用断路器，把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路；有两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。但是，一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电，而出线为双回时，常使架空线路出现交叉跨越，扩建时需向两个方向均衡扩。3、单母线带旁路母线接线具有旁路母线的接线不但解决了断路器的公共设备和检修备用，在调试，更换断路器及内装式电流互感器、整定继电保护时都可不必停电。它广泛地应用于牵引负荷和35KV以上电压变电所中，特别是负荷较重要，线路断路器多、检修断路器不允许停电的场合，主要缺点是增加了一套旁路母线和相应的设备，以及为此而增加配电装置占地面积。4、单母线分段带旁路母线接线这种接线方式：适用于进出线不多、容量不大的中小型电压等级为35～110KV的变电所较为实用，具有足够的可靠性和灵活性。5、双母线接线双母线接线较之单母线增加了设备和投资，其运行灵活性及可靠性大为提高。检修任一母线时，不会中断供电；检修任一回路的母线隔离开关时，只需断开该回路，其他回路倒换至另一组母线继续运行；工作母线在运行中发生故障时，可将全部回路倒换至备用母线，迅速恢复供电。6、桥形接线当只有两台变压器和两条输电线路时，采用桥式接线，所用断路器数目最少，它可分为内桥和外桥接线。内桥接线：适合于输电线路较长，故障机率较多而变压器又不需经常切除时，采用内桥式接线。这种接线形式可以很方便地切除和投入线路，而切除某台变压器时，则需同时断开与之相连的两台断路器，造成一条出线的短时停电。外桥接线：适合于出线较短，且变压器随经济运行的要求需经常切换，或系统有穿越功率，较为适宜。这种接线方便于变压器的投入或切除，而切除一条线路时，需要同时断开两台变压器，造成一台变压器的短时停电。所以，桥式接线，可靠性较差，虽然它有：使用断路器少、布置简单、造价低等优点，但是一般系统把具有良好的可靠性放在首位，故不选用桥式接线。7、双T接线双T接线在牵引变电所的进线线路会较短，且由于两回电源线路不是以构成环形电网的方式接入电力系统的，因此牵引变电所高压母线无穿越功率通过。需用高压电器更少，配电装置更简单，线路继电保护也简单。牵引变电所任一电源进线线路故障，则由输电线路两侧继电保护动作，使输电线路两端断路器跳闸而断开。双T接线运行的灵活性较高，应尽量采用倒换电源操作时不造成全变电所停电的运行方式。在双T接线中，两路电源，两台主变压器只需两套变压器，并且110KV侧无系统功率穿越。主接线结构简单，110KV线路不需设置继电保护装置，使二次接线装置也较简单，可节省投资。在电力系统日趋稳定的条件下，其供电可靠性日趋提高，在牵引变电所中得到了广泛的应用。2.255KV侧主接线1、 55KV侧变压器接线三相—两相斯科特接线变压器斯科特变压器是一种特殊接线的变压器，其特点是将对称三相电压系统转换成两个相位差为90°的单相电压系统，用两个单相中的一相供应一边供电臂，另一相供应另一边供电臂。在牵引变电所实现三相—两相对称变换，降低单相牵引负荷的不对称影响。斯科特接线变压器实际上是由两台单相变压器按规定连接而成。一台单相变压器的原边绕组两端引出，分别接到三相电力系统的两相，称为M座变压器；另一台单相变压器的原边绕组一端引出，接到三相电力系统的另一相，另一端接到M座变压器原边绕组的中点O，称为T座变压器。斯科特变压器M座绕组及T座绕组的电压为55KV，适用于AT供电方式。斯科特变压器的优点是当M座和T座两供电臂负荷电流大小相等、功率因数也相等时，斯科特接线变压器原边三相电流对称。变压器容量可全部利用。能供应牵引变电所自用电和站区三相电力。对接触网的供电可实现两边供电。2、 55KV侧馈线的接线方式AT供电方式馈电线有接触网（T）和正馈线（R）两根线，断路器和隔离开关均为双级；另有中线馈出，不设断路器和隔离开关。当牵引变压器（斯科特接线变压器）副边线圈无中点抽头时，在变电所内还应设自耦变压器。一般将自耦变压器设在馈电线外侧，当相邻变电所越区供电时，可作为末端的自耦变压器使用。双线铁路一般为四回馈电线，每两回同相馈电线设一组备用断路器。3 牵引变电所电气主接线图设计说明复线AT供电系统牵引变电所AT供电系统牵引变电所采用三相—二相（平衡）变压器为主变压器，用以完成降压和变相功能，减少单相不对称负荷对电力系统负序电流的影响，并以2 27.5KV电压向AT牵引网供电。由于供电电压提高、供电距离增大近一倍，主变压器容量相应也增大。高压侧采用双T 接线，接线结构简单，两台主变压器均为斯科特接线变压器，正常时，一台工作，一台备用。当工作电源失压或主变压器故障时，在主用断路器跳闸后，由备用电源自动投入装置使备用的线路—变压器组投入工作，从而保证了不间断供电。两回110KV电源进线各挂有一组电容式电压互感器1TV、2TV。由于主变压器二次侧为对称的两相55 KV，故每相（两条线）所使用的断路器、隔离开关均为双级联动的。并联电容补偿装置跨接于每相的两条线上。这种供电方式的牵引馈电线，每路始端均跨接有自耦变压器AT 。AT两端分别与牵引网的接触导线（或接触网T）及正馈导线（F）相连，AT中点与钢轨（R）及保护线（PW）相联，并通过火花间隙接地。该主接线中的馈线断路器采用50%的备用方式。结论在这次设计中，首先进行了牵引变电所一次主接线的设计，同时列出了七种基本接线形式以及它们的特点，设计出双T接线复线AT供电系统的牵引变电所。该牵引变电所采用特殊的斯科特接线变压器为主变压器，主变压器二次侧所使用的断路器、隔离开关均为双级联动。但是在设计的过程中也遇到了一些问题，比如在AT供电方式牵引变电所主变压器副边中点不接地与中性点接地方式的比较上，我选择的是中性点不接地的斯科特变压器，这种方式使得有些电气设备的额定电压为55KV，从而又不利于设备的选型。还有由于所查资料有限，没能掌握最先进的设备型号，我希望在以后的工作和学习中能弥补这一缺憾。