第三章-电气主结线与高压配电装置PPT课件.ppt

第第3 3章章 电气主接（结）线与高压配电装置电气主接（结）线与高压配电装置 电气主接线和高压配电装置是变电所的主体部分。主接线是进行变电所设计、施工和运营管理的重要依据。大家在今后工作中要养成按图设计、按图施工、按图检修和按图操作的习惯。高压配电装置是根据主接线的要求，用各种开关设备、导体、保护和测量装置按某种结构和配置形式的相互组合。1第1节 电气主接线的功能、基本要求与 设计原则 变电所（含配电所、开闭所和分区所）的电气主接线，是由变压器（如果有的话）、高压开关、导线等高压电器组成的变换、分配电能的电路。也称电气一次接线或电气主系统。在主接线图主接线图上，各种设备以规定的文字符号、文字符号、图形和设备之间的连线图形和设备之间的连线来表示，并标明各主要设备主要设备的规格、数量和型号的规格、数量和型号。电气主接线图一般画成单线图。电气主接线反映了变电所的基本结构和功能，决定了变电所的设计和运行：电气主接线的选择对系统的安全、经济运行，对系统的稳定和调度的灵活性，以及对电气设备的选择，配电装置的布置，继电保护及控制方式的拟定等都有重大的影响。21 1、电气主接线应满足的、电气主接线应满足的基本要求基本要求 1）保证对用户供电的可靠性可靠性，根据用户负荷性质不同，如一级负荷、二级负荷或三级负荷，采用不同可靠性的主接线；2）运行的灵活性灵活性，主接线应能给高压设备的检修提供保证；3）良好的经济性经济性，在达到供电可靠性和运行灵活性的前提下，尽可能减少投资；4）简单明了，具备可扩展性简单明了，具备可扩展性。简单明了的主接线是运行过程中减少出错的有力保证。可适应未来负荷的增长。32 2、电气主接线设计应遵循的主要原则和步骤、电气主接线设计应遵循的主要原则和步骤 整个设计一般分为以下几个阶段：方案论证和确方案论证和确定、初步设计、施工设计定、初步设计、施工设计。1）应以批准的设计任务书为依据，在进行供变电工程的立项中，工程都要进行充分的调查论证，完成论证后报批准，所批准的文件就成为设计的依据。2）根据具体工程的实际情况确定工程的重要技术参数和技术要求（如主变、牵引网供电方式、补偿措施等），确定主接线形式；3）对供变电工程中高压设备进行选型设计，包括选何种设备、设备如何安装、对选择的设备进行校验、工程的综合技术经济比较；进行设计的方案一般要提出若干个，在进行综合技术经济比选后才确定最终方案。4）注意新技术的应用，在这方面应该对可能运用的新技术、新设备进行充分调查和研究的基础上作出决定，既要考虑新技术带来的好处，也要考虑其不利因素。4 电气主接线中的主要电气设备主要电气设备包括：电力变压器、断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线、接地装置以及各种无功补偿装置等。常用的主接线方式主接线方式：单母线接线、单母线分段接线、单母线分段带旁路母线接线、双母线接线、双母线带旁路母线接线、双母线分段接线、双母线分段带旁路母线接线、内桥接线、外桥接线、一台半断路器接线、单元接线、和角形接线等。5主接线图主要设备的图形符号和文字符号表6文字符号文字符号:新旧标准可查看电气技术中的文字符号制订通则(GB 715987)和电工设备文字符号编制通则(GB 31564)。图形符号图形符号:GB/T 4728电气简图用图形符号，等同采用IEC 60617 database电气简图用图形符号数据库标准中的相应内容。GB/T 5465一1996 电气设备用图形符号绘制原则，等同采用IEC 416:1988设备用图形符号绘制原则GB/T 5465.2一1996电气设备用图形符号，等同采用IEC 417:1994设备用图形符号目录、索引、一览表和活页资料汇编 7主接线图的形式1、主接线全图 全面画出电路中的所有一次设备。2、主接线简图 酌情省略互感器等设备的主接线。3、主接线模拟图 是主接线的模型，着重表示运行中各电力元件的运行状态。模拟图的特点：准确反映设备的现场情况；可以做操作前的模拟演示；主接线电压等级线路用不同颜色表示；在设备旁标注本站统一的运行编号。89电气主系统中开关电器的配置原则开关电器的配置原则:当线路或高压配电装置检修时，需要有明显可见的断口，以保证检修人员及设备的安全。故在电气回路中，在断路器可能出现电源的一侧或两侧均应配置隔离开关。若馈线的用户侧没有电源时，断路器通往用户的那一侧，可以不装设隔离开关。若电源是发电机，则发电机与出口断路器之间可以不装隔离开关。但有时为了便于对发电机单独进行调整和试验，也可以装设隔离开关或设置可拆卸点。当电压在110kV及以上时，断路器两侧的隔离开关和线路隔离开关的线路侧均应配置接地开关。对35kV及以上的母线，在每段母线上亦应设置1-2组接地开关，以保证电器和母线检修时的安全。10断路器与隔离开关的操作顺序断路器与隔离开关的操作顺序 断路器和隔离开关的操作顺序为：接通电路时，先合上断路器两侧的隔离开关，再合断路器；切断电路时，先断开断路器，再拉开两侧的隔离开关。严禁在未断开断路器的情况下，拉合隔离开关。为了防止误操作，除严格按照操作规程实行操作票制度外，还应在隔离开关和相应的断路器之间，加装电磁闭锁、机械闭锁或电脑钥匙等闭锁装置。11 第第2 2节节 电气主接线的基本接线形式电气主接线的基本接线形式 主接线的功能是转换、分配电能，主接线图通常用单线图表示。根据不同的工程要求，需采用不同的主接线形式。1 1、单母线接线、单母线接线 母线母线：是一种把电能汇聚在一起后进行重新分配 的导线，也称汇流排汇流排。12单母线接线示意图各电源和出线都接在同一条公共母线上。如下图所示。13特点特点 1）接线简单、清晰、设备少、投资小、运行操作方便，有利于扩建和采用成套配电装置。2）检修母线或母线侧隔离开关时，连接在母线上的所有回路都将停止工作；当母线或母线侧隔离开关上发生短路故障或断路器靠母线侧绝缘套管损坏时，造成全部停电；检修任一电源或出线断路器时，该回路必须停电。适用范围适用范围 可靠性不高、出线回路不多的场合。10kV出线一般不超过5回，35kV出线不超过5回，110-220kV出线不超过2回。为了克服单母线接线的某些缺陷，在单母线接线的形式上派生出了以下几种接线。14单母线分段接线示意图（1 1）单母线分段接线）单母线分段接线 出线回路数增多时，根据电源的数目和功率，母线可分为2-3段，各段母线之间通过分段断路器（或分段隔离开关）相连，如下图所示。正常工作时MD(FG)闭合，使母线并列运行，电源回路和馈电回路应交错连接在不同的分段母线上。15特点：特点：1)接线简单、操作方便、投资少。2)当母线发生故障时，分段断路器将故障切除，保证正常母线不间断供电（若为分段隔离开关，则将短时全部停电，再隔离故障部分后，正常母线可恢复供电），提高了供电的可靠性。【倒闸操作过程】3)当母线或母线侧隔离开关故障或检修时，必须断开接在该分段上的全部电源和出线，并使该段用户停电。任一出线断路器检修时，该回路停电。适用范围适用范围 出线回路数比单母线接线更多时。16单母线带旁路母线接线示意图（2 2）单母线带旁路母线接线）单母线带旁路母线接线 单母线带旁路母线接线形式上与单母线最大的差别在于增加了一条备用母线，在主母线M和旁路母线PM之间增加一台旁路断路器PD。正常工作时PD断开。17特点：特点：1)断路器故障检修时，可不停电进行检修，供电可靠，运行灵活。【倒闸操作过程】2)旁路断路器在同一时间只能代替一个线路断路器的工作。3)母线出现故障或检修时，仍会造成全部停电。适用范围适用范围 适用于向比较重要的、断路器检修不允许停电的用户供电，出线回路较多的变电所尤为适用。一般，该接线方式仅适用于110kV及以下电压等级的母线。以上的操作步骤不是唯一的，但操作原则是一样的：隔离开关不能带负荷进行分闸或合闸操作；隔离开关不能带负荷进行分闸或合闸操作；对于空载线路、母线、不带电线路和母线，与其它带对于空载线路、母线、不带电线路和母线，与其它带电母线连接的最后操作必须通过断路器进行；电母线连接的最后操作必须通过断路器进行；母线之间切换，要求在等电位后才进行功率的转移。母线之间切换，要求在等电位后才进行功率的转移。18单母线分段带旁路母线接线示意图（3 3）单母线分段带旁路母线接线）单母线分段带旁路母线接线 这种接线方式兼顾了旁路母线和母线分段两方面的优点。为了减少投资，可不专设旁路断路器，而用母线分段断路器QFd兼作旁路断路器QFp，常用的接线如下图所示。供电可靠性较高，一般用在35kV-110kV的变电所母线。192 2、双母线接线、双母线接线 这种接线设置了1M、2M两条主母线，一条为工作母线，一条为备用母线（任一条母线都可以作为工作母线或备用母线），两条母线之间通过母线联络断路器（简称母联断路器）MD连接，每条电源进线或用户馈线经断路器后都通过两台隔离开关分别和两条母线相联，正常时母联断路器MD断开，如图所示。双母线接线示意图20特点：特点：1)工作母线故障时，所有回路能迅速转换到备用母线，短时停电时间后，可恢复工作；检修母线时，可倒换到另一条母线上，电源和出线都可以继续工作；检修任一回路母线侧隔离开关时，只需该回路停电；若无备用断路器，检修任一线路断路器时，可用母联断路器代替其工作，停电时间很短。【倒闸操作过程】检修线路断路器接线示意图212)运行方式灵活，可按照单母线分段接线、单母线带旁路母线接线运行。便于扩建成其他更可靠更复杂的方式。3)当母线检修时，需使用隔离开关进行倒闸操作，容易造成误操作；工作母线故障时，将造成短时（切换母线时间）全部进出线停电；在任一线路断路器检修时，该回路仍需停电或短时停电（用母联断路器代替线路断路器之前）；使用的母线隔离开关数量较大，同时也增加了母线的长度，使得配电装置结构复杂，投资和占地面积增大。22适用范围适用范围 这种接线方式适用于供电要求比较高，出线回路较多的变电站中，一般35kV出线回路为8回，110-220kV出线为4回及以上的母线。为了弥补上述缺点，提高双母线接线的可靠性，由双母线接线派生出来的主接线形式还有：双母线分段、双母线分段、双母线带旁路母线接线等。双母线带旁路母线接线等。23（1）双母线分段接线方式）双母线分段接线方式 下图所示为工作母线分段的双母线接线。用分段断路器将工作母线分段，每段用母联断路器与备用母线相连。这种接线具有单母线分段和双母线接线的特点，有较高的供电可靠性与运行灵活性，但所使用的电气设备较多，使投资增大。另外，当检修某回路出线断路器时，则该回路停电，或短时停电后再用“跨条”恢复供电。双母线分段接线常用于大中型发电厂的发电机电压配电装置中。双母线分段接线示意图24（2）带旁路母线的双母线接线）带旁路母线的双母线接线 采用带旁路母线的双母线接线，目的是为了不停电检修任一回路断路。有专用旁路断路器的双母线带旁路母线接线示意图 带旁路母线的双母线接线，其供电可靠性和运行的灵活性都很高。但所用设备较多，占地面积大，经济性较差。一般规定当220kV线路有5（或4）回及以上出线、110kV线路有7（或6）回及以上、35kV线路回路数为9（或8）回及以上时，可采用有专用旁路断路器的带旁路母线的双母线接线。25用母联断路器兼作旁路断路器几种形式用母联断路器兼作旁路断路器几种形式 当出线回路数较少时，为了减少断路器的数目，可不设专用的旁路断路器，而用母联断路器兼作旁路断路器，其接线如图所示。263 3、桥形接线、桥形接线 桥形接线有两种：内桥和外桥接线。内桥和外桥接线。只有两台主变压器和两条电源进线线路时，可以采用桥形接线方式，可看作是单母线分段接线的变形，即去掉线路侧断路器或主变压器侧断路器后的接线，也可看作是变压器线路单元接线的变形，即在两组变压器线路单元接线的升压侧增加一横向联接桥臂后的接线。桥式接线的桥臂由断路器及其两侧隔离开关组成，正常运行时处于接通状态。根据桥臂的位置又可分为内桥接线、外桥接线和双断路器桥形接线三种形式。2728内桥接线特点内桥接线特点 内桥接线如图（a）所示，桥臂置于线路断路器的内侧。其特点如下：（1）线路发生故障时，仅故障线路的断路器跳闸，其余三条支路可继续工作，并保持相互间的联系。（2）变压器故障时，联络断路器及与故障变压器同侧的线路断路器均自动跳闸，使未故障线路的供电受到影响，需经倒闸操作后，方可恢复对该线路的供电。（3）变压器操作复杂。两回线路有穿越功率时，桥断路器检修或故障将造成环网断开。可在线路断路器外侧安装跨条避免此缺陷。适用范围适用范围 内桥接线适用于输电线路较长、线路故障率较高、穿越功率少和变压器不需要经常改变运行方式的场合。29外桥接线特点外桥接线特点 外桥接线如图（b）所示，桥臂置于线路断路器的外侧。其特点如下：（1）变压器发生故障时，仅跳故障变压器支路的断路器，其余支路可继续工作，并保持相互间的联系。（2）线路发生故障时，联络断路器及与故障线路同侧的变压器支路的断路器均自动跳闸，需经倒闸操作后，方可恢复被切除变压器的工作。（3）线路投入与切除时，操作复杂，影响变压器的运行。适用范围适用范围 这种接线适用于线路较短、故障率较低、主变压器需按经济运行要求经常投切以及电力系统有较大的穿越功率通过桥臂回路的场合。30双断路器桥形接线特点双断路器桥形接线特点 因内桥接线中变压器的投入与切除要影响到线路的正常运行，外桥接线中线路的投入与切除要影响到变压器的运行，而且更改运行方式时需利用隔离开关作为操作电器，故内桥、外桥接线的工作可靠性和灵活性较差。为了提高供电可靠性，克服内外桥形接线的不足，使运行方式的调度操作更为方便，确保安全可靠供电，可在高压进线与主变压器进线之间增设断路器，构成双断路器桥形接线，其原理接线如图（c）。适用范围适用范围 双断路器接线方式在35/10kV的变电站中大量采用。总的来说，桥形接线属于无母线的接线形式，简单清晰，设备少，造价低，也易于发展过渡为单母线分段或双母线接线。供电可靠性、运行灵活性稍差。桥形接线在牵引变电所也有应用。31双“T”接线示意图4、简单分支接线简单分支接线 又称双T接线。若高压侧两回进线分别从输电线路分支连接，且进线较短，两回进线间无穿越功率，则可以省去桥断路器，考虑到灵活性，可保留跨条。32特点特点 结构简单，进线不设继电保护。线路故障由线路两侧断路器跳开。同一输电线路上的分支不宜过多。运行方式：1）允许在低压侧并联（现少用）。正常时跨条打开。某进线故障，倒闸操作后可恢复供电。2）两回电源不允许并联，一主一备，变压器可并联工作（现少用），也可不并联，一主一备。某进线故障，可利用备用电源自投装置恢复供电。适用范围适用范围 电气化牵引变电所110kV侧常用的接线形式就常采用双“T”接线。两牵引变压器一主一备。335、其他接线形式其他接线形式（1 1）二分之三断路器接线方式）二分之三断路器接线方式 两组母线之间接有若干串断路器，每一串有3台断路器，中间一台称作联络断路器，每两台之间接入一条回路，共有两条回路。正常运行时，两组母线同时工作，所有断路器均闭合。在一台半断路器接线中，一般应采用交叉配置的原则，即同名回路应接在不同串内，电源回路宜与出线回路配合成串。此外，同名回路还宜接在不同侧的母线上。主要优点：环形供电，可靠性高；运行灵活性好；避免用隔离开关进行倒闸操作，操作检修方便。主要缺点是投资大、继电保护装置复杂。34（2 2）变压器母线组接线方式）变压器母线组接线方式 各出线回路由两台断路器分别接在两组母线上，而在工作可靠、故障率很低的主变压器的出口不装设断路器，直接通过隔离开关接到母线上，组成变压器母线组接线。这种接线调度灵活，电源和负荷可自由调配，安全可靠，有利于扩建。当变压器故障时，和它连接于同一母线上的断路器跳闸，但不影响其他回路供电。由隔离开关隔离故障，使变压器退出运行后，该母线即可恢复运行。当出线回路数较多时，出线也可以采用一台半断路器的接线形式。35（3 3）单元接线方式）单元接线方式 发电机与变压器直接连接成一个单元，组成发电机变压器组，称为单元接线。其中，图（a）和（b）是发电机变压器单元接线。除图中所示的单元接线外，还可以接成发电机自耦变压器单元接线、发电机变压器线路组单元等形式。36 为了减少变压器及其高压侧断路器的台数，节约投资与占地面积，可采用右图所示的扩大单元接线。扩大单元接线的缺点是运行灵活性较差。单元接线的优点是接线简单清晰，投资小，占地少，操作方便，经济性好，由于不设发电机侧母线，减少了发电机侧发生短路故障的几率。单元接线、扩大单元接线主要用于发电厂。37（4 4）角形接线方式）角形接线方式 角形接线又称环形接线，断路器数等于回路数，各回路都与两台断路器相连，即接在“角”上，如图所示。优点：没有母线，断路器少，经济性较好；工作可靠性与灵活性较高，可与双母线相比，回路或断路器故障均不影响其他回路的供电；易于实现自动远程操作。缺点：检修任一断路器时，角形接线变成开环运行，降低可靠性；角形接线在开环和闭环两种运行状态时，各支路所通过的电流差别很大，可能使电器设备的选择出现困难，并使继电保护复杂化；角形接线闭合成环，其配电装置难于扩建发展。我国经验表明，在110kV及以上配电装置中，当出线回数不多，且发展比较明确时，可以采用角形接线，一般以采用三角或四角形为宜最多不要超过六角形。38第第3 3节节 牵引变电所负荷侧电气接线特点牵引变电所负荷侧电气接线特点 前面所提到的是一些常见的主接线。针对具体的工程，需要分析研究后确定采用何种主接线，对于牵引变电所，也要根据其特点来确定主接线。牵引变电所主接线由两部分组成：高压侧和低压侧高压侧和低压侧。常见的牵引变电所高压侧牵引变电所高压侧主接线形式为双双“T T”，也有采用桥接线桥接线的。牵引变压器均采用固定备用固定备用方式。牵引变电所牵引侧的特点牵引变电所牵引侧的特点：1）接触网没有备用；2）影响牵引侧接线的因素多；如牵引变压器类型、接线方式、备用方式，馈线数目、电气化铁路年运量、单线或复线，以及变电所附近铁路其他设施如大型枢纽站，电力机车段和地区负荷等的供电要求等 3）牵引侧母线为单相母线，结构简单；4）馈线断路器动作频繁。39 牵引侧多采用单母线分段单母线分段主接线的接线形式。馈出线与母线之间断路器采用100%、50%或1/n备用。牵引变电所27.5KV侧的断路器多采用手车式真空或气体断路器产品。1）每路馈线设有备用断路器的单母线结线，如图所示。断路器不设移动备用，工作断路器检修时，即由备用断路器代替。这种方式在馈线数量较少时采用，操作转换较方便，但投资较大。断路器100%备用方式40断路器50%备用方式 2）每两路馈线设一公共备用断路器BD，通过隔离开关的转换，可使BD代替任一馈线断路器，并达到按单母线分段运行的作用。这种结线的缺点是隔离开关的转换太繁琐。41断路器1/n备用方式 3）单母线分段带旁路母线的结线，考虑到馈线断路器检修时备用的需要，在每个分段母线上各设一台旁路断路器1BD、2BD，分别作为每段母线上连接的馈线断路器的备用。这种结线适用于馈线数目较多的复线，或靠近大型枢纽站向几个方向电气化铁路供电的单线牵引变电所。42第第4 4节节 交流牵引变电所和供电装置电气交流牵引变电所和供电装置电气主接线主接线 前面所说的交流牵引变电所110KV侧多采用双“T”接线或桥接线，而牵引侧则多采用单母线分段接线只是一个一般情况，对于不同的牵引变电所，实际上其主接线形式还是有一些差别。1 1、中心牵引变电所电气主接线、中心牵引变电所电气主接线 特点特点：除了给牵引负荷供电之外，还要向邻近牵引变电所和地区变电所供电。基于上述认识，中心牵引变电所电气主接线与一般牵引变电所电气主接线的差别在高压侧而非牵引侧。一般来说，中心牵引变电所110kV侧主接线多采用单母线分段或单母线分段带旁路母线的接线形式。43中心牵引变电所主接线44 高压侧线路断路器2DL检修时，可用旁路断路器PD代替线路断路器2DL，保证线路的不停电检修。【倒闸操作】由旁路断路器代替线路断路器452 2、中间及终端式牵引变电所主接线、中间及终端式牵引变电所主接线 与中心牵引变电所差别在于不存在向邻近牵引变电所和附近地区变电所供电的情况。我们常提到的牵引变电所就是这一类的变电所。桥形结线的中间牵引变电所可能还有穿越功率通过高压母线，并向邻近牵引变电所和附近地区变电所供电。46（单线）外桥结线的三相牵引变电所主结线47（复线）高压侧简单分支结线(双T形)的三相牵引变电所主结线483 3、ATAT（自耦变压器）供电系统牵引变电所主接线（自耦变压器）供电系统牵引变电所主接线 AT牵引供电系统采用的是2*25kV电压供电，由正馈线、负馈线（回流）和钢轨形成电能的通路，供电能力强，每个供电臂的供电距离可以达到约50kM，适用于高速、重载电气化铁路。供电臂沿线通常每隔10kM设置一座AT站。AT牵引变电所一般采用三相-二相变压器，如SCOTT、伍德桥、十字交叉、当量平衡、阻抗匹配等接线的变压器，由于负荷重，变压器容量较大。除了牵引侧的电压等级，这种牵引变电所总的来说，在主接线上无过多特殊之处。49复线AT牵引变电所主结线504 4、开闭所、分区所、开闭所、分区所、ATAT所主接线及其功用所主接线及其功用 4 41 1开闭所主接线开闭所主接线 开闭所的作用在于把供电系统划分为若干个区域，以便在检修或电路出现故障时把停电限制在一个较小的范围内，所以实际上是一个与配电所类似的东西，主要类型有以下两种：1）在电气化枢纽地区，设置开闭所，用于把从牵引变电所引来的馈线再作为开闭所的电源进线，这种开闭所一般设两回进线，通常采用单母线或单母线分段接线形式。由于开闭所多设在枢纽，故开闭所由同一条电气化区段的上、下行接触网供电或由相邻线路的接触网供电。开闭所的出线在3回以上，并有旁路母线和备用专用旁路断路器。2）在AT供电系统中，设置开闭所，并与AT所合并，用于把供电区域划分为若干个小的区域。51普通开闭所52AT供电系统开闭所534 42 2分区所主接线分区所主接线 单线铁路采用隔离开关做为“分区所”，正常运行时断开，必要时合闸以越区供电。分区所常见于复线牵引供电系统中，其功能有二：1.使接触网末端在正常运行时并联，以提高接触网末端电压水平；2.实施必要时的越区供电。54 分区所的主接线形式主要有两断路器、三断路器和四断路器接线几种。三断路器分区所接线示意图55四断路器分区所接线示意图564 43 AT3 AT所主接线所主接线 AT所中的自耦变压器，其中点经中性线（N）与接触网保护线（PW）相连后接至钢轨，两个引线端子分别接至接触网和正馈线。AT供电系统的除了牵引变电所变压器、牵引侧接线等方面与直供、BT方式不同，沿线还通常每隔10kM设置一座AT所，以维持AT牵引网电压和AT吸流作用。AT所的位置有3种：供电臂首端：不单独设置AT所，而是置于牵引变电所内供电臂中间：设置AT所，或者设置如前所述的AT开闭所供电臂末端：设置AT分区所57复线AT所示意图 普通AT所：所中的自耦变压器，其中点经中性线（N）与接触网保护线（PW）相连后接至钢轨，两个引线端子分别接至接触网和正馈线。58AT分区所：将分区所及其两侧供电臂的AT所合并。AT分区所主接线示意图 595 5、主接线实例、主接线实例德国牵引变电所主接线 60法国牵引变电所主接线 61日本牵引变电所主接线 62秦沈客运专线牵引变电所主接线63胶济线牵引变电所主接线64胶济线开闭所主接线65ATS自耦所；PP并联点；SP分区点；TPS牵引供电；TSS牵引变电所；备用变压器京津城际220kV/2 25 kV TPS 系统馈电概览图66676869707172737475第第5 5节节 直流牵引变电所主接线构成、特点直流牵引变电所主接线构成、特点及其运行及其运行略。76第第6 6节节 确定主接线方案的技术经济分析确定主接线方案的技术经济分析与比较与比较 主接线方案的确定主要地受到技术方面的因素技术方面的因素和经济方面的因素经济方面的因素的影响。在工程设计中，一般要根据设计任务提出若干个方案，对每个方案分别分析其技术特点和经济指标，最后进行比较分析，从中确定较优的方案。1 1、主变压器类型、容量和台数选择及其备用方、主变压器类型、容量和台数选择及其备用方式问题式问题 主变压器是一座牵引变电所的核心，影响到整个工程的技术经济指标。77 主变压器的容量确定在供电系统课程中介绍。牵引供电系统的供电方式一般来说也是在方案论证阶段就已经确定的，需要根据现行运能的需求、对运能需求的预测、对电源的调查以及整个工程的地理环境等方面的分析后确定。主变压器接线形式主变压器接线形式 主变压器容量、台数和备用方式 主变压器容量、台数和备用方式是互相关联的。主变压器容量、台数和备用方式是互相关联的。固定备用、移动备用（现已不用）。固定备用、移动备用（现已不用）。78变压器接线型式变压器接线型式应用于应用于直接供电方式直接供电方式的主要有：的主要有：单单相相接接线线、V/vV/v接接线线、YNd11YNd11接接线线、三三相相/两两相相平平衡衡接接线线(Scott(Scott接接线线、Wood-BridgeWood-Bridge接接线线等等)、阻阻抗抗匹匹配配平衡接线平衡接线应用于应用于ATAT供电方式供电方式的主要有：的主要有：单单相相接接线线、V/XV/X接接线线 、三三相相/两两相相平平衡衡接接线线(Scott(Scott接线、接线、Wood-BridgeWood-Bridge接线等接线等)、十字交叉接线、十字交叉接线牵引变压器79适用于（带回流线）直接供电方式的变压器接线适用于（带回流线）直接供电方式的变压器接线ABCTACCTBACCTBACCTB80适用于适用于ATAT供电方式的变压器接线供电方式的变压器接线ABCFTACCTBFACCFB81适用于适用于ATAT供电方式的变压器接线供电方式的变压器接线bbCTFACBACBacacbbac ac82YNd111.接线简单，技术成熟，价格较低2.原边带接地中性点，副边可提供三相动力电源；3.副边三角形可提供三次谐波通道，谐波特性较好；4.容量利用率低5.对电力系统负序影响较大83单相1.接线最简单，高压侧仅需引入两路进线，可取消馈线AT，对于低压母线侧的载流能力要求最高;2.取消馈线AT后，变压器低压两绕组容量不等;3.可取消所端分相，利于高速行车;4.原边无接地中性点，绕组间为全绝缘;5.容量利用率最高，安装容量最小;6.正常情况下，对电力系统负序影响最大;7.如保留馈线AT，则可降低低压母线侧的载流能力要求，同时变压器低压两绕组容量相同，但变电所接线较为复杂。84三相/两相平衡变1.接线较复杂，制造及工艺要求较高；2.Wood-Bridge接线原边有接地中性点，副边有三角形接线，可提供三次谐波通道，有效降低谐波影响；3.Scott原边无中性点，中性点电位易发生偏移；4.容量利用率较高；5.能有效降低负序对电力系统的影响。85Vv1.接线简单，材料利用率高；2.原边无接地中性点，绕组间全绝缘隔离；3.容量利用率较高；4.对电力系统负序影响较大；86Vx1.接线简单，可取消馈线AT，对于低压母线侧的载流能力要求较高;2.取消馈线AT后，变压器低压两绕组容量不等;3.原边无接地中性点，绕组间为全绝缘，次边可提供三相动力电源;4.容量利用率高，安装容量小;5.对电力系统负序影响同十字交叉接线相当;6.如保留馈线AT，则可降低低压母线侧的载流能力要求，同时变压器低压两绕组容量相同，但变电所接线较为复杂。872 2、有关主接线方案的若干技术原则与要求、有关主接线方案的若干技术原则与要求 技术原则技术原则 1）牵引变电所必须有两回电源供电，这两回电源线可以从不同发电厂或变电站获得，也可以从同一发电厂或变电站中的不同母线获得，应配合外部电源进行高压侧主接线的设计；2）采用从较高电压等级的变电站母线获得电源，一般来说，110kV或220kV电压等级，考虑高压侧进出线及牵引侧馈线断路器的备用方式；3）如果存在地区负荷，则必须考虑地区负荷对牵引负荷的影响。对电能质量的技术要求对电能质量的技术要求 有些电能质量指标，不是我们能考虑的，如工88频偏移、年平均停电时间等，因此对于电能质量的技术要求，从以下三个方面考虑：电压损失、电能损失和三相电压不平衡度，可以通过潮流计算确定是否满足要求，其中的电压损失对电力机车的正常运行有很大的影响，要根据运行机车型号确定接触网最低电压；电压不平衡度，校验是否超过国家允许标准，如果超过允许值，则要采取相应的技术措施。3 3、经济比较、经济比较 在进行完技术分析比较后，还要计算考虑方案在经济上的合理性，每一个方案的经济性都包含两个方面。89一次投资一次投资 设备投资、安装费用（含配电装置）、占地和土石方工程费用等综合造价。年运行费用年运行费用 变压器电能损耗费、变压器和配电装置的折旧费、设备的管理和维修费。对于双绕组变压器：kW.h 上式中的前面部分对应的是变压器空载损耗，K是无功当量系数，n是相同的变压器台数，T是变压器挂网运行时间（8760小时，是变压器对应负荷使用时间。90 对于变压器使用时间，一种方法是根据负荷曲线进行积分计算，上式可以是某一时间段的计算公式；另一种方法是根据负荷的最大年利用小时数折算出。对于三绕组变压器：注意：三绕组变压器的三个绕组容量不一定相等。注意：三绕组变压器的三个绕组容量不一定相等。检修维护费，一般取综合造价的6%10%；折旧费，可取综合造价的1.5%2.5%。因此，方案的综合造价为：91 I为主体设备投资：变压器、开关设备、母线、配电装置及明显的增修桥梁、公路和拆迁等费用。a为附加费用比例系数，如基础、电缆沟等。年运行费为：为电能损失折算系数，后两项分别为检修维护费和折旧费。方案比较（偿还年限）：92 如果偿还年限小于58年，采用造价高的第2方案，反之采用第1方案。93第第7 7节节 主接线与一次供电系统可靠性分析主接线与一次供电系统可靠性分析略。94第第8 8节节 配电装置类型及对其基本要求配电装置类型及对其基本要求 配电装置，就是对按照主接线要求，把各种功能的设备连接组成电能分配功能电路的称呼。1 1、配电装置类型、配电装置类型 配电装置的类型有：屋内配电装置屋内配电装置和屋外配电屋外配电装置装置两种。两者之间重要的差别有：对带电部分的绝缘距绝缘距离离有很大的差别,一般来说，电压等级高的配电装置多采用屋外型，而电压等级低的配电装置多采用屋内型，这与电压等级高的设备要求的绝缘距离大有关。95 屋内配电装置与屋外配电装置相比，建筑的投资要大些，但屋内配电装置的运行条件要好些，两相比较，各有利弊，要根据工程的具体情况决定采用何种配电装置形式。一般来说，10kV及以下配电装置采用屋内形式，高于10kV电压等级则考虑采用屋外形式，但具体到有些工程，如果环境条件不佳（污染、场地），则在110kV乃至220kV配电装置，也有采用屋内配电装置形式的。牵引变电所中，110kV配电装置多采用屋外的（沙漠地区采用屋内），牵引侧配电装置采用屋内形式。962 2、配电装置应满足的基本要求、配电装置应满足的基本要求 对于配电装置，其基本要求可以从以下几个方面考虑：符合国家基本建设的有关政策法规；安全性；便于维护；节省投资；有扩充的余地。97 在进行配电装置设计时，需要重点考虑的一点就是带电设备的最小安全距离。配电装置从断面上看，有低型、高型和半高型三种，考虑的基点是占地面积的问题。98第第9 9节节 屋内配电装置屋内配电装置平面布置图99断面图100第第1010节节 屋外配电装置屋外配电装置断面图101