《城市軌道交通變電所運行與維護》 課件 項目5 變電所電氣主接線的識圖分析與設備認知

項目5

變電所電氣主接線的識圖分析與設備認知

任務1電氣主接線的識圖與分析【任務描述】認識并繪制常用一次設備圖形和文字符號，認識并分析典型的35kV變電所電氣主接線圖。01電氣主接線概述電氣主接線概述將一次設備（包括斷路器、隔離開關、互感器、避雷器、變壓器、母線、電纜等）按一定順序連接起來用于表示接受和分配電能的電路，稱為電氣主接線。1.電氣主接線基本要求1)安全性符合國家標準和有關設計規(guī)范的要求，能充分保證在進行各種操作和維護檢修時工作人員的人身安全和設備安全。2)可靠性滿足不同負荷對供電可靠性的要求。3)靈活性主接線中任一元件檢修、試驗時，很容易退出運行，并且不影響其他元件正常工作。4)經(jīng)濟性在滿足上述要求的前提下，主接線應力求簡單，使投資最省、運行費用最低，并且節(jié)約電能和金屬材料的消耗量，盡量減少占地面積，且便于今后的擴建。2.電氣主接線的作用電氣主接線反映了變配電所的基本結構和性能，在運行中表明電能的輸送和分配關系、一次設備的運行方式，成為實際運行操作的依據(jù)。3.電氣主接線圖電氣主接線圖是按國家規(guī)定的圖形符號和文字符號畫出的電氣接線圖，又稱為一次接線圖。主接線因為三相對稱一般用單線圖表示。單線圖是表示三相交流電氣裝置中一相連接順序的圖。局部圖如互感器，由于三相不完全對稱，則用三線圖表示。4.

電氣設備圖形文字符號02電氣主接線的分類電氣主接線的分類變電所電氣主接線的基本環(huán)節(jié)包含電源（進線）、變壓器和饋出線，它們之間如何連接是電氣主接線的主體。當同一電壓等級配電裝置中的進出線數(shù)目較多時，需設置母線作為中間環(huán)節(jié)。母線是接受和分配電能的裝置，是電氣主接線和配電裝置的重要環(huán)節(jié)。電氣主接線一般按有無母線分類，分為無母線和有母線兩大類。無母線的主接線形式主要有單元接線、橋形接線和角形接線等。有母線主接線形式包括單母線和雙母線。單母線又分為單母線不分段、單母線分段、單母線帶旁路母線等形式；雙母線分為普通雙母線、雙母線分段、3/2斷路器雙母線及帶旁路母線雙母線等形式。03無母線型電氣主接線常見形式1.單元接線（1）結構特征單元接線又稱為線路-變壓器組接線。電源線路（或發(fā)電機）與變壓器直接連接成一個單元，組成線路-變壓器組。電源進線裝有斷路器和隔離開關，斷路器用于正常工作時投切該回路及故障時切除該回路；隔離開關用于在切斷電路時建立明顯可見的斷開點，將電源與停運設備可靠隔離，以保證檢修安全。（2）特點單元接線優(yōu)點是接線簡單清晰、設備少、占地少、經(jīng)濟性好；缺點是運行可靠性和靈活性較差。（3）適用范圍一個線路-變壓器組接線一般用于可靠性要求不高的三級負荷。1.單元接線變電所單元接線實物圖2.橋形接線（a）內橋接線（b）外橋接線(1)結構特征兩條電源引入線分別經(jīng)斷路器接入兩臺主變壓器，在兩條電源引入線間用帶斷路器的橋臂將它們連接起來，即構成橋式接線。帶斷路器的橋臂通常稱為連接橋。由斷路器QF3及其兩側隔離開關組成，QF3稱為聯(lián)絡斷路器，正常運行時可以處于接通或斷開狀態(tài)(由系統(tǒng)運行方式?jīng)Q定)。根據(jù)連接橋安裝位置的不同可分為內橋式接線和外橋式接線。2.橋形接線（a）內橋接線（b）外橋接線(2)內橋接線內橋接線連接橋置于線路斷路器QF1、QF2的內側，靠近主變壓器T1、T2。連接橋與主變壓器之間設置隔離開關，方便變壓器故障或檢修時進行故障隔離。為了提高內橋接線供電的可靠性和運行的靈活性，一般在進線斷路器外側再設置一條帶隔離開關的橋臂，稱為跨條（圖（a）虛線QS2和QS3）。內橋式接線具有如下特點：2.橋形接線（a）內橋接線(2)內橋接線內橋式接線具有如下特點：1）當一條線路發(fā)生故障時，只有該線路側的斷路器跳開，其余三條回路仍然能正常工作。例如WL1發(fā)生故障時，僅故障線路的斷路器QF1跳閘。2）需要切除或投入一條線路時，只要將該線路側的斷路器斷開或接通，其余三條回路仍然能正常工作。例如WL1需要切除時，直接切除斷路器QF1即可。2.橋形接線（a）內橋接線3）當一臺變壓器如T1發(fā)生故障時，聯(lián)絡斷路器QF3及與故障變壓器同側的線路斷路器QF1均自動跳閘，導致未故障線路WL1受到影響。要先將故障變壓器對應的隔離開關QS1斷開，再接通故障變壓器對應的斷路器QF1和橋斷路器QF3，才能恢復該線路的供電。4）需要切除一臺變壓器如T1時，要先斷開該線路斷路器QF1和連接橋斷路器QF3，然后再斷開變壓器對應隔離開關QS1，最后再接通該回路斷路器QF1和連接橋斷路器QF3，才能恢復WL1線路供電。2.橋形接線（a）內橋接線顯然，內橋接線在線路故障或切除投入時，不影響其余回路運行，并且操作簡單；而在變壓器的故障或切換時，要使相應回路停電，且操作復雜。所以內橋接線適用于輸電線路較長、線路故障率較高、變壓器不需要經(jīng)常切換的場合。2.橋形接線（b）外橋接線（3）外橋接線外橋接線連接橋置于線路斷路器QF1、QF2的外側，靠近電源進線側。連接橋與電源進線之間設置隔離開關，方便電源進線故障或檢修時進行故障隔離。外橋接線在運行中的特點與內橋接線相反：在線路故障或切除投入時，要使相應變壓器短時停電，并且操作復雜；而在變壓器故障或切換時不影響其余回路供電，并且操作簡單。所以這種接線適用于線路較短、線路故障率較低、變壓器需要經(jīng)常切換的場合。04有母線型電氣主接線常見形式1.單母線接線(1)單母線不分段接線圖為單母線不分段接線形式，有2路電源進線4路饋出線。1)結構特征：只有一組母線W，所有電源和出線回路，都經(jīng)過開關電器連接在該母線上并列運行。1.單母線接線(1)單母線不分段接線2)主要優(yōu)點：接線簡單清晰，設備少，操作方便，造價便宜，只要配電裝置留有余地，母線可以向兩端延伸，可擴性好。3)主要缺點：可靠性和靈活性都較差。①母線或母線隔離開關檢修時，全部回路均需停運。②母線或母線隔離開關故障時，全部回路均需停運。③任一斷路器檢修時，其所在回路將會停運。4）適用范圍：單母線不分段接線只能用于對供電可靠性要求不高的小容量發(fā)電廠和變電所中。單母線接線(2)單母線分段接線1)結構特征用斷路器、隔離開關將母線分成兩段或兩個以上區(qū)段的單母線接線稱為單母線分段接線，QFd稱為分段斷路器，又稱為母聯(lián)斷路器。將母線W分成兩段單母線，當可靠性要求不高時，也可利用分段隔離開關QSd進行分段。單母線接線2)運行方式①Q(mào)Fd及兩側隔離開關均閉合，任一段母線發(fā)生故障時，分段斷路器QFd在繼電保護裝置作用下自動跳閘，將故障段與非故障段母線分開，保障非故障段母線繼續(xù)運行，縮小了母線故障的停電范圍。②QFd兩側隔離開關閉合，而QFd斷開，左右兩段母線相互獨立而同時并列運行。(2)單母線分段接線單母線接線3)主要優(yōu)點：①任一段母線檢修時，另一段母線可照常運行。②任一段母線故障時，繼電保護裝置可使分段斷路器跳閘，保障非故障段母線繼續(xù)運行，減小了母線故障影響范圍，其可靠性比單母線不分段接線有了較大提高。③接線簡單清晰，經(jīng)濟性較好。4)主要缺點：①任一段母線或母線隔離開關故障或者檢修時，該段母線上的所有回路均需停電；②任一斷路器檢修時，該斷路器所在回路將停電。5)適用范圍：中、小容量發(fā)電廠和進出線回路數(shù)較多的6～220kV變電所中。(2)單母線分段接線2.雙母線接線(1)結構特征雙母線接線如圖5-6所示。1)設置兩組母線W1、W2，兩組母線間通過母線聯(lián)絡斷路器QFc相連。2)每回路進出線均經(jīng)一臺斷路器和兩組母線隔離開關分別接至兩組母線。(2)運行方式1)一組母線工作，另一組母線備用。所有電源和出線接于工作母線上，母聯(lián)斷路器QFc斷開，按單母線方式運行。按這種方式運行時只閉合與工作母線相連接的隔離開關，而與備用母線相連接的隔離開關斷開，當工作母線檢修或故障時切換至備用母線供電。2)兩組母線同時工作。將母聯(lián)斷路器兩側隔離開關及QFc合閘，進出線均衡地分配在兩組母線上，相當于單母線分段的運行方式。當一組母線故障時，在繼電保護作用下，母聯(lián)斷路器斷開，僅停與故障母線相連的負荷。2.雙母線接線(1)結構特征1)設置兩組母線W1、W2，兩組母線間通過母線聯(lián)絡斷路器QFc相連。2)每回路進出線均經(jīng)一臺斷路器和兩組母線隔離開關分別接至兩組母線。(2)運行方式1)一組母線工作，另一組母線備用。所有電源和出線接于工作母線上，母聯(lián)斷路器QFc斷開，按單母線方式運行。按這種方式運行時只閉合與工作母線相連接的隔離開關，而與備用母線相連接的隔離開關斷開，當工作母線檢修或故障時切換至備用母線供電。2)兩組母線同時工作。將母聯(lián)斷路器兩側隔離開關及QFc合閘，進出線均衡地分配在兩組母線上，相當于單母線分段的運行方式。當一組母線故障時，在繼電保護作用下，母聯(lián)斷路器斷開，僅停與故障母線相連的負荷。2.雙母線接線(3)特點優(yōu)點：由于每個回路均可以換接至兩組母線的任一組上運行，使得雙母線接線的可靠性和靈活性大大提高，任一組母線檢修或故障時可切換至備用母線供電。缺點：檢修任一回路斷路器時，該回路仍需停電。2)變更運行方式時，操作步驟較為復雜，容易出現(xiàn)誤操作。3)增加了大量的母線隔離開關和母線長度，雙母線配電裝置結構較復雜，占地面積大，投資大。（4）適用范圍：雙母線接線用于對可靠性要求較高、進出線回路數(shù)較多的35～220kV變電所中。謝謝項目5

變電所電氣主接線的識圖分析與設備認知

任務2

變電所電氣主接線的識圖分析與設備認知【任務描述】兩人一組，分組識讀典型的主變電所電氣主接線圖，分析主變電所正常和非正常運行方式，對照電氣主接線圖，認識主變電所主要的一次設備。01主變電所總體認識主變電所總體認識主變電所的功能：將從城市電網(wǎng)獲取的三相交流110kV高壓降為三相交流35kV或10kV中壓，分別供給沿線的牽引變電所和降壓變電所。城市軌道交通供電系統(tǒng)按一級負荷設計，為保證供電的可靠性，通常設置兩座或兩座以上主變電所。當一座主變電所發(fā)生故障解列時，剩余主變電所應能承擔全線牽引負荷及動力照明一、二級負荷。每個主變電所要求必須有兩路互為備用的獨立進線電源，保證不間斷供電。對于進線電源的容量，要滿足正常和故障要求。正常時，兩路進線電源分列運行，互為備用；當一路電源故障時，另一路電源不應同時受到損壞，其容量應滿足該主變電所全部一、二級負荷供電要求。主變電所總體認識主變電所設置兩臺主變壓器，互為備用。正常時，兩臺主變壓器同時并列運行，各負擔50%的用電負荷；當一臺主變壓器發(fā)生故障時，另一臺主變壓器應能滿足其供電范圍內高峰小時牽引負荷和動力照明一、二級負荷的供電要求。02主變電所電氣主接線1.110kV高壓側常見電氣主接線形式主變電所高壓側設置兩路110kV電源進線，可以都是專線，也可以是一路專線、另一路“T”接，并設置兩臺主變壓器，常采用Y，d接線方式。正常時，兩路高壓110kV電源進線及兩臺主變壓器同時供電，并列運行。1.110kV高壓側常見電氣主接線形式（1）線路-變壓器組接線城市軌道交通主變電所為提高供電的可靠性，一般采用兩個線路-變壓器組接線。正常運行時，兩路電源進線同時供電，兩臺主變壓器同時并列運行。線路-變壓器組接線只配置兩個設備單元，這種接線的優(yōu)點是運行可靠，接線簡單，高壓設備少、占地少，所以經(jīng)濟性好。不足之處是當電源線路故障檢修時，變壓器也會被迫停運，影響負荷供電的可靠性。線路-變壓器組接線方式適用范圍：主變電所不設高壓配電裝置，一臺主變壓器退出運行時，其他主變壓器能承擔主變電所供電范圍內的全部一、二級負荷。這種接線形式被廣泛應用于城市軌道交通主變電所中。1.110kV高壓側常見電氣主接線形式（2）內橋形接線在WL1和WL2進線電源之間通過連接橋相互聯(lián)絡，因連接橋靠近變壓器側，所以構成了內橋形接線。連接橋與主變壓器之間設置隔離開關，方便變壓器故障或檢修時進行故障隔離。正常運行時，連接橋斷路器斷開，類似于線路變壓器組接線，兩路進線電源各帶一臺主變壓器。1.110kV高壓側常見電氣主接線形式因內橋形接線線路側裝有斷路器，線路的投入和切除非常方便。當一條電源進線發(fā)生故障時，只有該線路側的斷路器跳閘，不影響另一條回路正常工作。但主變壓器故障時，則與故障變壓器同側的線路斷路器和連接橋斷路器均自動跳閘，從而影響了未故障線路的正常運行。內橋形接線適用于電源線路較長、線路故障率較高、變壓器不需要經(jīng)常切換的場合。在城市軌道交通供電中，因主變壓器故障概率比線路低，且不需要經(jīng)常切換，所以內橋形接線也經(jīng)常應用于城市軌道交通主變電所中。2.中壓側電氣主接線城市軌道交通主變電所中壓側廣泛采用單母線斷路器分段接線方式。（1）正常運行方式在正常情況下，兩路進線WL1和WL2，兩臺主變壓器T1和T2分列運行，分別給中壓側左右兩段母線供電，此時QF1和QF3閉合、QF2和QF4閉合，而母聯(lián)斷路器QF5斷開，兩段中壓母線分列運行，通過饋線側斷路器將中壓電源饋出至牽引變電所和降壓變電所。（2）一路高壓進線或一臺主變壓器故障當一路高壓進線WL1或一臺主變壓器T1故障時，由繼電保護帶動故障所在回路斷路器QF1和QF3自動跳閘，由母聯(lián)備自投裝置帶動母聯(lián)斷路器QF5自動閉合，此時由另一路進線WL2經(jīng)主變壓器T2給左右兩側的中壓母線供電，保障本主變電所范圍內的全部一、二級負荷的供電。03典型的主變電所電氣主接線識圖及運行方式分析1.主變電所的電氣主接線結構（1）高壓進線側該主變電所110kV側采用了兩個線路-變壓器組接線，兩路電源進線分別供兩臺主變壓器，兩臺主變壓器并列運行。（2）主變壓器設置兩臺主變壓器，采用了Y/d接線，功能是將外部電源供給的三相交流110kV電壓變換為三相交流35kV電壓。110kV高壓側星型繞組中性點采用避雷器加保護間隙，同時經(jīng)隔離開關接地的方式。（3）中壓饋線側中壓饋線側采用了單母線斷路器分段接線方式。中壓側有10路饋出線，分別對稱地接在左右兩側35kV母線上，供給城市軌道交通沿線的牽引變電所和降壓變電所；另外，有2路饋出線經(jīng)過341和342接1#和2#所用電變壓器，所用電變壓器將三相交流35kV電壓變換為三相交流0.4kV電壓，用于滿足主變電所自身的交直流負荷用電；有2路饋出線經(jīng)過343和344接1#和2#接地變壓器；有2路饋出線經(jīng)過331和332接1#和2#SVG裝置，用于動態(tài)無功補償，提高功率因數(shù)。2.運行方式（1）主變電所正常運行方式正常運行時，110kV系統(tǒng)兩路電源同時供電，兩臺主變壓器同時運行，兩路電源進線和主變壓器分列運行。35kV系統(tǒng)Ⅰ、Ⅱ段母線分列運行，分段斷路器300斷開。35kV分段斷路器裝有母聯(lián)備自投裝置，正常時應將方式選擇開關置于自動位置。通過饋線側斷路器311、313、315、317、321和312、314、316、318、322將35kVⅠ、Ⅱ段母線的電能輸送至城市軌道交通沿線的牽引變電所和降壓變電所。（2）主變電所非正常運行方式當一路110kV進線電源或者一臺主變壓器故障退出運行時，35kV分段斷路器300母聯(lián)備自投裝置自動投入（即300自動閉合），由另一路進線電源和主變壓器同時供35kVⅠ、Ⅱ段母線運行，承擔本變電所范圍內的全部I、II級負荷供電任務。04主變電所典型一次設備認知主變電所典型一次設備認知主變電所一次設備主要包含110kVGIS組合電器、主變壓器、中壓交流開關柜和所用電變壓器，部分主變電所還裝有接地變壓器、SVG裝置。1.高壓110kVGIS組合電器110kV側配電裝置常采用戶內安裝的GIS組合電器，即SF6全封閉組合電器。GIS組合電器中主要包含斷路器、隔離開關、接地開關、互感器、避雷器等，對應著主變電所電氣主接線圖中主變壓器之前的所有一次設備。110kV側GIS常采用SF6氣體斷路器，配彈簧操動機構。采用GIS，不僅運行安全、可靠性高，而且結構緊湊、外型美觀、設備占用空間小。2.主變壓器主變壓器是城市軌道交通主變電所最主要的電氣設備，常采用三相油浸式有載調壓變壓器，選用Y，d接線方式。110kV側星型繞組中性點常采用避雷器加保護間隙，同時經(jīng)隔離開關接地的方式，左側為保護間隙，中間部分為避雷器，右側為隔離開關，同時帶有載調壓開關和自動調壓裝置；35kV或10kV中壓側采用三角形接線。3.中壓35kV或10kV交流開關柜中壓側電壓為35kV時，常采用GIS，均為三相分箱式。35kV斷路器采用真空斷路器，操動機構為彈簧儲能式或彈簧液壓式，隔離開關一般采用三工位隔離開關。3.中壓35kV或10kV交流開關柜中壓側電壓為10kV時，常采用空氣絕緣的金屬鎧裝開關柜，開關柜被隔板分成母線室、斷路器手車室、電纜室和繼電器儀表室等不同的功能隔室。根據(jù)斷路器手車的放置位置又可以分為落地式和中置式兩種。4.自用電變壓器自用電變壓器容量較小，一般采用干式變壓器，單獨放置在戶內，用于滿足主變電所自身的交直流負荷用電。5.接地變壓器（部分主變電所裝設）接地變壓器的作用是為中性點不接地的一側系統(tǒng)提供一個人為的中性點，便于采用消弧線圈或小電阻的接地方式，滿足系統(tǒng)在該側接地要求。常采用Z型（曲折型）接地變壓器經(jīng)消弧線圈或小電阻接地，電氣主接線圖中，饋出線經(jīng)過343和344接1#和2#接地變壓器。6.SVG裝置（部分主變電所裝設）靜止無功發(fā)生器SVG是指采用全控型電力電子器件組成的橋式變流器進行動態(tài)無功補償?shù)难b置。它能夠迅速吸收或者發(fā)出所需無功功率，實現(xiàn)快速動態(tài)調節(jié)無功的目的。SVG不僅可以補償基波無功電流，而且可對諧波電流進行跟蹤補償，在中低壓動態(tài)無功補償與諧波治理領域得到廣泛應用。謝謝項目5

變電所電氣主接線的識圖分析與設備認知

任務3牽引變電所電氣主接線的識圖分析與設備認知【任務描述】兩人一組，分組識讀典型的牽引變電所電氣主接線圖，分析牽引變電所正常和非正常運行方式，對照電氣主接線圖，認識牽引變電所主要的一次設備。01牽引變電所總體認識牽引變電所總體認識城市軌道交通牽引變電所的功能是將城市電網(wǎng)區(qū)域變電所或城市軌道交通主變電所送來的三相交流35kV或10kV電壓經(jīng)過降壓整流變換成直流1500V或750V電壓供給電力機車。因此，其主接線包括中壓側交流35kV或10kV接線、整流機組接線、直流側1500V或750V接線三部分。牽引變電所核心部件是整流機組。牽引變電所的數(shù)量、容量和設置的距離是根據(jù)牽引供電計算的結果,經(jīng)過經(jīng)濟技術比較后確定，一般設置在沿線若干車站及車輛段附近。牽引變電所按其所需容量設置兩組整流機組并列運行，沿線任一牽引變電所發(fā)生故障，由兩側相鄰的牽引變電所承擔其供電任務。02中壓側交流35kV或10kV接線形式1.中壓網(wǎng)絡通過中壓電纜，縱向把上級主變電所和下級牽引變電所、降壓變電所連接起來，橫向把全線各個牽引變電所、降壓變電所連接起來，便形成了中壓網(wǎng)絡，類似于輸電線路的功能。根據(jù)中壓網(wǎng)絡功能的不同，分為兩類。一類是為牽引變電所供電的中壓網(wǎng)絡，稱為牽引網(wǎng)絡；另一類是為降壓變電所供電的中壓網(wǎng)絡稱為動力照明網(wǎng)絡。1.中壓網(wǎng)絡根據(jù)牽引網(wǎng)絡和動力照明網(wǎng)絡是否共用同一個中壓供電網(wǎng)絡，中壓網(wǎng)絡又分為兩種。一種是獨立的牽引網(wǎng)絡與獨立的動力照明網(wǎng)絡，指的是牽引和動力照明供電網(wǎng)絡相對獨立，不共用同一個中壓網(wǎng)絡，可采用不同的或相同的中壓電壓等級；1.中壓網(wǎng)絡另一種是牽引動力照明混合網(wǎng)絡，指的是牽引和動力照明網(wǎng)絡共用同一個中壓網(wǎng)絡，采用同一中壓電壓等級。對于集中式供電方式，可以采用獨立的牽引網(wǎng)絡與獨立的動力照明網(wǎng)絡，也可以采用牽引動力照明混合網(wǎng)絡。對于分散式供電方式，通常采用牽引動力照明混合網(wǎng)絡。2.中壓網(wǎng)絡接線形式（1）獨立牽引網(wǎng)絡的接線方式對于圖5-17（a），主接線采用了單母線接線，兩個獨立進線電源來自于主變電所，互為備用，牽引變電所母線的進線和出線均采用了斷路器，用于控制電流的通斷和故障保護。正常工作時，一路電源工作，另一路備用。當工作電源（如QF1所在回路）故障時，由繼電保護帶動QF1自動跳閘切除故障，備用電源回路斷路器QF2由備用電源自動投入裝置帶動自動合閘，保障該牽引變電所正常供電。2.中壓網(wǎng)絡接線形式（1）獨立牽引網(wǎng)絡的接線方式對于圖5-17（b），兩個相鄰的牽引變電所構成一組，每個牽引變電所主接線均采用了單母線接線，這一組牽引變電所的兩個獨立電源來自于主變電所，每一個牽引變電所均從主變電所接入一路主電源，兩個牽引變電所通過聯(lián)絡電纜實現(xiàn)電源互為備用，聯(lián)絡電纜上裝有斷路器QF3和QF4。正常工作時，QF1、QF2閉合，分別供兩個牽引變電所；聯(lián)絡電纜上的QF3、QF4為備用電源斷路器，二者有一個閉合（設QF3閉合）。當QF1因進線電源失壓由繼電保護帶動自動跳閘時，QF4自動合閘，由另一路電源進線經(jīng)QF2、QF4、QF3供兩個牽引變電所。2.中壓網(wǎng)絡接線形式（2）獨立動力照明網(wǎng)絡的接線方式將全線的降壓變電所分為若干個供電分區(qū)，每個降壓變電所從主變電所或相鄰降壓變電所的不同母線引入兩個獨立的電源，中壓側采用單母線斷路器分段接線，設置兩臺動力變壓器，分別對稱地接在中壓側左右兩段母線上。相鄰供電分區(qū)通過環(huán)網(wǎng)電纜聯(lián)絡，形成雙環(huán)網(wǎng)接線方式。2.中壓網(wǎng)絡接線形式（3）牽引動力照明混合網(wǎng)絡的接線方式當牽引網(wǎng)絡與動力照明網(wǎng)絡采用同一個電壓等級時，可以采用牽引動力照明混合網(wǎng)絡，圖中包含兩個牽引降壓混合所和一個獨立的降壓變電所。將全線分為若干個供電分區(qū)，每個牽引降壓混合所或降壓變電所從主變電所或相鄰變電所的不同母線引入兩個獨立的電源，中壓側采用單母線斷路器分段接線，牽引降壓混合所中兩臺整流機組接在同一段中壓母線上，而兩臺動力變壓器，分別對稱地接在中壓側左右兩段母線上并列運行。相鄰供電分區(qū)通過環(huán)網(wǎng)電纜聯(lián)絡，形成雙環(huán)網(wǎng)接線方式。03整流機組常用接線方式整流機組常用接線方式整流機組是城市軌道交通牽引變電所最重要的設備。城市軌道交通供電系統(tǒng)中的牽引整流機組通常采用等效24脈波整流電路，它是由兩個12脈波整流電路并聯(lián)運行構成，所以需要兩套牽引整流機組，每一套整流機組包含整流變壓器和整流器。1.單母線不分段接線對于獨立的牽引變電所，中壓側常采用單母線不分段接線方式，兩套整流機組接在母線上。接線簡單，經(jīng)濟性好，但可靠性較低。2.單母線分段接線對于牽引降壓混合變電所，中壓側常采用單母線分段接線方式，廣泛采用了兩套牽引整流機組接在同一段母線的形式。這樣，兩套整流機組進線的中壓母線電壓相同，能夠平衡兩套整流機組的輸出負荷，有利于諧波治理。若兩套整流機組分別接至左右兩側中壓母線，則當兩側中壓母線因電網(wǎng)波動電壓不相同時，兩套整流機組輸出負荷不均衡，效果不理想。正常運行時，兩套12脈波整流機組同時并聯(lián)運行，構成等效24脈波整流。當一套整流機組因故障退出時，另一套整流機組在過負荷和諧波允許的情況下，可以繼續(xù)運行。04直流側常用電氣主接線形式直流側常用電氣主接線形式直流饋出側1500V或750V常采用單母線接線方式。在圖5-21（a）中，直流側采用了單母線接線。設置一條正母線，一條負母線。結構特點如下：1）兩路進線采用直流快速斷路器，用于控制正母線直流電流的通斷和故障保護；2）設置四路直流饋出線，分別饋出至接觸網(wǎng)（軌）的上下行，每一路直流饋出線上采用了一組開關電器，由斷路器和電動隔離開關構成；直流側常用電氣主接線形式3）整流機組負極采用電動隔離開關，便于實現(xiàn)綜合自動化；4）直流饋線側沒有備用斷路器，在上下行同一饋電區(qū)電分段處分別設置縱向電動隔離開關，使饋出線斷路器可互為備用，當牽引變電所故障退出運行時能夠實現(xiàn)大雙邊供電。直流側常用電氣主接線形式這種接線方式運行可靠性高，經(jīng)濟性好，因此在城市軌道交通供電系統(tǒng)中廣泛采用。圖5-21（b）接線方式在（a）基礎上，將直流進線側斷路器改為電動隔離開關，其他完全相同。由于進線側采用電動隔離開關，設備價格變低，經(jīng)濟性好，但直流母線故障時，只能由中壓側交流斷路器進行故障保護，跳閘時間較長，性能變差。05典型的牽引變電所電氣主接線識圖及運行方式分析（1）中壓35kV交流進線側中壓35kV電源進線側采用了單母線接線，1#和2#整流機組通過121和123手車式斷路器接于母線并聯(lián)運行。整流機組進線上裝有電流互感器和避雷器，避雷器用于防止雷擊引起的過電壓。（2）整流機組該牽引變電所整流機組的功能是將三相交流35kV電壓變換為直流1500V為電力機車供電，由兩套12脈波整流機組同時并聯(lián)運行，構成等效24脈波整流。1.牽引變電所電氣主接線結構（3）直流饋線側牽引變電所直流饋線側采用了單母線接線方式。兩組直流進線柜中的手車式斷路器201和202將電能輸送至直流1500V正母線；兩組負極柜連接于整流機組負極與負母線之間，柜內裝設隔離開關2011、2021。牽引變電所直流側有4路饋出線，每路饋出線裝設直流快速斷路器和電動隔離開關，由4組直流饋線柜211、212、213、214和4組隔離開關柜2111、2121、2131、2141分別送至上下行線的接觸網(wǎng)。設置縱向電動隔離開關2113和2124，使饋出線211和213可互為備用，饋出線212和214可互為備用，同時能夠實現(xiàn)大雙邊供電。2.運行方式（1）牽引變電所正常運行方式牽引變電所正常運行時，中壓35kV側兩路斷路器121和123同時閉合，兩套整流機組并聯(lián)運行同時供電。在牽引所直流側，直流負極柜隔離開關2011、2021閉合，進線柜斷路器201和202閉合，直流饋線側四路同時并列運行，2111、211、2112、212、2113、213、2114、214閉合，縱向電動隔離開關2113和2124斷開。因直流負極柜中的隔離開關2011、2021與直流進線柜斷路器201、202及中壓交流開關柜斷路器121、123存在閉鎖關系，只有當中壓交流開關柜斷路器分閘且直流進線斷路器處于分閘狀態(tài)，直流牽引系統(tǒng)無故障，自檢通過時，對應的負極柜隔離開關才允許操作。（2）牽引變電所非正常運行方式當其中一套整流機組發(fā)生故障退出運行時，由另一套整流機組獨立向負荷供電，此時為12脈波整流。直流饋線側其中一路饋出線故障時縱向電動隔離開關合閘。例如斷路器211故障檢修時，由斷路器213、隔離開關2131經(jīng)2113向左右兩側的接觸網(wǎng)供電。當兩臺饋出線斷路器例如211和213同時故障或檢修時，閉合縱向電動隔離開關2113可以構成大雙邊供電。當整座牽引變電所故障退出運行時，也可以利用縱向電動隔離開關實現(xiàn)大雙邊供電。06牽引變電所主要一次設備認知牽引變電所主要一次設備認知牽引變電所一次設備主要由中壓交流開關柜、整流機組、直流進出線柜、負極柜、排流柜、鋼軌電位限制裝置等組成。1.中壓交流開關柜中壓交流開關柜構造和使用方法與主變電所中壓交流開關柜相同，對應圖5-22中的121、123。中壓側電壓為35kV時，常采用GIS開關柜；電壓為10kV時，常采用空氣絕緣的金屬鎧裝開關柜。2.整流機組牽引變電所的核心部件是整流機組，它由整流變壓器（RT1、RT2）和整流器（R1、R2）組成。整流變壓器一般采用戶內環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器，無載調壓。3.直流開關柜1）進線柜：進線柜（正極柜）外觀如圖。進線柜有兩個，對應圖5-22中的201和202，用于實現(xiàn)整流機組向直流正極母線的電能傳輸、控制和保護。2）負極柜：對應圖5-22中的2011和2021。3）饋線柜：對應圖5-22中的211、212、213、214，用于實現(xiàn)直流母線向接觸網(wǎng)饋電的控制和保護。4.排流柜排流柜核心設備是二極管，當排流網(wǎng)中雜散電流過大，二極管導通，通過排流柜直接排入負極。5.鋼軌電位限制裝置鋼軌電位限制裝置是將鋼軌的電位限制在預定的人身安全范圍內，對應圖5-22中的OVPD。在鋼軌對地電位超過規(guī)定值時，可將鋼軌和變電所接地母排連接起來，防止人身安全遭受威脅。6．逆變回饋型再生制動能量吸收裝置（部分牽引變電所裝設）城市軌道交通列車廣泛使用了電制動技術，一種是將制動時的動能轉化為電能后再將電能送回電網(wǎng)，稱為再生制動；另一種是將制動產(chǎn)生的能量變成熱能消耗掉，稱為電阻制動。傳統(tǒng)的列車電阻制動做法是將再生能量通過車輛上制動電阻發(fā)熱消耗或機械制動消耗，浪費了大量電能。在牽引變電所出現(xiàn)了新型的逆變回饋型再生制動能量吸收裝置。再生制動能量吸收裝置主要作用是將再生制動能量回饋到交流電網(wǎng)。其工作原理為：當檢測到列車處于再生制動狀態(tài)且直流母線電壓大于設定值時，立即啟動能量吸收裝置，把機車制動時的能量回饋到交流電網(wǎng)，這樣既穩(wěn)定了直流母線電壓又節(jié)約了能量。當檢測到直流母線電壓小于設定值時，立即關閉能量吸收裝置。謝謝項目5

變電所電氣主接線的識圖分析與設備認知

任務4降壓變電所和牽引降壓混合所電氣主接線識圖分析與設備認知

【任務描述】識讀典型的降壓變電所和牽引降壓混合變電所電氣主接線圖，分析其正常和非正常運行方式，對照電氣主接線圖，分組認識降壓變電所和牽引降壓混合變電所的主要一次設備。01降壓變電所功能及要求降壓變電所功能及要求城市軌道交通降壓變電所的功能：將三相交流35kV或10kV中壓經(jīng)動力變壓器變換為三相交流0.4kV低壓，為動力照明負荷供電。降壓變電所的供電對象是車站與線路區(qū)間的動力、照明負荷和通信信號設備等。降壓變電所可以與牽引變電所合并設置，形成牽引降壓混合變電所。但當某車站無牽引變電所，或者是降壓變電所與牽引變電所進線電壓等級不同時，則設置獨立的降壓變電所，大多數(shù)降壓變電所是單獨設置的。降壓變電所功能及要求城市軌道交通每個車站都應設降壓變電所，位置應盡量靠近負荷中心，以降低能耗。降壓變電所的設置方式通常有以下幾種：1）對于一般的地鐵車站，在低壓負荷較為集中的位置設置1座降壓變電所。2）在有換乘或折返的車站或動力照明負荷較大的車站，除了在車站一側設置1座降壓變電所A所外，在車站另一側設置1座降壓變電所B所，負責該側電氣設備的供電，但B所三相交流35kV或10kV進線電源引自A所，B所又稱為跟隨式降壓變電所。3）當?shù)罔F車站規(guī)模較大，在車站兩側的負荷都比較集中時，可以分別在車站的兩側建立降壓變電所A所和B所。降壓變電所功能及要求降壓變電所的供電對象包含一級、二級和三級負荷，通常要求降壓變電所從中壓環(huán)網(wǎng)引入兩路電源，設置兩臺動力變壓器，每臺變壓器應滿足一、二級負荷所需的容量。正常情況下，由兩臺變壓器并列運行，同時給負荷供電。當一臺變壓器故障時，另一臺變壓器供重要的一、二級負荷。低壓側的動力、照明負荷配電系統(tǒng)電壓為交流380V或220V，常采用TN-S系統(tǒng)。02降壓變電所的電氣主接線識圖分析與設備認知1．設置1座降壓變電所電氣主接線識圖與設備認知（1）35kV中壓側接線及設備1）35kV中壓側接線降壓所35kV中壓側有四路，分別為301、302、303、304，其中301和302所在的回路為該降壓所的電源進線，兩路互為備用，另外兩路303和304饋出至相鄰變電所。顯然，中壓35kV側采用了單母線分段接線，利用斷路器300分段。正常運行時，兩路進線斷路器301和302同時閉合，303和304向相鄰變電所供電時閉合，母聯(lián)斷路器300斷開。中壓35kV的I段和II段母線上分別安裝電壓互感器和避雷器，電壓互感器用于監(jiān)測35kV母線電壓，避雷器用于防止雷擊引起的過電壓。1．設置1座降壓變電所電氣主接線識圖與設備認知2）35kV中壓側設備35kV中壓側有7個中壓交流開關柜，開關柜中主要設備是斷路器和三工位開關。其中301、302、303、304為中壓側進出線柜，負責與主變電所及相鄰牽引變電所、降壓變電所聯(lián)系的開關柜；341、342為中壓側饋線柜，是指變電所中壓母線連接至動力變壓器的開關柜；300為母聯(lián)柜，是指連接變電所35kVI段和II段母線的開關柜。1．設置1座降壓變電所電氣主接線識圖與設備認知（2）動力變壓器

降壓變電所的核心部件是動力變壓器，設置兩臺，如圖5-25中ST1和ST2，功能是將三相交流35kV電壓變換為三相交流0.4kV電壓為動力照明負荷供電。動力變壓器繞組聯(lián)接組別常采用Dyn11，一次側采用三角形接線，二次側采用星形接線且中性點接地，選用干式變壓器。1．設置1座降壓變電所電氣主接線識圖與設備認知（3）0.4kV低壓側接線及設備1）0.4kV低壓側接線

0.4kV低壓側采用了單母線分段接線，利用斷路器403分段。正常運行時，中壓側隔離開關341