《京沪电力电气化工程四电监理培训教案完整版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《京沪电力电气化工程四电监理培训教案完整版（155页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、周一久,京沪高铁四电集成项目电力牵引供变电工程 四电监理培训教案 铁道部科学研究院 京沪高铁四电集成项目部,电气化铁路概述 电气化铁路，是以电能作为牵引动力的一种现代化交通运输工具。由于它的牵引动力是电能，所以又称电力牵引。它与蒸汽牵引和内燃牵引不同的地方，是电力机车本身不带能源，必须由外部供给电能。专门给电力机车供给电能的装置叫做牵引供电系统。因此，电气化铁路是由电力机车和牵引供电系统两大部分组成的。电气化铁路的牵引供电系统本身并不产生电能，而是将电力系统的电能传给电力机车的。一般把国家的电力系统称为电气化铁路的一次供电系统，也称为铁路的外部供电系统。一次供电系统主要包括发电厂、区域变电所和
2、电力传输线。牵引供电系统主要包括牵引变电所和接触网。,铁路电气化技术的发展经历了直供和BT等供电方式，目前在高铁项目均采用AT供电方式。所谓AT供电方式就是在牵引供电系统中并联自耦变压器的供电方式。实践证明，这种供电方式是一种既能有效地减弱接触网对邻近通信线的感应影响，又能适应高速、大功率电力机车运行的一种比较先进的供电方式。,AT供电方式的电路包括牵引变电所、接触悬挂、轨道、自耦变压器、正馈线、电力机车等。牵引变电所向牵引网输送的电压为25kV。接触悬挂与轨道之间的电压仍为25kV，正馈线与轨道之间的电压也是25kV。,自耦变压器是并联在接触悬挂和正馈线之间的，其中性点与钢轨(保护线)相连接
3、。彼此相隔一定距离(1016km)的自耦变压器将整个供电区段分成若干个AT区段。从而形成了一个多网孔的复杂供电网络。接触悬挂上的电流与正馈线上的电流大小相等，方向相反，因此其电磁感应影响可互相抵消，故对邻近的通信线有很好的防护作用。,AT供电方式的优点 AT供电方式供电电压高。AT供电方式无需提高牵引网的绝缘水平即可将牵引网的电压提高一倍。BT供电方式牵引变电所的输出电压为27.5kV，而AT供电方式牵引变电所的输出电压为55kV，线路电流为负载电流的一半，所以线路上的电压损失和电能损失大大减小。,AT供电方式防护效果好。AT供电方式，接触悬挂上的电流与正馈线上的电流大小相等，方向相反，其电磁
4、感应相互抵消，所以防护效果好。并且，由于AT供电的自耦变压器是并联在接触悬挂和正馈线间的，不象BT供电的吸流变压器，串联在接触悬挂和回流线之间，因此没有因励磁电流的存在而使原副边绕组电流不等，以及在短路时吸流变压器铁芯饱和导致防护效果很差等问题。另外也不存在“半段效应”问题。,AT供电方式能适应高速大功率电力机车运行。因AT供电方式的供电电压高、线路电流小、阻抗小(仅为BT供电方式的1/4左右)、输出功率大，使接触网有较好的电压水平，能适应高速大功率电力机车运行的要求。另外，AT供电也不象BT供电那样，在吸流变压器处对接触网进行电分段，当高速大功率电力机车通过时产生电弧，烧坏机车受电弓滑板和接
5、触线，对机车的高速运行和接触网和接触网的运营维修极为不利。,AT供电牵引变电所间距大、数量少。由于AT供电方式的输送电压高、线路电流小、电压损失和电能损失都小，输送功率大，所以牵引变电所的距离加大为80120km，而BT供电方式牵引变电所的间距为3060km，因此牵引变电所的距离大大减少，同时运营管理人员也相应减少，那么，建设投资和运营管理费用都会减少。,京沪高速铁路工程概况 京沪高速铁路位于我国东部经济最发达地区，线路起自北京南站，终到上海虹桥站。途经北京、天津、河北、山东、安徽、江苏、上海“四省三市”，线路全长1318km。 牵引供电系统采用单相工频50Hz、交流25kV向动车组供电。 高
6、速铁路正线采用225kV AT供电方式，对于枢纽地区高中速联络线、动车组走行线和动车段（所）等采用125kV带回流线的直接供电方式。大胜关及南京南工程：沪汉蓉铁路、宁安城际、沪宁城际及既有京沪线采用带回流线的直接供电方式；京沪高速和宁杭城际采用AT供电方式。,牵引变电所及其布点、接触悬挂、接触网支柱和牵引变电所外部电源供电方案的确定均按基础设施考虑，即应满足最高时速380km/h的16辆编组高速动车组和3min的追踪运行间隔；牵引变压器的安装容量按交付运营后第五年运量的需要确定，并按远期运量预留基础容量。 电力牵引负荷为一级负荷，牵引变电所接引电力系统两回独立可靠的220kV电源，并应互为热备
7、用。,牵引供电系统为一级负荷，牵引变电所接引电力系统两回独立可靠的220kV电源，并互为热备用。在保证供电质量的前提下，牵引变电所尽量设于高速铁路车站所在地或交通方便处。牵引变压器和自耦变压器均采用固定备用方式，正常时一组运行，另一组备用。在220kV电源进线侧设置电压互感器，在220kV断路器前设置电流互感器，用于计量、测量和继电保护（根据电力系统的不同要求，需考虑存在将计量用电流互感器单独设置的可能性）。为检修220kV断路器和牵引变压器时有明显间断点，在每台220kV电流互感器前还设置一组带有接地刀闸的220kV电动隔离开关。在220kV进线侧设有氧化锌避雷器作为过电压保护，该避雷器经手
8、动隔离开关接在220kV进线上。牵引变压器采用三相V/X接线，由两组（四台）单相牵引变压器组成，正常时，一组投入运行，另一组备用。,采用AT供电方式时，牵引变电所主变输出电压为55kV，经AT（自耦变压器，变比2:1）向接触网供电，一端接接触网，另一端接正馈线（简称AF线，亦架在田野侧，与接触悬挂等高），其中点抽头则与钢轨相连。AF线的作用同BT供电方式中的NF线一样，起到防干扰功能，但效果较前者为好。此外，在AF线下方还架有一条保护（PW）线，当接触网绝缘破坏时起到保护跳闸作用，同时亦兼有防干扰及防雷效果。,在保证供电质量的前提下，牵引变电所尽量设于高速铁路车站所在地或交通方便处。 牵引变压
9、器和自耦变压器均采用固定备用方式，正常时一组运行，另一组备用。 牵引变压器结线采用三相V结线型式。 牵引变电所中牵引变压器的一次侧额定电压为220kV，二次侧额定电压为227.5kV或27.5kV；接触网额定电压为25kV，长期最高电压为27.5kV，短时（5min）最高电压为29kV，最低工作电压为20kV。 接触网采用上、下行同相单边供电，供电臂末端设分区所，在正常情况下实现上、下行接触网并联供电，在事故情况下实现越区供电，允许全部列车在减速条件下通过。当采用AT供电方式时，AT所处的上、下行接触网也实行并联。 供电设备的容量一般按近期客运量的高峰小时牵引负荷进行选择；接触网上行或下行单独
10、供电时，应满足最低工作电压要求。 负序和谐波对电力系统的影响应符合有关标准的规定。,高速正线除北京南魏善庄牵引变电所采用带回流线的直接供电方式外，其余均采用AT供电方式；各枢纽和地区内的高、中速联络线、动车组走行线及动车段（动车运用所）车场线均采用带回流线的直接供电方式。 全线除新建李营牵引变电所为直接供电方式的变电所外，其余均为AT供电方式的牵引变电所。 开闭所是指不进行电压变换而用开关设备实现电路开闭的配电所，一般有两条进线，然后多路馈出向枢纽站场接触网各分段供电。 进线和出线均经过断路器，以实现接触网各分段停、供电灵活运行的目的。又由于断路器对接触网短路故障进行保护，从而可以缩小事故停电
11、范围。,分区所设于两个牵引变电所的中间，可使相邻的接触网供电区段(同一供电臂的上、下行或两相邻变电所的两供电臂)实现并联或单独工作。如果分区厅两侧的某一区段接触网发生短路故障，可由供电的牵引变电所馈电线断路器及分区所断路器在继电保护的作用下自动跳闸，将故障段接触网切除，而非故障段的接触网仍照常工作，从而使事故范围缩小一半。,分区所的每个供电臂的上、下行接触网之间用断路器并联，正常运行时，断路器闭合，实现供电臂上下行并联供电，故障时断路器跳闸上下行断开。两个供电臂之间设带有电动隔离开关的跨条，实现越区供电。在两个供电臂之间的跨条处还设一台27.5/0.23kV 63kVA单相自用电变压器；从电力
12、贯通线上引一回10kV电源入所，并设置一台10/0.4kV 63kVA三相自用电变压器，用作分区所内的交流自用电；二者互为备用。,牵引变电所馈线侧，断路器采用互为备用方式，馈线通过电动隔离开关和断路器与接触网相连，并在上下行接触网之间设置带有电动隔离开关的跨条。正常情况下，该电动隔离开关打开，上下行分别馈电；当其中一台馈线断路器故障时，该电动隔离开关合闸，由另一台馈线断路器负责向接触网上下行供电。每条馈线的T、F线上均设置有电压互感器和避雷器，用于测量、继电保护和过电压保护。 在牵引变电所内设置4个30m高避雷针（其中虹桥合建牵引变电所不设置避雷针）、分区所内设置2个30m高避雷针、AT所内设
13、置2个25m高避雷针用于户外设备的直击雷防护。,牵引变电所220kV配电装置采用户外中式布置方式；牵引变压器采用户外低式布置方式；其它配电装置采用户内布置方式，其中27.5kV开关设备采用户内GIS开关柜布置方式。牵引变压器、220kVSF6断路器等布置在室外地面基础上。其它配电装置均安装于户外支柱上。进线架构采用格构型钢支柱和钢横梁，设备支架采用H型钢支柱。所内设有道路，便于大型设备的运输。场地内电气设备区内采用场地硬化措施，电气设备区以外的场地绿化。,牵引变电所主接线,牵引变电所典型主接线（南京南、虹桥除外） 牵引变电所牵引变压器低压侧，通过227.5kV断路器与227.5kV母线相连；牵
14、引变压器低压侧设有电流互感器，用于测量和继电保护，设有氧化锌避雷器用于过电压保护。227.5kV侧母线采用单母线分段接线方式。 在227.5kV母线上设一台27.5/0.23kV的单相自用电变压器；另外从10kV电力贯通线上引一回电源入所，并设置一台10/0.4kV三相自用电变压器。二者之间互为备用。,牵引变电所馈线侧，断路器采用互为备用方式，馈线通过电动隔离开关和断路器与接触网相连，并在上下行接触网之间设置带有电动隔离开关的跨条。正常情况下，该电动隔离开关打开，上下行分别馈电；当其中一台馈线断路器故障时，该电动隔离开关合闸，由另一台馈线断路器负责向接触网上下行供电。 每条馈线的T、F线上均设
15、置有电压互感器和避雷器，用于测量、继电保护和过电压保护。,分区所主接线（直供分区所主接线） 全线新建一处直供分区所，分区所的每个供电臂的上、下行接触网之间用断路器并联，正常运行时，断路器闭合，实现供电臂上下行并联供电，故障时断路器跳闸上下行断开。两个供电臂之间设带有电动隔离开关的跨条，实现越区供电。 在两个供电臂之间的跨条处还设一台27.5/0.23kV 63kVA单相自用电变压器；从电力贯通线上引一回10kV电源入所，并设置一台10/0.4kV 63kVA三相自用电变压器，用作分区所内的交流自用电；二者互为备用。,分区所、AT所、开闭所总平面布置,AT分区所、AT所自耦变压器采用户外低式布置
16、方式，其它配电装置采用户内布置方式，其中27.5kV开关设备采用户内GIS开关柜布置方式。 架构类型 220kV进线架构采用H型门字型钢架构（带地线架），格构型钢支柱、钢横梁和地线架，架构高14.5m，宽14m，地线架高4米；其它设备支架采用H型钢支柱，高2.53m，其中220kV支持绝缘子支架高度应使安装后的支持绝缘子与其需连接的牵引变压器高压套管高度相适应。 牵引变压器二次侧27.5kV电缆用固定支架采用字型钢结构，支架尺寸应适应电缆安装要求。,防 雷,防雷：在牵引变电所内设置4个30m高避雷针（其中虹桥合建牵引变电所不设置避雷针）、分区所内设置2个30m高避雷针、AT所内设置2个25m高避雷针用于户外设备的直击雷防护。,接 地, 在牵引变电所、分区所、AT所、开闭所内均设置由水平接地体和垂直接地体组成的铜材质人工接地网，网格布置，接地体的尺寸应满足系统远期最大运行方式下短路电流要求。水平接地体埋深0.6m。 牵引变电所、分区所、AT所、开闭所高压室内设置铜材质接地干线，接地干线与主接地网可靠连接；电缆夹层中设置接地铜母排供房屋内各设备
