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1、黑龙江交通职业技术学院学生毕业设计（论文） 09 级 电气自动化专业黑龙江交通职业技术学院毕业设计（论文）题目：牵引变电所常见故障判断及处理方案指导教师：雷飞专 业 电气自动化 班 级 0636班 姓 名 张大庆 2011年 06 月 1 日黑龙江交通职业技术学院学生毕业设计（论文） 09 级 电气自动化 专业目 录引 言- 1 -一 牵引变电所基本概念- 1 -(一) 牵引变电所概述- 2 -(二) 牵引变电所主要电气元件- 3 -(三) 牵引变电所供变电系统- 5 -(四) 牵引变电所- 5 -二 互感器的常见故障与分析- 11 -(一) 互感器的作用- 11 -(二) 互感器分类- 11
2、 -(三) 电流互感器常见故障分析处理- 12 -(四) 电压互感器常见故障分析处理- 12 - (五) 电压互感器故障案例分析 - 12 -三 断路器常见故障分析- 19 -(一) 断路器工作原理- 19 -(二) 短路器的分类- 20 -(三) 真空断路器的故障分析及设备管理- 20 -(四) 断路器跳闸拒动的原因及防止措施- 24 -四 牵引变电所运行与检修重要规程与规则- 24 -总结- 31 -致谢- 32 -参考文献- 33 -摘 要 电力牵引的专用变电所。牵引变电所把区域电力系统送来的电能，根据电力牵引对电流和电压的不同要求，转变为适用于电力牵引的电能，然后分别送到沿铁路线上空架
3、设的接触网，为电力机车供电，或者送到地下铁道等城市交通所需的供电系统，为地铁电动车辆或电车供电。一条电气化铁路沿线设有多个牵引变电所，相邻变电所间的距离约为4050公里。在长的电气化铁路中，为了把高压输电线分段以缩小故障范围,一般每隔200250公里还设有支柱牵引变电所,它除了完成一般变电所的功能外，还把高压电网送来的电能，通过它的母线和输电线分配给其他中间变电所。牵引变电所的任务是将电力系统三相电压降低，同时以单相方式馈出。降低电压是由牵引变压器来实现的，将三相变为单相是通过变电所的电气接线来达到的。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
4、，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(包括分区亭、开闭所，AT所等)，为了完成接受电能，高压和分配电能的工作，其电气接线可分为两大部分：一次接线(主接线)和二次接线。 主接线是指牵引变电所内一次主设备(即高压、强电流设备)的联接方式，也是变电所接受电能、变压和分配电能的通路。它反映了牵引变电所的基本结构和功能。 二次接线是指牵引变电所内二次设备(即低电压、弱电流的设备)的联接方式。其作用是对主接线中的设备工作状态进行控制，监察、测量以及实现继电保护与运动化等。二次
5、接线对一次主设备的安全可靠运行起着重要作用。 主接线是根据变电所的容量规模、性能要求、电源条件及配电出线的要求确定的，其基本主接线型式有：单母线分段接线、劳旁路母线的单母线分段接线、双母线接线、桥式接线、双T式(即分支式)接线等。关键词： 电气设备故障 电力系统 分析 诊断黑龙江交通职业技术学院学生毕业设计（论文） 09 级 电气自动化专业毕业设计（论文）开题报告题目：1 本课题的来源、选题依据：2 本课题的设计（研究）意义（相关技术的现状和发展趋势）：3 本课题的基本内容、重点和难点，拟采用的实现手段（途径）：（可以另附页）4 文献综述（列出主要参考文献的作者、名称、出版社、出版时间以及与本
6、课题相关的主要参考要点）：指导教师意见： 指导教师： 年 月 日专业部意见： 签字 年 月 日中期进展情况检查表年 月 日课题名称牵引变电所电气设备常见故障分析学生姓名白永辉学 号092901专 业电气化铁道指导教师雍青青职 称学生主要研究内容及进展主要研究牵引变电所主要电器设备，如变压器、互感器、断路器等的原理分类，和常见的故障分析和预防措施。现在已经完成变压器、互感器方面的原理应用，和有可能出现的故障及分析，对个方面有可能出现的故障进行的各项预防措施。尚须完成的任务尚未完成断路器方面常见的故障分析及各方面的措施存在的主要问题及解决措施指导教师审查意见专业部审查意见1黑龙江交通职业技术学院学
7、生毕业设计（论文） 09 级 电气自动化专业牵引变电所主要电器设备常见故障分析引 言我第国一条电气化铁路始建于宝成线宝鸡凤州段，全长91km ，于1961年8月正式通车，至今已40余年，截止2002年底全国电气化铁路营业里程已达18336km 。涵盖郑州、北京、成都等11个铁路局，伴随着已开工的郑州徐州电气化工程建设，济南铁路局即将步入电气化铁路的运营，成为电气化铁路的新成员。 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
8、，铁路其他装备和基础设施应与之相适应。本次设计主要针对牵引变电所电气设备的故障与分析一 牵引变电所主要电气设备之变压器故障分析(一) 变压器工作原理 变压器-利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器是电能传递或作为信号传输的重要元件 1.变压器 - 静止的电磁装置 变压器可将一种电压的交流电能变换为同频率的另一种电压的交流电能 电压器的主要部件是一个铁心和套在铁心上的两个绕组。 变压器原理 与电源相连的线圈，接收交流电能，称为一次绕组 与负载相连的线圈，送出交流电能，称为二次绕组 一次绕组的 二次绕组的 电压相量 U1 电压相量 U2 电流相量 I1 电流相量 I2
9、 电动势相量 E1 电动势相量 E2 匝数 N1 匝数 N2 同时交链一次，二次绕组的磁通量的相量为 m ,该磁通量称为主磁通当变压器一次侧施加交流电压U1，流过一次绕组的电流为I1,则该电流在铁芯中会产生交变磁通，使一次绕组和二次绕组发生电磁联系，根据电磁感应原理，交变磁通穿过这两个绕组就会感应出电动势，其大小与绕组匝数以及主磁通的最大值成正比，绕组匝数多的一侧电压高，绕组匝数少的一侧电压低，当变压器二次侧开路，即变压器空载时，一二次端电压与一二次绕组匝数成正比，变压器起到变换电压的目的。当变压器二次侧接入负载后，在电动势E2的作用下，将有二次电流通过，该电流产生的电动势，也将作用在同一铁芯
10、上，起到反向去磁作用，但因主磁通取决于电源电压，而U1基本保持不变，故一次绕组电流必将自动增加一个分量产生磁动势F1,以抵消二次绕组电流所产生的磁动势F2,在一二次绕组电流L1、L2作用下，作用在铁芯上的总磁动势（不计空载电流I0),F1+F2=0, 由于F1=I1N1,F2=I2N2,故 I1N1+I2N2=0,由式可知，I1和I2同相，所以I1/I2=N2/N1=1/K由式可知，一二次电流比与一二次电压比互为倒数，变压器一二次绕组功率基本不变，（因变压器自身损耗较其传输功率相对较小），二次绕组电流I2的大小取决于负载的需要，所以一次绕组电流I1的大小也取决于负载的需要，变压器起到了功率传递
11、的作用。（二）变压器常见故障根据有关变压器故障的资料并进行分析的结果表明，尽管老化趋势及使用不同，故障的基本原因仍然相同。多种因素都可能影响到绝缘材料的预期寿命，负责电气设备操作的人员应给予细致地考虑。这些因素包括：误操作、振动、高温、雷电或涌流、过负荷、三相负载不平衡、对控制设备的维护不够、清洁不良、对闲置设备的维护不够、不恰当的润滑以及误用等。1、线路涌流 线路涌流（或称线路干扰）在导致变压器故障的所有因素中被列为首位。这一类中包括由误操作、变压器解并列、有载调压分接头拉弧等原因引起的操作过电压、电压峰值、线路故障/闪络以及其他输配(TD)方面的异常现象。这类起因在变压器故障中占有绝大部分
12、的比例。2、绝缘老化 绝缘老化排列在第二位。由于绝缘老化的因素，变压器的平均寿命仅有17.8年，大大低于预期为3540年的寿命！3、受潮受潮这一类别包括由洪水、管道渗漏、顶盖渗漏、水分沿套管或配件侵入油箱以及绝缘油中存在水分。4、维护不良保养不够被列为第四位导致变压器故障的因素。这一类包括未装变压器的保护装置或安装的不正确、冷却剂泄漏、污垢淤积以及腐蚀。5、过载 这一类包括了确定是由过负荷导致的故障，仅指那些长期处于超过铭牌功率工作状态下小马拉大车的变压器。过负荷经常会发生在发电厂或用电部门持续缓慢提升负荷的情况下。最终造成变压器超负荷运行，过高的温度导致了绝缘的过早老化。当变压器的绝缘纸板老
13、化后，绝缘纸绝缘强度降低。因此，外部故障的冲击力就可能导致绝缘破损，进而发生故障。6、雷击雷电波看来比以往的研究要少，这是因为改变了对起因的分类方法。现在，除非明确属于雷击事故，一般的冲击故障均被列为“线路涌流”。7、三相负载不平衡 由于三相负载不平衡所引起某相长期过载，而使该相温度偏高进而使绝缘老化，产生匝间短路或相间短路。8、连接松动 连接松动也可以包括在维护不足一类中，但是有足够的数据可将其独立列出，因此与以往的研究也有所不同。这一类包括了在电气连接方面的制造工艺以及保养情况，其中的一个问题就是不同性质金属之间不当的配合，尽管这种现象近几年来有所减少。另一个问题就是螺栓连接间的紧固不恰当
14、。9、工艺/制造不良 故障原因在于工艺或制造方面的缺陷。例如出线端松动或无支撑、垫块松动、焊接不良、铁心绝缘不良、抗短路强度不足以及油箱中留有异物。10、破坏及故意损坏 这一类通常确定为明显的故意破坏行为。这种现象时有发生，比如盗窃、人为破坏等。 配变在送电和运行中，常见的故障和异常现象有： （1）变压器在经过停运后送电或试送电时，往往发现电压不正常，如两相高-相低或指示为零；有的新投运变压器三相电压都很高，使部分用电设备因电压过高而烧毁; （2）高压保险丝熔断送不上电； （3）雷雨过后变压器送不上电； （4）变压器声音不正常，如发出“吱吱”或“噼啪”响声；在运行中发出如青蛙“唧哇唧哇”的叫声等； （5）高压接线柱烧坏，高压套
