《城市轨道交通变电所运行与维护》 课件 项目5 变电所电气主接线的识图分析与设备认知

项目5

变电所电气主接线的识图分析与设备认知

任务1电气主接线的识图与分析【任务描述】认识并绘制常用一次设备图形和文字符号，认识并分析典型的35kV变电所电气主接线图。01电气主接线概述电气主接线概述将一次设备（包括断路器、隔离开关、互感器、避雷器、变压器、母线、电缆等）按一定顺序连接起来用于表示接受和分配电能的电路，称为电气主接线。1.电气主接线基本要求1)安全性符合国家标准和有关设计规范的要求，能充分保证在进行各种操作和维护检修时工作人员的人身安全和设备安全。2)可靠性满足不同负荷对供电可靠性的要求。3)灵活性主接线中任一元件检修、试验时，很容易退出运行，并且不影响其他元件正常工作。4)经济性在满足上述要求的前提下，主接线应力求简单，使投资最省、运行费用最低，并且节约电能和金属材料的消耗量，尽量减少占地面积，且便于今后的扩建。2.电气主接线的作用电气主接线反映了变配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，成为实际运行操作的依据。3.电气主接线图电气主接线图是按国家规定的图形符号和文字符号画出的电气接线图，又称为一次接线图。主接线因为三相对称一般用单线图表示。单线图是表示三相交流电气装置中一相连接顺序的图。局部图如互感器，由于三相不完全对称，则用三线图表示。4.

电气设备图形文字符号02电气主接线的分类电气主接线的分类变电所电气主接线的基本环节包含电源（进线）、变压器和馈出线，它们之间如何连接是电气主接线的主体。当同一电压等级配电装置中的进出线数目较多时，需设置母线作为中间环节。母线是接受和分配电能的装置，是电气主接线和配电装置的重要环节。电气主接线一般按有无母线分类，分为无母线和有母线两大类。无母线的主接线形式主要有单元接线、桥形接线和角形接线等。有母线主接线形式包括单母线和双母线。单母线又分为单母线不分段、单母线分段、单母线带旁路母线等形式；双母线分为普通双母线、双母线分段、3/2断路器双母线及带旁路母线双母线等形式。03无母线型电气主接线常见形式1.单元接线（1）结构特征单元接线又称为线路-变压器组接线。电源线路（或发电机）与变压器直接连接成一个单元，组成线路-变压器组。电源进线装有断路器和隔离开关，断路器用于正常工作时投切该回路及故障时切除该回路；隔离开关用于在切断电路时建立明显可见的断开点，将电源与停运设备可靠隔离，以保证检修安全。（2）特点单元接线优点是接线简单清晰、设备少、占地少、经济性好；缺点是运行可靠性和灵活性较差。（3）适用范围一个线路-变压器组接线一般用于可靠性要求不高的三级负荷。1.单元接线变电所单元接线实物图2.桥形接线（a）内桥接线（b）外桥接线(1)结构特征两条电源引入线分别经断路器接入两台主变压器，在两条电源引入线间用带断路器的桥臂将它们连接起来，即构成桥式接线。带断路器的桥臂通常称为连接桥。由断路器QF3及其两侧隔离开关组成，QF3称为联络断路器，正常运行时可以处于接通或断开状态(由系统运行方式决定)。根据连接桥安装位置的不同可分为内桥式接线和外桥式接线。2.桥形接线（a）内桥接线（b）外桥接线(2)内桥接线内桥接线连接桥置于线路断路器QF1、QF2的内侧，靠近主变压器T1、T2。连接桥与主变压器之间设置隔离开关，方便变压器故障或检修时进行故障隔离。为了提高内桥接线供电的可靠性和运行的灵活性，一般在进线断路器外侧再设置一条带隔离开关的桥臂，称为跨条（图（a）虚线QS2和QS3）。内桥式接线具有如下特点：2.桥形接线（a）内桥接线(2)内桥接线内桥式接线具有如下特点：1）当一条线路发生故障时，只有该线路侧的断路器跳开，其余三条回路仍然能正常工作。例如WL1发生故障时，仅故障线路的断路器QF1跳闸。2）需要切除或投入一条线路时，只要将该线路侧的断路器断开或接通，其余三条回路仍然能正常工作。例如WL1需要切除时，直接切除断路器QF1即可。2.桥形接线（a）内桥接线3）当一台变压器如T1发生故障时，联络断路器QF3及与故障变压器同侧的线路断路器QF1均自动跳闸，导致未故障线路WL1受到影响。要先将故障变压器对应的隔离开关QS1断开，再接通故障变压器对应的断路器QF1和桥断路器QF3，才能恢复该线路的供电。4）需要切除一台变压器如T1时，要先断开该线路断路器QF1和连接桥断路器QF3，然后再断开变压器对应隔离开关QS1，最后再接通该回路断路器QF1和连接桥断路器QF3，才能恢复WL1线路供电。2.桥形接线（a）内桥接线显然，内桥接线在线路故障或切除投入时，不影响其余回路运行，并且操作简单；而在变压器的故障或切换时，要使相应回路停电，且操作复杂。所以内桥接线适用于输电线路较长、线路故障率较高、变压器不需要经常切换的场合。2.桥形接线（b）外桥接线（3）外桥接线外桥接线连接桥置于线路断路器QF1、QF2的外侧，靠近电源进线侧。连接桥与电源进线之间设置隔离开关，方便电源进线故障或检修时进行故障隔离。外桥接线在运行中的特点与内桥接线相反：在线路故障或切除投入时，要使相应变压器短时停电，并且操作复杂；而在变压器故障或切换时不影响其余回路供电，并且操作简单。所以这种接线适用于线路较短、线路故障率较低、变压器需要经常切换的场合。04有母线型电气主接线常见形式1.单母线接线(1)单母线不分段接线图为单母线不分段接线形式，有2路电源进线4路馈出线。1)结构特征：只有一组母线W，所有电源和出线回路，都经过开关电器连接在该母线上并列运行。1.单母线接线(1)单母线不分段接线2)主要优点：接线简单清晰，设备少，操作方便，造价便宜，只要配电装置留有余地，母线可以向两端延伸，可扩性好。3)主要缺点：可靠性和灵活性都较差。①母线或母线隔离开关检修时，全部回路均需停运。②母线或母线隔离开关故障时，全部回路均需停运。③任一断路器检修时，其所在回路将会停运。4）适用范围：单母线不分段接线只能用于对供电可靠性要求不高的小容量发电厂和变电所中。单母线接线(2)单母线分段接线1)结构特征用断路器、隔离开关将母线分成两段或两个以上区段的单母线接线称为单母线分段接线，QFd称为分段断路器，又称为母联断路器。将母线W分成两段单母线，当可靠性要求不高时，也可利用分段隔离开关QSd进行分段。单母线接线2)运行方式①QFd及两侧隔离开关均闭合，任一段母线发生故障时，分段断路器QFd在继电保护装置作用下自动跳闸，将故障段与非故障段母线分开，保障非故障段母线继续运行，缩小了母线故障的停电范围。②QFd两侧隔离开关闭合，而QFd断开，左右两段母线相互独立而同时并列运行。(2)单母线分段接线单母线接线3)主要优点：①任一段母线检修时，另一段母线可照常运行。②任一段母线故障时，继电保护装置可使分段断路器跳闸，保障非故障段母线继续运行，减小了母线故障影响范围，其可靠性比单母线不分段接线有了较大提高。③接线简单清晰，经济性较好。4)主要缺点：①任一段母线或母线隔离开关故障或者检修时，该段母线上的所有回路均需停电；②任一断路器检修时，该断路器所在回路将停电。5)适用范围：中、小容量发电厂和进出线回路数较多的6～220kV变电所中。(2)单母线分段接线2.双母线接线(1)结构特征双母线接线如图5-6所示。1)设置两组母线W1、W2，两组母线间通过母线联络断路器QFc相连。2)每回路进出线均经一台断路器和两组母线隔离开关分别接至两组母线。(2)运行方式1)一组母线工作，另一组母线备用。所有电源和出线接于工作母线上，母联断路器QFc断开，按单母线方式运行。按这种方式运行时只闭合与工作母线相连接的隔离开关，而与备用母线相连接的隔离开关断开，当工作母线检修或故障时切换至备用母线供电。2)两组母线同时工作。将母联断路器两侧隔离开关及QFc合闸，进出线均衡地分配在两组母线上，相当于单母线分段的运行方式。当一组母线故障时，在继电保护作用下，母联断路器断开，仅停与故障母线相连的负荷。2.双母线接线(1)结构特征1)设置两组母线W1、W2，两组母线间通过母线联络断路器QFc相连。2)每回路进出线均经一台断路器和两组母线隔离开关分别接至两组母线。(2)运行方式1)一组母线工作，另一组母线备用。所有电源和出线接于工作母线上，母联断路器QFc断开，按单母线方式运行。按这种方式运行时只闭合与工作母线相连接的隔离开关，而与备用母线相连接的隔离开关断开，当工作母线检修或故障时切换至备用母线供电。2)两组母线同时工作。将母联断路器两侧隔离开关及QFc合闸，进出线均衡地分配在两组母线上，相当于单母线分段的运行方式。当一组母线故障时，在继电保护作用下，母联断路器断开，仅停与故障母线相连的负荷。2.双母线接线(3)特点优点：由于每个回路均可以换接至两组母线的任一组上运行，使得双母线接线的可靠性和灵活性大大提高，任一组母线检修或故障时可切换至备用母线供电。缺点：检修任一回路断路器时，该回路仍需停电。2)变更运行方式时，操作步骤较为复杂，容易出现误操作。3)增加了大量的母线隔离开关和母线长度，双母线配电装置结构较复杂，占地面积大，投资大。（4）适用范围：双母线接线用于对可靠性要求较高、进出线回路数较多的35～220kV变电所中。谢谢项目5

变电所电气主接线的识图分析与设备认知

任务2

变电所电气主接线的识图分析与设备认知【任务描述】两人一组，分组识读典型的主变电所电气主接线图，分析主变电所正常和非正常运行方式，对照电气主接线图，认识主变电所主要的一次设备。01主变电所总体认识主变电所总体认识主变电所的功能：将从城市电网获取的三相交流110kV高压降为三相交流35kV或10kV中压，分别供给沿线的牵引变电所和降压变电所。城市轨道交通供电系统按一级负荷设计，为保证供电的可靠性，通常设置两座或两座以上主变电所。当一座主变电所发生故障解列时，剩余主变电所应能承担全线牵引负荷及动力照明一、二级负荷。每个主变电所要求必须有两路互为备用的独立进线电源，保证不间断供电。对于进线电源的容量，要满足正常和故障要求。正常时，两路进线电源分列运行，互为备用；当一路电源故障时，另一路电源不应同时受到损坏，其容量应满足该主变电所全部一、二级负荷供电要求。主变电所总体认识主变电所设置两台主变压器，互为备用。正常时，两台主变压器同时并列运行，各负担50%的用电负荷；当一台主变压器发生故障时，另一台主变压器应能满足其供电范围内高峰小时牵引负荷和动力照明一、二级负荷的供电要求。02主变电所电气主接线1.110kV高压侧常见电气主接线形式主变电所高压侧设置两路110kV电源进线，可以都是专线，也可以是一路专线、另一路“T”接，并设置两台主变压器，常采用Y，d接线方式。正常时，两路高压110kV电源进线及两台主变压器同时供电，并列运行。1.110kV高压侧常见电气主接线形式（1）线路-变压器组接线城市轨道交通主变电所为提高供电的可靠性，一般采用两个线路-变压器组接线。正常运行时，两路电源进线同时供电，两台主变压器同时并列运行。线路-变压器组接线只配置两个设备单元，这种接线的优点是运行可靠，接线简单，高压设备少、占地少，所以经济性好。不足之处是当电源线路故障检修时，变压器也会被迫停运，影响负荷供电的可靠性。线路-变压器组接线方式适用范围：主变电所不设高压配电装置，一台主变压器退出运行时，其他主变压器能承担主变电所供电范围内的全部一、二级负荷。这种接线形式被广泛应用于城市轨道交通主变电所中。1.110kV高压侧常见电气主接线形式（2）内桥形接线在WL1和WL2进线电源之间通过连接桥相互联络，因连接桥靠近变压器侧，所以构成了内桥形接线。连接桥与主变压器之间设置隔离开关，方便变压器故障或检修时进行故障隔离。正常运行时，连接桥断路器断开，类似于线路变压器组接线，两路进线电源各带一台主变压器。1.110kV高压侧常见电气主接线形式因内桥形接线线路侧装有断路器，线路的投入和切除非常方便。当一条电源进线发生故障时，只有该线路侧的断路器跳闸，不影响另一条回路正常工作。但主变压器故障时，则与故障变压器同侧的线路断路器和连接桥断路器均自动跳闸，从而影响了未故障线路的正常运行。内桥形接线适用于电源线路较长、线路故障率较高、变压器不需要经常切换的场合。在城市轨道交通供电中，因主变压器故障概率比线路低，且不需要经常切换，所以内桥形接线也经常应用于城市轨道交通主变电所中。2.中压侧电气主接线城市轨道交通主变电所中压侧广泛采用单母线断路器分段接线方式。（1）正常运行方式在正常情况下，两路进线WL1和WL2，两台主变压器T1和T2分列运行，分别给中压侧左右两段母线供电，此时QF1和QF3闭合、QF2和QF4闭合，而母联断路器QF5断开，两段中压母线分列运行，通过馈线侧断路器将中压电源馈出至牵引变电所和降压变电所。（2）一路高压进线或一台主变压器故障当一路高压进线WL1或一台主变压器T1故障时，由继电保护带动故障所在回路断路器QF1和QF3自动跳闸，由母联备自投装置带动母联断路器QF5自动闭合，此时由另一路进线WL2经主变压器T2给左右两侧的中压母线供电，保障本主变电所范围内的全部一、二级负荷的供电。03典型的主变电所电气主接线识图及运行方式分析1.主变电所的电气主接线结构（1）高压进线侧该主变电所110kV侧采用了两个线路-变压器组接线，两路电源进线分别供两台主变压器，两台主变压器并列运行。（2）主变压器设置两台主变压器，采用了Y/d接线，功能是将外部电源供给的三相交流110kV电压变换为三相交流35kV电压。110kV高压侧星型绕组中性点采用避雷器加保护间隙，同时经隔离开关接地的方式。（3）中压馈线侧中压馈线侧采用了单母线断路器分段接线方式。中压侧有10路馈出线，分别对称地接在左右两侧35kV母线上，供给城市轨道交通沿线的牵引变电所和降压变电所；另外，有2路馈出线经过341和342接1#和2#所用电变压器，所用电变压器将三相交流35kV电压变换为三相交流0.4kV电压，用于满足主变电所自身的交直流负荷用电；有2路馈出线经过343和344接1#和2#接地变压器；有2路馈出线经过331和332接1#和2#SVG装置，用于动态无功补偿，提高功率因数。2.运行方式（1）主变电所正常运行方式正常运行时，110kV系统两路电源同时供电，两台主变压器同时运行，两路电源进线和主变压器分列运行。35kV系统Ⅰ、Ⅱ段母线分列运行，分段断路器300断开。35kV分段断路器装有母联备自投装置，正常时应将方式选择开关置于自动位置。通过馈线侧断路器311、313、315、317、321和312、314、316、318、322将35kVⅠ、Ⅱ段母线的电能输送至城市轨道交通沿线的牵引变电所和降压变电所。（2）主变电所非正常运行方式当一路110kV进线电源或者一台主变压器故障退出运行时，35kV分段断路器300母联备自投装置自动投入（即300自动闭合），由另一路进线电源和主变压器同时供35kVⅠ、Ⅱ段母线运行，承担本变电所范围内的全部I、II级负荷供电任务。04主变电所典型一次设备认知主变电所典型一次设备认知主变电所一次设备主要包含110kVGIS组合电器、主变压器、中压交流开关柜和所用电变压器，部分主变电所还装有接地变压器、SVG装置。1.高压110kVGIS组合电器110kV侧配电装置常采用户内安装的GIS组合电器，即SF6全封闭组合电器。GIS组合电器中主要包含断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器等，对应着主变电所电气主接线图中主变压器之前的所有一次设备。110kV侧GIS常采用SF6气体断路器，配弹簧操动机构。采用GIS，不仅运行安全、可靠性高，而且结构紧凑、外型美观、设备占用空间小。2.主变压器主变压器是城市轨道交通主变电所最主要的电气设备，常采用三相油浸式有载调压变压器，选用Y，d接线方式。110kV侧星型绕组中性点常采用避雷器加保护间隙，同时经隔离开关接地的方式，左侧为保护间隙，中间部分为避雷器，右侧为隔离开关，同时带有载调压开关和自动调压装置；35kV或10kV中压侧采用三角形接线。3.中压35kV或10kV交流开关柜中压侧电压为35kV时，常采用GIS，均为三相分箱式。35kV断路器采用真空断路器，操动机构为弹簧储能式或弹簧液压式，隔离开关一般采用三工位隔离开关。3.中压35kV或10kV交流开关柜中压侧电压为10kV时，常采用空气绝缘的金属铠装开关柜，开关柜被隔板分成母线室、断路器手车室、电缆室和继电器仪表室等不同的功能隔室。根据断路器手车的放置位置又可以分为落地式和中置式两种。4.自用电变压器自用电变压器容量较小，一般采用干式变压器，单独放置在户内，用于满足主变电所自身的交直流负荷用电。5.接地变压器（部分主变电所装设）接地变压器的作用是为中性点不接地的一侧系统提供一个人为的中性点，便于采用消弧线圈或小电阻的接地方式，满足系统在该侧接地要求。常采用Z型（曲折型）接地变压器经消弧线圈或小电阻接地，电气主接线图中，馈出线经过343和344接1#和2#接地变压器。6.SVG装置（部分主变电所装设）静止无功发生器SVG是指采用全控型电力电子器件组成的桥式变流器进行动态无功补偿的装置。它能够迅速吸收或者发出所需无功功率，实现快速动态调节无功的目的。SVG不仅可以补偿基波无功电流，而且可对谐波电流进行跟踪补偿，在中低压动态无功补偿与谐波治理领域得到广泛应用。谢谢项目5

变电所电气主接线的识图分析与设备认知

任务3牵引变电所电气主接线的识图分析与设备认知【任务描述】两人一组，分组识读典型的牵引变电所电气主接线图，分析牵引变电所正常和非正常运行方式，对照电气主接线图，认识牵引变电所主要的一次设备。01牵引变电所总体认识牵引变电所总体认识城市轨道交通牵引变电所的功能是将城市电网区域变电所或城市轨道交通主变电所送来的三相交流35kV或10kV电压经过降压整流变换成直流1500V或750V电压供给电力机车。因此，其主接线包括中压侧交流35kV或10kV接线、整流机组接线、直流侧1500V或750V接线三部分。牵引变电所核心部件是整流机组。牵引变电所的数量、容量和设置的距离是根据牵引供电计算的结果,经过经济技术比较后确定，一般设置在沿线若干车站及车辆段附近。牵引变电所按其所需容量设置两组整流机组并列运行，沿线任一牵引变电所发生故障，由两侧相邻的牵引变电所承担其供电任务。02中压侧交流35kV或10kV接线形式1.中压网络通过中压电缆，纵向把上级主变电所和下级牵引变电所、降压变电所连接起来，横向把全线各个牵引变电所、降压变电所连接起来，便形成了中压网络，类似于输电线路的功能。根据中压网络功能的不同，分为两类。一类是为牵引变电所供电的中压网络，称为牵引网络；另一类是为降压变电所供电的中压网络称为动力照明网络。1.中压网络根据牵引网络和动力照明网络是否共用同一个中压供电网络，中压网络又分为两种。一种是独立的牵引网络与独立的动力照明网络，指的是牵引和动力照明供电网络相对独立，不共用同一个中压网络，可采用不同的或相同的中压电压等级；1.中压网络另一种是牵引动力照明混合网络，指的是牵引和动力照明网络共用同一个中压网络，采用同一中压电压等级。对于集中式供电方式，可以采用独立的牵引网络与独立的动力照明网络，也可以采用牵引动力照明混合网络。对于分散式供电方式，通常采用牵引动力照明混合网络。2.中压网络接线形式（1）独立牵引网络的接线方式对于图5-17（a），主接线采用了单母线接线，两个独立进线电源来自于主变电所，互为备用，牵引变电所母线的进线和出线均采用了断路器，用于控制电流的通断和故障保护。正常工作时，一路电源工作，另一路备用。当工作电源（如QF1所在回路）故障时，由继电保护带动QF1自动跳闸切除故障，备用电源回路断路器QF2由备用电源自动投入装置带动自动合闸，保障该牵引变电所正常供电。2.中压网络接线形式（1）独立牵引网络的接线方式对于图5-17（b），两个相邻的牵引变电所构成一组，每个牵引变电所主接线均采用了单母线接线，这一组牵引变电所的两个独立电源来自于主变电所，每一个牵引变电所均从主变电所接入一路主电源，两个牵引变电所通过联络电缆实现电源互为备用，联络电缆上装有断路器QF3和QF4。正常工作时，QF1、QF2闭合，分别供两个牵引变电所；联络电缆上的QF3、QF4为备用电源断路器，二者有一个闭合（设QF3闭合）。当QF1因进线电源失压由继电保护带动自动跳闸时，QF4自动合闸，由另一路电源进线经QF2、QF4、QF3供两个牵引变电所。2.中压网络接线形式（2）独立动力照明网络的接线方式将全线的降压变电所分为若干个供电分区，每个降压变电所从主变电所或相邻降压变电所的不同母线引入两个独立的电源，中压侧采用单母线断路器分段接线，设置两台动力变压器，分别对称地接在中压侧左右两段母线上。相邻供电分区通过环网电缆联络，形成双环网接线方式。2.中压网络接线形式（3）牵引动力照明混合网络的接线方式当牵引网络与动力照明网络采用同一个电压等级时，可以采用牵引动力照明混合网络，图中包含两个牵引降压混合所和一个独立的降压变电所。将全线分为若干个供电分区，每个牵引降压混合所或降压变电所从主变电所或相邻变电所的不同母线引入两个独立的电源，中压侧采用单母线断路器分段接线，牵引降压混合所中两台整流机组接在同一段中压母线上，而两台动力变压器，分别对称地接在中压侧左右两段母线上并列运行。相邻供电分区通过环网电缆联络，形成双环网接线方式。03整流机组常用接线方式整流机组常用接线方式整流机组是城市轨道交通牵引变电所最重要的设备。城市轨道交通供电系统中的牵引整流机组通常采用等效24脉波整流电路，它是由两个12脉波整流电路并联运行构成，所以需要两套牵引整流机组，每一套整流机组包含整流变压器和整流器。1.单母线不分段接线对于独立的牵引变电所，中压侧常采用单母线不分段接线方式，两套整流机组接在母线上。接线简单，经济性好，但可靠性较低。2.单母线分段接线对于牵引降压混合变电所，中压侧常采用单母线分段接线方式，广泛采用了两套牵引整流机组接在同一段母线的形式。这样，两套整流机组进线的中压母线电压相同，能够平衡两套整流机组的输出负荷，有利于谐波治理。若两套整流机组分别接至左右两侧中压母线，则当两侧中压母线因电网波动电压不相同时，两套整流机组输出负荷不均衡，效果不理想。正常运行时，两套12脉波整流机组同时并联运行，构成等效24脉波整流。当一套整流机组因故障退出时，另一套整流机组在过负荷和谐波允许的情况下，可以继续运行。04直流侧常用电气主接线形式直流侧常用电气主接线形式直流馈出侧1500V或750V常采用单母线接线方式。在图5-21（a）中，直流侧采用了单母线接线。设置一条正母线，一条负母线。结构特点如下：1）两路进线采用直流快速断路器，用于控制正母线直流电流的通断和故障保护；2）设置四路直流馈出线，分别馈出至接触网（轨）的上下行，每一路直流馈出线上采用了一组开关电器，由断路器和电动隔离开关构成；直流侧常用电气主接线形式3）整流机组负极采用电动隔离开关，便于实现综合自动化；4）直流馈线侧没有备用断路器，在上下行同一馈电区电分段处分别设置纵向电动隔离开关，使馈出线断路器可互为备用，当牵引变电所故障退出运行时能够实现大双边供电。直流侧常用电气主接线形式这种接线方式运行可靠性高，经济性好，因此在城市轨道交通供电系统中广泛采用。图5-21（b）接线方式在（a）基础上，将直流进线侧断路器改为电动隔离开关，其他完全相同。由于进线侧采用电动隔离开关，设备价格变低，经济性好，但直流母线故障时，只能由中压侧交流断路器进行故障保护，跳闸时间较长，性能变差。05典型的牵引变电所电气主接线识图及运行方式分析（1）中压35kV交流进线侧中压35kV电源进线侧采用了单母线接线，1#和2#整流机组通过121和123手车式断路器接于母线并联运行。整流机组进线上装有电流互感器和避雷器，避雷器用于防止雷击引起的过电压。（2）整流机组该牵引变电所整流机组的功能是将三相交流35kV电压变换为直流1500V为电力机车供电，由两套12脉波整流机组同时并联运行，构成等效24脉波整流。1.牵引变电所电气主接线结构（3）直流馈线侧牵引变电所直流馈线侧采用了单母线接线方式。两组直流进线柜中的手车式断路器201和202将电能输送至直流1500V正母线；两组负极柜连接于整流机组负极与负母线之间，柜内装设隔离开关2011、2021。牵引变电所直流侧有4路馈出线，每路馈出线装设直流快速断路器和电动隔离开关，由4组直流馈线柜211、212、213、214和4组隔离开关柜2111、2121、2131、2141分别送至上下行线的接触网。设置纵向电动隔离开关2113和2124，使馈出线211和213可互为备用，馈出线212和214可互为备用，同时能够实现大双边供电。2.运行方式（1）牵引变电所正常运行方式牵引变电所正常运行时，中压35kV侧两路断路器121和123同时闭合，两套整流机组并联运行同时供电。在牵引所直流侧，直流负极柜隔离开关2011、2021闭合，进线柜断路器201和202闭合，直流馈线侧四路同时并列运行，2111、211、2112、212、2113、213、2114、214闭合，纵向电动隔离开关2113和2124断开。因直流负极柜中的隔离开关2011、2021与直流进线柜断路器201、202及中压交流开关柜断路器121、123存在闭锁关系，只有当中压交流开关柜断路器分闸且直流进线断路器处于分闸状态，直流牵引系统无故障，自检通过时，对应的负极柜隔离开关才允许操作。（2）牵引变电所非正常运行方式当其中一套整流机组发生故障退出运行时，由另一套整流机组独立向负荷供电，此时为12脉波整流。直流馈线侧其中一路馈出线故障时纵向电动隔离开关合闸。例如断路器211故障检修时，由断路器213、隔离开关2131经2113向左右两侧的接触网供电。当两台馈出线断路器例如211和213同时故障或检修时，闭合纵向电动隔离开关2113可以构成大双边供电。当整座牵引变电所故障退出运行时，也可以利用纵向电动隔离开关实现大双边供电。06牵引变电所主要一次设备认知牵引变电所主要一次设备认知牵引变电所一次设备主要由中压交流开关柜、整流机组、直流进出线柜、负极柜、排流柜、钢轨电位限制装置等组成。1.中压交流开关柜中压交流开关柜构造和使用方法与主变电所中压交流开关柜相同，对应图5-22中的121、123。中压侧电压为35kV时，常采用GIS开关柜；电压为10kV时，常采用空气绝缘的金属铠装开关柜。2.整流机组牵引变电所的核心部件是整流机组，它由整流变压器（RT1、RT2）和整流器（R1、R2）组成。整流变压器一般采用户内环氧树脂浇注干式变压器，无载调压。3.直流开关柜1）进线柜：进线柜（正极柜）外观如图。进线柜有两个，对应图5-22中的201和202，用于实现整流机组向直流正极母线的电能传输、控制和保护。2）负极柜：对应图5-22中的2011和2021。3）馈线柜：对应图5-22中的211、212、213、214，用于实现直流母线向接触网馈电的控制和保护。4.排流柜排流柜核心设备是二极管，当排流网中杂散电流过大，二极管导通，通过排流柜直接排入负极。5.钢轨电位限制装置钢轨电位限制装置是将钢轨的电位限制在预定的人身安全范围内，对应图5-22中的OVPD。在钢轨对地电位超过规定值时，可将钢轨和变电所接地母排连接起来，防止人身安全遭受威胁。6．逆变回馈型再生制动能量吸收装置（部分牵引变电所装设）城市轨道交通列车广泛使用了电制动技术，一种是将制动时的动能转化为电能后再将电能送回电网，称为再生制动；另一种是将制动产生的能量变成热能消耗掉，称为电阻制动。传统的列车电阻制动做法是将再生能量通过车辆上制动电阻发热消耗或机械制动消耗，浪费了大量电能。在牵引变电所出现了新型的逆变回馈型再生制动能量吸收装置。再生制动能量吸收装置主要作用是将再生制动能量回馈到交流电网。其工作原理为：当检测到列车处于再生制动状态且直流母线电压大于设定值时，立即启动能量吸收装置，把机车制动时的能量回馈到交流电网，这样既稳定了直流母线电压又节约了能量。当检测到直流母线电压小于设定值时，立即关闭能量吸收装置。谢谢项目5

变电所电气主接线的识图分析与设备认知

任务4降压变电所和牵引降压混合所电气主接线识图分析与设备认知

【任务描述】识读典型的降压变电所和牵引降压混合变电所电气主接线图，分析其正常和非正常运行方式，对照电气主接线图，分组认识降压变电所和牵引降压混合变电所的主要一次设备。01降压变电所功能及要求降压变电所功能及要求城市轨道交通降压变电所的功能：将三相交流35kV或10kV中压经动力变压器变换为三相交流0.4kV低压，为动力照明负荷供电。降压变电所的供电对象是车站与线路区间的动力、照明负荷和通信信号设备等。降压变电所可以与牵引变电所合并设置，形成牵引降压混合变电所。但当某车站无牵引变电所，或者是降压变电所与牵引变电所进线电压等级不同时，则设置独立的降压变电所，大多数降压变电所是单独设置的。降压变电所功能及要求城市轨道交通每个车站都应设降压变电所，位置应尽量靠近负荷中心，以降低能耗。降压变电所的设置方式通常有以下几种：1）对于一般的地铁车站，在低压负荷较为集中的位置设置1座降压变电所。2）在有换乘或折返的车站或动力照明负荷较大的车站，除了在车站一侧设置1座降压变电所A所外，在车站另一侧设置1座降压变电所B所，负责该侧电气设备的供电，但B所三相交流35kV或10kV进线电源引自A所，B所又称为跟随式降压变电所。3）当地铁车站规模较大，在车站两侧的负荷都比较集中时，可以分别在车站的两侧建立降压变电所A所和B所。降压变电所功能及要求降压变电所的供电对象包含一级、二级和三级负荷，通常要求降压变电所从中压环网引入两路电源，设置两台动力变压器，每台变压器应满足一、二级负荷所需的容量。正常情况下，由两台变压器并列运行，同时给负荷供电。当一台变压器故障时，另一台变压器供重要的一、二级负荷。低压侧的动力、照明负荷配电系统电压为交流380V或220V，常采用TN-S系统。02降压变电所的电气主接线识图分析与设备认知1．设置1座降压变电所电气主接线识图与设备认知（1）35kV中压侧接线及设备1）35kV中压侧接线降压所35kV中压侧有四路，分别为301、302、303、304，其中301和302所在的回路为该降压所的电源进线，两路互为备用，另外两路303和304馈出至相邻变电所。显然，中压35kV侧采用了单母线分段接线，利用断路器300分段。正常运行时，两路进线断路器301和302同时闭合，303和304向相邻变电所供电时闭合，母联断路器300断开。中压35kV的I段和II段母线上分别安装电压互感器和避雷器，电压互感器用于监测35kV母线电压，避雷器用于防止雷击引起的过电压。1．设置1座降压变电所电气主接线识图与设备认知2）35kV中压侧设备35kV中压侧有7个中压交流开关柜，开关柜中主要设备是断路器和三工位开关。其中301、302、303、304为中压侧进出线柜，负责与主变电所及相邻牵引变电所、降压变电所联系的开关柜；341、342为中压侧馈线柜，是指变电所中压母线连接至动力变压器的开关柜；300为母联柜，是指连接变电所35kVI段和II段母线的开关柜。1．设置1座降压变电所电气主接线识图与设备认知（2）动力变压器

降压变电所的核心部件是动力变压器，设置两台，如图5-25中ST1和ST2，功能是将三相交流35kV电压变换为三相交流0.4kV电压为动力照明负荷供电。动力变压器绕组联接组别常采用Dyn11，一次侧采用三角形接线，二次侧采用星形接线且中性点接地，选用干式变压器。1．设置1座降压变电所电气主接线识图与设备认知（3）0.4kV低压侧接线及设备1）0.4kV低压侧接线

0.4kV低压侧采用了单母线分段接线，利用断路器403分段。正常运行时，中压侧隔离开关341