变配电所运行与检修.ppt
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1、变配电所运行与检修,第一章 变配电所的概况和电气主接线,一、概 述 变配电所是电力系统中变换电压和接受、分配电能的场所。铁路变配电所是专为铁路内各用户,如编组场、车站、检修工厂、通讯设备、行车信号、桥梁、隧道等铁路设施供电的。所以对变配电所的要求是:技术先进、结构合理、管理方便、供电可靠、安全适用。,第一章 变配电所的概况和电气主接线,变配电所一般由下列设备组成:电力变压器、配电装置、继电保护装置、自动及信号显示装置、整流设备及直流系统、测量装置及其附属设备等。配电装置是指接受和分配电能的电气装置。它由母线、绝缘子、断路器、隔离开关、互感器、电力电容器、避雷器、熔断器、操作机构、测量仪表及其他
2、辅助设备组成。,第一章 变配电所的概况和电气主接线,变配电所根据周围环境及不同的电压等级可分为户外、户内两种类型。如根据其用途又可分为升压变配电所和降压变配电所,铁路内的变配电所,一般为降压变配电所。根据我国铁路发展的特点,铁路配电所可分为地区性变配电所和专为自动闭塞信号供电的自闭变配电所。,第一章 变配电所的概况和电气主接线,地区性变配电所,又称混合变配电所,它的供电范围和容量都比较大,对机务、车辆、工务、电务、站场、自动闭塞、沿线车站等各部门进行供电。地区性变配电所输入电压般为10一35一110kV,输出电压为l0(6)kV。自动闭塞变配电所,是指专为铁路自动闭塞信号供电的变配电所,它的供
3、电范围和容量都比较小。输入电压一般为10一35kV,输出电压为04-lOkV。,第一章 变配电所的概况和电气主接线,二、铁路变配电所的特点 铁路变配电所和地方供电局的变配电所相比,具有下列特点:(一)供电容量小 地方供电局的变配电所,装机容量一般为10000kVA及以上,而铁路变配电所一般为2000 kVA左右,最大的单机容量为8000kVA。自动闭塞变配电所的装机容量仅为几百千伏安。一般属于中小型变配电所。,第一章 变配电所的概况和电气主接线,(二)供电臂长,负荷成线状分布 地方供电局的变配电所,由于输送的电能大,因而必须选择经济的供电范围,35kV的供电半径一般为30kM,lOkV的供电半
4、径一般为15 kM,低压供电半径一般在几公里以内。而铁路变配电所供电线路除向站区供电外,还向铁路沿线供电,在一般条件下供电臂宜为40一-60km,当电源条件不允许时可延长到70km。,第一章 变配电所的概况和电气主接线,(三)供电可靠性要求高 铁路是通过分布在沿线的车务、机务、工务、电务、车辆等各基层单位和职能机构的相互配合、协调作业来完成国民经济大动脉的特定功能铁路运输。随着铁路现代化的发展,自动闭塞信号、车站电气集中联锁、调度集中、机械化驼峰、电子计算机、工业电视、雷达测速等装置的使用,对铁路供电可靠性和供电质量提出了更高的要求。铁路运输系统任何一个环节如突然停电,就可能造成运输阻塞,甚至
5、造成列车颠覆、旅客伤亡。根据事故停电所造成的后果,铁路用户负荷分为下列三级:,第一章 变配电所的概况和电气主接线,1 一级负荷 中断供电将引起人身伤亡,主要设备损坏,大量减产,造成铁路运输秩序混乱。属于此类负荷有:调度集中、大站电气集中联锁、自动闭塞、驼峰电气集中联锁、存储式驼峰电气集中、机械化驼峰的空压机及驼峰区照明、局通信枢纽及以上的电源室、中心医院的外科和妇科的手术室、特大型站和国境站的旅客站房、站台、天桥、地道及设有国际换装设备的用电设备、内燃机车电动上油机械(无其他上油设备时)、局电子计算中心站。,第一章 变配电所的概况和电气主接线,2。二级负荷 中断供电将引起产品报废,生产过程被打
6、乱,影响铁路运输。属于此类负荷有:机车、车辆检修和整备设备、给水所、非自动闭塞区段中小站电气集中联锁和色灯电锁器联锁、通信分枢纽以下电源室、通信调度机械室、编组站、区段站、洗罐站、大、中型客(货)运站、隧道通风设备、加冰所、医院、红外线轴温探测设备、道口信号。,第一章 变配电所的概况和电气主接线,3 三级负荷 不属于一、二级负荷者。未列出的电力负荷,可根据用电性质,比照上述原则分类。一级负荷要求昼夜不问断地供电,其中电气集中联锁等信号用电,2路电源切换时,停电间隔时间不得大于0.15S 不然,将对已开通的信号造成闭锁。,第一章 变配电所的概况和电气主接线,(三)主接线 1单母线不分段主接线 电
7、源和馈出线都接在同一公共母线上,如图14所示。,第一章 变配电所的概况和电气主接线,图14 单母线不分段的主接线圈 B变压嚣;DL断路器,MG母线隔离开关,XG线路隔离开关。其优点是接线简单、清晰、操作方便、设备少、投资省。缺点是供电不可靠。当母线和母线隔离开关、电源断路器故障或检修时,将造成变配电所全所停电。单母线不分段的主接线,只适用于三级负荷的用户或二级负荷的车间变电所。,第一章 变配电所的概况和电气主接线,2单母线用断路器分段主接线 为提高供电的可靠性,将单母线用断路器分成I、两段,如图15所示。,第一章 变配电所的概况和电气主接线,I、段母线上分别接有电源和馈出线,当馈线设置合理时,
8、需要连续供电的重要用户,可由两段母线同时供电。当其中一路电源故障或检修停电时,母线断路器可自动投入,该母线仍可从相邻母线获得电源。单母线断路器分断运行方式能保证重要用户的连续供电,减少停电范围,并有结构简单、操作方便、易于发展等优点,适用具有一、二级负荷用户的地区性变配电所。,第一章 变配电所的概况和电气主接线,3 2路电源单母线断路器分段带高压调压方式的主接线。单母线断路器分段带高压调压方式的主接线如图16所示。,第一章 变配电所的概况和电气主接线,图16 2路电源单母线断路器分段带高压调压的主接线图 lO kV母线分为段,2路电源及馈出线用断路器分成二段,自动闭塞或贯通电力馈出线经调压器单
9、独构成一段。自动闭塞(贯通电力线)的母线与电源母线间有一组隔离开关联络,此组隔离开关的作用是在调压变压器检修或故障退出运行时,电源可从联络隔离开关直接向自动闭塞(贯通电力线)母线送电。装设高压调压变压器的目的,可保证安装在各信号点的自动闭塞信号变压器二次电压波动不超过额定电压的士10,并起到隔离变压器的作用,阻止自动闭塞(贯通电力线)线路接地故障窜入地方供电系统。此种主接线的供电方式适用于供给自动闭塞(贯通电力线)线路的地区变配电所。,第一章 变配电所的概况和电气主接线,4 2路电源单母线一主一备隔离开关分段带高压调压方式的主接线,第一章 变配电所的概况和电气主接线,此主接线与2路电源单母线断
10、路器分段带高压调压方式的主接线相比,只少一组母线断路器。正常供电方式隔离开关经常处于闭合状态,2路电源1路主用,1路备用,当主电源停电时,备用电源自动投入,如图17所示。2路电源单母线一主一备隔离开关分段带高压调压的的主接线其优点是设备数量较少,投资省,但对停电间隙不允许超过015s的电气集中联锁,满足不了其使用要求,所以此种主接线只适用于非电气集中车站的变配电所。,第一章 变配电所的概况和电气主接线,5 1路电源单母线带高压调压方式的主接线 自动闭塞或贯通电力线路高压调压单母线接线方式,从地方电网引接一路10(6)kV电源,一般分I、II段母线,其中I段母线为电源、站场、车站用电和调压变压器
11、馈出线回路,段母线为自动闭塞信号装置或贯通电力线路的馈出线回路,如图18所示。,第一章 变配电所的概况和电气主接线,图18 l路电源单母线带高压调压主接线图 这种主接线只适于电网上不能取得2路电源的备用变配电所中采用。,第一章 变配电所的概况和电气主接线,四、变配电所的高压供电系统(一)高压供电方式 1 一级负荷的供电方式,应有2个独立可靠电源受电,其中1路为专盘专线。自动闭塞或贯通电力线路相邻两变配电所,应各有1路相互独立电源受电,并应为专盘专线。2 无一级负荷的变配电所,应有1路可靠电源受电,有条件时,宜有2路电源受电。,第一章 变配电所的概况和电气主接线,独立电源应符合下列要求:2路电源
12、之间无联系,如取自2个发电厂或不同电源的2个变电所,其中1个厂或所发生故障时,另1个厂或所能继续供电。,2路电源之间有联系,但发生任何二种故障时,2路电源的任何部分应不致同时受到损坏。对允许短时中断供电的一级负荷,当2路电源中断供电后,应能手动操作迅速恢复1路电源的供电。,第一章 变配电所的概况和电气主接线,(二)配电系统 配电系统是指从变配电所与用户甩电没备之间的连接部分。高压配电系统采用照明、动力混合网络一般有树干式、放射式、环行式、两端供电式等几种。树干式配电系统(图1-17),第一章 变配电所的概况和电气主接线,由变配电所接引1个或几个馈出回路,每个回路可供给 几个室内或室外变电点或直
13、接对用户高压设备供电,此种配电方式称为树干式。此系统适合于铁路的二、三级负荷用户供电,如站、段办公室,家属宿舍,学校以及检修工厂的动力和照明设备等。树干式配电系统的优缺点;,、优点:系统简单,投资省。缺点:故障时影响范围较大,供电可靠性差。,第一章 变配电所的概况和电气主接线,2,放射式配电系统(图1-18),第一章 变配电所的概况和电气主接线,直接对用户高压设备供电。放射式配电系统的优缺点;优点:配电系统发生故障时,互相影响小,控制方便。缺点:馈线数量多,投资大,占地多,出线困难。放射式配电系统可供给需要用电量较大的机务段、车辆段、给水所、区段站等单位用电。,第一章 变配电所的概况和电气主接
14、线,3 环行式配电系统(图119)缺点:馈线数量多,投资大,占地多,出线困难。放射式配电系统可供给需要用电量较大的机务段、车辆段、给水所、区段站等单位用电。,第一章 变配电所的概况和电气主接线,环行式配电系统是根据铁路编组站用户点多面广的特点,在树干式配电系统的基础上发展起来的,它是从变配电所馈出两个以上树干网络,每两个树干网络终端用隔离开关或负荷开关相连接组成一个环状网络。环行式配电系统有开环运行方式和闭环运行方式两种,主要根据负荷及电源情况确定。变配电所2路电源同时运行时,应作开环运行,一主一备时可闭环运行。,第一章 变配电所的概况和电气主接线,开环运行方式配电系统在正常状态时,线路的分断
15、开关处于断开状态,以免干线合成环路后,形成两个电源并网运行。一旦干线发生故障,电源端两个断路器同时跳闸,将造成环线上全部停电,这是不允许的。环形配电系统由于两端供电,所以在环网的电力线路上检修时可任意切换,提高了操作的灵活性,也可随时将故障点切除,非故障的设备可继续运行,提高了供电的可靠性。环形配电系统的供电方式适合于铁路编组场、重要车站和用电要求可靠的场所,第一章 变配电所的概况和电气主接线,4两端供电式配电系统(图120),第一章 变配电所的概况和电气,铁路自动闭塞和贯通电力线的信号装置用电均采用此种配电方式。例如铁路沿线相距约40-一60km两个相邻变配电所,向自动闭塞或贯通电力线的信号
16、装置供电。两个相邻变配电所可互为备用,并装有自动重合闸和备用电源自动投入装置,以提高供电的可靠性。,第一章 变配电所的概况和电气主接线,第一章 变配电所的概况和电气主接线,5、专盘专线配电所,第一章 变配电所的概况和电气主接线,如图27中的B变电所的电源是采用专盘专线供给的,它是直接从地方变电所的三绕组变压器上取得的,供电可靠程度高,电压质量好,能满足自动闭塞信号用电的要求。如果不是独立电源供电时可靠性程度就降低,如图27中的变配电所A该变配电所的电源与城乡需用电源均由地方变配电所同一馈线供给,因而配电线路是合用的线路,由于线路上支接的用户多距离比较长,发生故障的可能性就较大,同时,负荷重,电
17、压质量差,不能满足自动闭塞信号用电的要求。,第二章 变压器的运行及故障处理,一、概 述 变压器是交流电网中改变电压、传递能能的主要电气设备。为了远距离送电秘减少线路损耗,用升压变压器将电压升高,送到用户后再用降压变鹾器降压,升(降)压的次数是根据发电机输出电压、传输距离、输送功率、用电设备等情况来确定的,第二章 变压器的运行及故障处理,变压器的原理 变压器是利用电磁的关系来实现电能的转换和传输的,铁芯是磁的通路,而绕组则是电的通路,铁芯和绕组是变压器的核心部分。,第二章 变压器的运行及故障处理,变压器铁芯常用材料是两面涂有绝缘用的硅钢片漆、厚度为035 mm或05 mm的硅钢片。硅钢片有热轧硅
18、钢片和冷轧硅钢片,冷轧硅钢片优于热轧硅钢片,因此应用越来越广泛。常用全斜接缝叠装法等低损耗结构,以便降低空载损耗。硅钢片经过一定的工艺叠装后成为铁芯,铁芯中套绕组部分称为铁芯柱,连接铁芯柱的部分称为铁轭。铁芯由铁芯柱和铁轭构成一个完整的闭合磁路,变压器的原边绕组和副边绕组都绕在铁芯柱上二。原、副边绕组、铁芯的磁路关系如图23所示。,第二章 变压器的运行及故障处理,电力变压器容景系列,目前推广采用R10。系列,RS系列变压器逐步在减少。R10容量系列是按1010,的倍数增加的,如50、63、80、100、125、160、200、250、315kVA等 电力变压器品种繁多,按组成变压器线圈的材质,
19、可分为钢线圈和铝线圈两种,按组成铁心的材质,可分为冷轧硅钢片和热轧硅钢片二种;按工作状况,还可分单相变压器、三相变压器、调压变压器等。变压嚣主要有线圈、铁心、外壳、套管、油枕等组成。根据需要,还设置分接开关、散热器、瓦斯继电器等辅助设备。,第二章 变压器的运行及故障处理,二、变压器在运行中的维护和检查(一)变压器在运行中的要求 1 音响正常无杂音 变压器通电后,就有嗡嗡地响声,这是因为在铁心里产生了周期性变化的磁力线,而引起硅钢片振动的结果,此现象属于正常现象。当变压器内部或外部发生故障时,交流电的波形发生变化,除基本波形即正弦波之外,还有其他高次谐波,故会产生杂音。此种现象属于不正常现象,应
20、查明原因,设法消除,以保证变压器的正常运行。,第二章 变压器的运行及故障处理,2 无严重漏油现象,油位及油色应正常 变压器内的油是起冷却线圈和铁心之用,同时起绝缘作用,因此,油位应正常,油色应清晰透明。3 油温不能超过允许值 变压器温度以变压器油的上层油温作为标准。它对变压器的寿命影响很大,变压器的寿命一般是指绝缘材料的寿命,因为变压器线圈的绝缘长期在高温作用下,逐渐变脆而破裂,结果使变压器的绝缘损坏,造成变压器故障。当环境最高气温为(+40度)时,变压器的顶层油温不要超过95度,为了防止变压器油劣化过速,顶层油温不宜经常超过85。,第二章 变压器的运行及故障处理,4。注意变压器的温度 影响变
21、压器温度的因素:(1)周围环境温度的影响 由于周围环境温度的变化,使变压器的温度随之而变化。因夏季的气温比冬季高,所以,在夏季室外变压器温度比冬季高。另外,因通风不好室内的变压器温度就比室外的变压器温度高。,第二章 变压器的运行及故障处理,(2)变压器制造质量的影响 如变压器制造质量好,其铜损、铁损都小,温度也比较低。(3)变压器所带负荷的影响 变压器线圈的发热量与负荷电流的二次方成正比,若变压器经常按额定容量运行,则其寿命为18-20年;若变压器经常在过负荷情况下运行,则变压器的寿命大大缩短。,第二章 变压器的运行及故障处理,(4)变压器工作电压的影响 在正常情况下,变压器应保持在额定电压下
22、运行,因为高于允许电压运行时,会缩短变压器的使用寿命。假如工作电压比额定电压高出10时,变压器的铁损就要增加30-50,因此变压器温度就要升高。5变压器的外壳必须接地良好 变压器的外壳应装设接地线,接地线应保持完整无腐蚀,且接触良好。其接地电阻值视变压器的容量而定。变压器容量在100kVA以上者,接地电阻应不大于4容量在100kVA及以下者,接地电阻不应大10。,第二章 变压器的运行及故障处理,6 变压器套管应保持完整及清洁,且无裂纹、破损及放电痕迹当变压器的套管上存在着上述缺陷时,如遇毛毛雨、大雾及雪,瓷套管的泄漏电流会增加,引起绝缘下降,甚至会产生对地闪络故障。所以,当发现有上述缺陷时应及
23、时处理。,第三章 高压开关的运行及故障处理,一、断路器的运行及故障处理 断路器是变配电所的重要电气设备,它不仅可以“接通或“断开线路的空载电流和负荷电流,而且当线路发生故障时,它和保护装置、自动装置相配合,能迅速切断故障,以减少停电范围,防止事故的扩大。,第三章 高压开关的运行及故障处理,在电网中的断路器,按其灭弧介质可分为液体介质断路器、气体介质断路器、真空断路器及磁吹断路器等。在液体介质断路器中,有多油断路器和少油断路器。所谓多油断路器,就是其中的变压器油不但是灭弧介质,而且还担负着相间、相对地的绝缘作用。所谓少油断路器,就是其中的变压器油仅作灭弧介质,而相间、相对地的绝缘一般由空气、电瓷
24、介质等承受。,第三章 高压开关的运行及故障处理,断路器工作能力是由许多参数决定的,这些参数对于评价断路器的性能,对于按要求选择适合的断路器都很重要,其主要参数如下:1 额定电压 这是容许断路器连续工作的工作电压,一般额定电压有6、10、20,35、60、110kV等级,标于铭牌上。,第三章 高压开关的运行及故障处理,2 额定电流 这是指断路器中长期允许通过的工作电流,一般额定电流有200,400,600,1000,1500,2000等级,单位为A。3 断开电流 在一定电压下断路器能安全无损断开的最大电流称为断开电流,单位为kA。断流容量 在一定电压下的断开电流与该电压的乘积再乘以根3后,为该电
25、压下的断流容量,它表明在一定电压下的最大断路能力,断路容量有15,30,50,100,150,200,250,300,400,750,1000,1500,2000等级,单位为MVA。,第三章 高压开关的运行及故障处理,5 极限通过电流是断路器在合闸位置时容许通过的最大短路电流。这数值是由各导电部分能承受最大电动力所决定的,单位为kA。6。热稳定电流 断路器在合闸位置,在一定时间内通过短路电流时,不因发热而造成触头熔焊或机械破坏,这个电流值称为一定时间的热稳定电流。,第三章 高压开关的运行及故障处理,7 合闸时间 对有操作机构的断路器,自发出合闸信号起,到线路被接通时止所经过的时间,一般为05s
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