电力牵引供变电技术
电力牵引供变电技术课程设计

电力牵引供变电技术课程设计一课程设计题目电力牵引供变电技术课程设计二设计目的1)在学习完“电力牵引供变电技术”和相关课程的基础上进一步加深和巩固所学的知识。
2)掌握电力牵引供变电系统各各部分的工作原理和功能。
3)对电力牵引供变电系统有跟深一步的认识。
三设计内容1)电气化铁道牵引供电系统组成简述:牵引变电所和供电臂:牵引变电所的功能是将三相的110KV高压交流电变换为两个单相27.5KV的交流电,然后向铁路上、下行两个方向的接触网(额定电压为25KV)供电,牵引变电所每一侧的接触网都称做供电臂。
该两臂的接触网电压相位是不同相的,一般是用耐磨的分相绝缘器。
相邻牵引变电所间的接触网电压一般为同相的,其间除用分相绝缘器隔离外,还设置了分区亭,通过分区亭断路器(或负荷开关)的操作,实行双边(或单边)供电。
牵引网:牵引供电回路的构成是:牵引变电所、馈电线、接触网、电力机车、钢轨与大地、回流线。
在这个闭合回路中,通常将馈电线、接触网、钢轨与大地、回流线统称为牵引网。
牵引供电方式分类:由于工频单相交流25KV的牵引网是一种不对称供电回路,势必在其周围空间产生电磁场,从而对邻近的通信和广播设备产生杂音干扰,解决这一问题的途径有两个:一是在通信方面采取加强屏蔽的措施,或将受影响的通信设备迁离影响范围;二是在供电方面采取抑制干扰的措施,随着牵引网所采取的抑制干扰措施的不同,出现了不同的牵引供电方式。
a、BT(吸流变压器)方式:吸流变压器是一种变化为1:1的变压器,其原边串接在接触网Tx内,副边串接在特设的回流线(N)内,每两台BT中间安设一根将回流线与钢轨外接的吸上线。
b、AT(自藕变压器)方式:自藕变压器跨接于接触网(T)和正馈导线(F)之间,其中点与钢轨及治接触网线路同杆架设的保护线(PW)相连形式的AT供电方式。
c、同轴电力电缆方式:这是一种新型的防干扰供电方式,适用于电气化铁路穿越大城市或对净空要求较高的桥梁、隧道等特殊地段。
牵引变电所的几种供电方式

电气化铁道牵引供电装置,又称为牵引供电系统,其系统本身没有发电设备,而是从电力系统取得电能。
目前我国一般由110kV以上的高压电力系统向牵引变电所供电。
目前牵引供电系统的供电方式有直接供电方式、BT供电方式、AT供电方式、同轴电缆和直供加回流线供电方式四种,京沪、沪杭、浙赣都是采用的直供加回流线方式。
一、直接供电方式直接供电方式(T—R供电)是指牵引变电所通过接触网直接向电力机车供电,及回流经钢轨及大地直接返回牵引变电所的供电方式。
这种供电方式的电路构成及构造简单,设备少,施工及运营维修都较方便,因此造价也低。
但由于接触网在空中产生的强大磁场得不到平衡,对邻近的播送、通信干扰较大,所以一般不采用。
我国现在多采用加回流线的直接供电方式。
二、BT供电方式所谓BT供电方式就是在牵引供电系统中加装吸流变压器(约3~4km安装一台)和回流线的供电方式。
这种供电方式由于在接触网同高度的外侧增设了一条回流线,回流线上的电流与接触网上的电流方向相反,这样大大减轻了接触网对邻近通信线路的干扰。
BT供电的电路是由牵引变电所、接触悬挂、回流线、轨道以及吸上线等组成。
由图可知,牵引变电所作为电源向接触网供电;电力机车(EL)运行于接触网与轨道之间;吸流变压器的原边串接在接触网中,副边串接在回流线中。
吸流变压器是变比为1:1的特殊变压器。
它使流过原、副边线圈的电流相等,即接触网上的电流和回流线上的电流相等。
因此可以说是吸流变压器把经钢轨、大地回路返回变电所的电流吸引到回流线上,经回流线返回牵引变电所。
这样,回流线上的电流与接触网上的电流大小根本相等,方向却相反,故能抵消接触网产生的电磁场,从而起到防干扰作用。
以上是从理论上分析的理想情况,但实际上由于吸流变压器线圈中总需要励磁电流,所以经回流线的电流总小于接触网上的电流,因此不能完全抵消接触网对通信线路的电磁感应影响。
另外,当机车位于吸流变压器附近时回流还是从轨道中流过一段距离,至吸上线处才流向回流线,那么该段回流线上的电流会小于接触网上的电流,这种情况称为“半段效应〞。
电力牵引供变电1

4、电力牵引的发展简史
电力牵引最早始于19世纪90年代,1890年英国伦敦 首先在5.6 km的地下铁道实现直流制(630 V)电 力牵引商业运营。 随后1985年,美国巴尔的摩铁路 一个隧道区段采用直流制(675 V)干线电力机车 牵引,以后直流制长期被各国推广应用。目前在俄、 日、英、法等国铁路,直流电力牵引制仍大量存在。 直流制需将电网交流电经牵引变电所降压、换流为 直流电压,向接触网供电。因电力机车采用直流牵 引电动机有良好的调速特性而得到广泛发展。
2、世界上电气化铁路的发展
据1998年统计,在全世界50多个国家和地区, 电气化铁路总里程约有22万km, 占世界铁路 总营业里程80万km 的72.5%。其中,西欧有 电气铁路8.1万km,铁路平均电化率为51%, 电气化铁路承担西欧铁路总运量的90%左右。 在世界电气化铁路中,最高时速250km~300 km的新建电气化高速铁路有4 300km;若包 括最高时速200 km的线路,高速铁路总里程 超过1.5 万km。
中国仅有少数特大城市(北京、上海、天津、香港 和广州)已经修建了地下铁道,在城市交通系统中 发挥了重要作用。并有一批大城市正计划兴建地铁 和轻轨交通,且发展潜力巨大。个别城市仍保留部 分有轨电车运输,经改造后继续运营。 据有关研究表明,随着人们对环保、运输安全和高 效率的日益重视,今后地铁和轻轨交通将作为现代 大城市交通发展的最佳选择和主要方式。 再者协调 配合,各得其所,再辅以其他交通工具,以满足现 代化大城开城市交通多方面的需要。
2、电力牵引的技术经济特性
电力牵引存在的缺陷,主要是增加了供电系统装置, 使其一次投资费用按其他牵引动力形式要高些。另 外,交流制整流器电力机车和动车产生高次谐波和 负序电流,对电力系统的安全、经济运行有一定影 响;谐波的存在和高压接触网及其回流网络的不对 称,对沿线平行接近的电信线路将产生干扰电压, 影响通信质量和人身安全;直流电力机车和动车负 荷在回流时存在迷散电流,对地下金属管道和地下 建筑物形成腐蚀作用,都需采取有效措施进行防护 和限制。
电力牵引供变电技术2

4、电力系统的特点
电力系统的优越性 ③有利于采用大容量和标准化的发电机组和电力设备, 可以节省建设投资和运行费用,以提高投资效益和 运行经济性; ④便于在电力系统发生故障时,各地区间电力的相互 支援,提高系统运行的安全性; ⑤便于集中管理,实现经济调度与电力的合理分配等。 目前,世界上已出现了总装机容量达几亿千瓦,供 电范围横跨几千公里的巨大电力系统。
1、发电厂
火电厂的燃料属于消耗性能源,燃料燃烧产 生环境污染,电能成本较水电厂高。但是火 电厂的初期投资较水电厂小,布局比较灵活, 装机容量可视需要而定。汽轮发电机组操作 控制比较复杂,开停机时间长,因此在电力 系统中易于带基本负荷和中间负荷,不易于 担任系统中变化较大的尖峰负荷,否则不仅 使煤耗增大而且会缩短机组寿命。
1、发电厂
列车电站 发电设备安装在特种铁路车辆上的移动式 发电站。它可按要求迅速转移到铁路能到达的任何 地点,对当地进行紧急供电。 施工电厂 用于铁路、工矿的工程施工、野外作业时 的发电厂。一般指利用柴油发电机的小型发电厂。 自备电厂 在电力系统供电范围内作为应急备用电源, 或在电力系统输送不到的地方以及一些流动用户所 采用的发电厂。一般采用柴油发电机组作为发电设 备。
2、电力网
输、配电网可按电压等级的高低分层,或按 负荷密集的地哉分区。不同容量的发电厂和 电力用户应分别接入不同电压等级的电力网。 铁路电力牵引负荷由110 kV~220 kV电力网 供电,城市交通电力牵引负荷由10 kV~35 kV 配电网供电,铁路电力负荷则一般由10 kV、 35 kV~110 kV配电网供电。此外,电力系统 还包括为保证其安全可靠运行的继电保护和 安全自动装置、调自动化和通信等相应的辅 助系统
4、供电的可靠性
供电的可靠性的衡量指标是以年平均供电小 时占全年小时数的百分数表示。
电力牵引供变电技术 第二章-交、直流电弧的形成及熄弧原理与方法

当游离与去游离处于动态平衡,电弧稳定燃烧, 则 di
dt 0
E iR uh
二、直流电弧的稳定燃烧点及熄灭条件 (一)直流电弧的稳定燃烧点 直流电弧的稳定燃烧点也称工作点。让触头保持一 定距离,电弧燃烧达到稳定状态后,电流不随时间变化,
di 0 dt 可得电压平衡方程式:
E iR U h
E IR U h
此式说明,当电源电压不足以 平衡稳态电弧电压及线路电阻 压降时,电弧电流减小直至熄灭。 当两曲线相切时,为电弧燃烧 与熄灭的临界状态。
六、交流电弧的熄灭条件与熄灭过程 在交流电路中,电流的大小随时间按正弦规律变化,每周 期内有两次通过零点,同时交流电弧的温度和直径也随时间 变化,交流电弧的这种特性称为动特性。 1.交流电弧的特性
五、直流电弧的熄灭条件
1.直流电弧的伏安特性 从电路角度看,直流电弧是一非线性电阻,阻值随 电流及其它因素而改变。
R E
L
Uh
具有电弧的R—L直流电路
当电弧稳定燃烧时,电弧电压与电弧电流的关系曲 线为电弧的静态伏安特性。起弧后电压平衡方程式为:
R E L
Uh
di E iR L uh dt
三、电弧熄灭的物理过程 在游离的同时,还存在着一种与游离现象相反的过 程,即带电质点互相中和成为不导电的中性质点,使带 质点大大减少,这种现象称为去游离。 1.电弧的去游离方式: (1)复合 (2)扩散 (3)气体分离
正离子 电子
-
中性粒子 负离子
复合
+
+
中性粒子
2.熄灭电弧的基;
去游离速度
电弧燃烧更 加强烈 电弧 稳定燃烧 电弧 逐渐熄灭
游离速度
去游离速度
电气化铁路牵引供变电技术—第十章—综合自动化系统

第十章 综合自动化系统
第一节 综合自动化系统概述
一、牵引供电综合自动化系统构成及特点
牵引供电综合自动化系统可以分为四个子系统。 1、人机联系子系统 通过人机联系子系统,为调度员提供完整的前银华供电系统设备运行 时状态,完成远方操作。 2、信息处理子系统 该子系统主要完成实时信息处理、存储、打印等功能,并在调度员工 作站以友好的人机界面显示。
第十章 综合自动化系统
(10)谐波的分析与监视 (11)报警处理 (12)画面生成及显示 (13)在线计算机指标功能 (14)电能量处理; (15)远动功能。
第十章 综合自动化系统
第二节 综合自动化系统结构形式
一、分层(级)分布式系统集中组屏的结构形式
1、结构形式 把整套综合自动化系统按其不同的功能将间隔层按照对象划分组装成 多个屏(柜),例如变压器保护屏、馈线保护屏、直流屏等。这些控 制保护屏一般都安装在主控室中,又称“分布集中式结构”。 2、分层分布式系统集中组屏结构特点 ①分层(级)分布式的配置系统采用按功能划分的分布式多cpu系统 。 ②继电保护相对独立。 ③具有与系统控制中心通信功能。
电气化铁路牵引供变电技术
2021/5/27
第十章 综合自动化系统
第一节 综合自动化系统概述
牵引供电综合自动化系统是利用计算机技术、网络通信技术、控制 及继电保护原理,实现对电气化铁路牵引供变电系统、接触网的故障 保护、远程及当地控制、正常及故障信息监视、数据采集的一种综合 性的自动化系统。她是为运营指挥调度人员、维护维修人员提供正常 设备系统运行监视、例行检查检修,进行牵引供电系统故障分析判断 及处理、运营决策的辅助综合智能系统
二、分布分散式与集中相结合的结构形式
1、结构形式 按每个电气间隔(如一条馈线、一台变压器、一组电容器等)为对象 ,把控制、保护、测量等功能设计安装在同一个危机装置中,对于635kv的中低压线路,可以将这个危机保护监控装置分散安装在各个开 关柜上,然后通过通信网络和监控主机进行 信息交换;对于高压线 路后变压器等重要设备的保护监控装置仍然采用集中组屏方式安装在 主控室内。
电力电子技术的新型牵引供电系统

在牵引供电系统中作用与优势
提高牵引供电系统性能
增强系统稳定性
通过电力电子技术的应用,可以改善 牵引供电系统的电压、电流波形,降 低谐波含量,提高供电质量。
电力电子技术可以实现对牵引供电系 统的快速响应和精确控制,提高系统 的稳定性和可靠性。
节能与环保
电力电子技术可以实现能量的高效利 用,减少能源浪费,降低牵引供电系 统的能耗,达到节能环保的目的。
电力电子技术的新型牵引供 电系统
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目录
• 牵引供电系统概述 • 电力电子技术在牵引供电系统
中应用 • 新型牵引供电系统设计理念及
特点 • 关键技术与解决方案探讨 • 实验验证及结果分析 • 结论与展望
01
牵引供电系统概述
定义与功能
定义
牵引供电系统是为电力牵引运输 工具提供所需电能的系统,包括 电源、变电所、接触网(接触轨 )和回流线等部分。
智能化与自动化 人工智能、物联网等技术的发展 将推动牵引供电系统实现更高程 度的智能化和自动化,提高运行 安全性和效率。
THANKS
谢谢您的观看
面临挑战与问题
面临挑战
随着电力电子技术的不断发展,牵引供电系统需要适应更高 的运行速度和更大的运输能力,同时还要满足节能环保和降 低运营成本的要求。
存在问题
目前牵引供电系统在能量转换效率、供电质量、设备可靠性 等方面仍存在一些问题,需要通过技术创新和研究加以解决 。
02
电力电子技术在牵引供电系统 中应用
实验步骤
按照设计好的实验方案,逐步进 行仿真实验,观察并记录系统在 不同工况下的运行数据。
结果展示与讨论
实验结果展示
通过图表、曲线等形式展示实验结果 ,包括系统输出电压、电流、功率因 数等关键指标。
电气化铁路牵引供变电技术—第一章—绪论

第一章 概 述
第二节 牵引供电系统概述
一、牵引供电系统的电流制
电力牵引供电系统是指从电力系统或一次供电系统接受电能,通过变 压、变相或换流(将工频交流变换为低频交流或直流电压)后,向电 力机车负载提供所需电流制式的电能,并完成牵引电能传输、配电等 全部功能的完整系统。电流制是指牵引供电系统中牵引网的供电电流 种类。目前中国主要采用直流制和交流制。
③三级负荷。是指不属于上述一类和二类负荷的其他负荷。如: 农村负荷等。对供电无特殊要求。
第一章 概 述
三、电力系统中性点运行方式 电力系统的中性点的运行方式主要有中性点不接地、中性点
经消弧线圈接地和中性点直接接地三种。前两种又称为小电流 接地系统,后一种称为大电流接地系统。
中性点不接地
中性点经消弧线圈接地
第一章 概 述
总结: 线路首端至末端损耗组成:绕组损耗(5%)+线路损耗(5%) ①普通线路:首端高10%,末端为线路额定电压。 ②连接发电机:首端高5%,末端变压器高5%。 ③连接短线路发电机:首端高5%,末端为线路额定电压。
第一章 概 述
2、电能的电压指标 (1)电压偏差
电压偏差是指用电设备的实际工作电压与额定电压的差值,通常 用百分数表示。
太光发电是不通过热过程而直接将太阳的光能转换成电能。 7)潮汐发电— 利用潮汐的动能和势能发电。
第一章 概 述
①火力发电厂 按照能源输出的形式可分为:凝汽式发电厂、热电厂。 火力发电厂结构:燃烧系统,汽水系统,电气系统。
化学能——蒸汽热能——电能 特点: 布局灵活,建设周期较短,投资较少,但运行费用较高; 启动时间长,煤耗大; 污染环境。
中性点直接接地
第一章 概 述
1、中性点不接地 ①发生单相金属性接地(直接接地故障,阻抗值小)或单相非金
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1.高压断路器
用途:在发电厂和变电所中,高压断路器是1000V以上电路中的重要控制设 备。丌论是在发电机电路、变压器电路和送电线电路中,都要装有高压断路 器,以便对电路进行有效控制。在正常进行中,用高压断路器来接通或断开 正常的负载电流;在过载时,用它来切断过载电流;在故障时,用它来迅速 切断短路电流。 分类:根据装置地点的丌同,可分为户内式和户外式两种。根据所用灭弧介 质的丌同,又可以分为以下几种类型: 1.少油断路器 少油断路器的油只用来作灭弧介质,而丌像已被淘汰的多油断 路器那样还作为绝缘介质,所以油量少、体积小、重量轻,并且丌会像多油 断路器那样有爆炸和燃烧的危险。少油断路器被广泛用于发电厂和变电所中。
隔离开关的主要参数 额定电压Un 额定电压是隔离开关长期正常工作的标准电压。 额定电流In 额定电流是隔离开关允许连续长期通过的最大工作电流。 隔离开关的型号 G □□—□ □/□ G表示隔离开关 第一个方框表示装置地点:N表示户内;W表示户外; 小方框表示设计序号
第二个方框表示额定电压(kV)
第三个方框表示特殊说明:K表示快分型;G表示改进型;D表示带接地闸刀 第四个方框表示额定电流(A)
2.压缩空气断路器 空气断路器用压缩空气作为灭弧介 质来进行吹弧,压缩空气具有很好的灭弧性能,并且 丌会老化变质,性能稳定。另外,空气断路器是防火 防爆的,又维护方便。但空气断路器的灭弧是他能式 的,必须配有压缩空气装置,所以费用昂贵。
3.SF6断路器 SF6断路器利用SF6气体作为灭弧介质和触头 之间的绝缘介质,绝缘性能非常好。
第二个方框表示装置的地点,N表示户内;W表示户外
第三个方框,表示设计序号 第四个方框表示额定电压(kV)
第五个方框表示补充工作特性:G—改进型;F表示分相操作; 第六个方框表示额定电流(A) 第七个方框表示额定开断电流(kA)或断流容量(MV.A)
举例:LW6-110W/3150型号表示户外式110KV六氟化硫断路器,其额定电压110kV、 额定电流3电磁式电流 互感器和电子式电流互感器。 电子式电流互感器按一次传感器的工作方式, 又可分为有源型和无源磁光玻璃型。
2、 电 流 互 感 器 的 型 号
电流互感器结构
LVB-110W2(W3)110kV油浸倒 立式电流互感器
LB6-110电流互感器
定义1:在分闸位置能够按照规定的要求提供电气隔离 断口的机械开关装置。 定义2:将相连的电路空载切断或关合的设备。 用途:a.在电路中起隔离电压的作用,保证检修工作 的安全。b.配合断路器在电路中进行倒闸操作。c.用 来切断小电流。d.在小容量系统,可代替断路器的工 作。 分类:根据安装地点可分:indoor /outdoor disconnector 根据结构形式可分:水平断口式;垂直断口式;
电力系统一次设备讲解
Primary Equipment of Power System
变电站一次部分 主讲:毛立群 资料收集:毛立群 罗 琦
陈端振 柳硕果
1.高压断路器
一次设备: 直接与生产 电能和输配电 有关的设备
2.隔离开关
4.电流互感器 一次设备还包括
:电抗器、避雷器、消弧线圈、并联电容器及高压熔断器等。
4.真空断路器 利用真空的绝缘和灭弧性能来灭弧的断路器, 称为真空断路器。 5.磁吹断路器 特别适合于频繁操作,但结构较复杂,而且 电压等级受限制,一般在丌超过20KV的场合 下使用。
高压断路器的型号 □ □ □—□ □/□-□ 第一个方框表示的是类型,S表示少油断路器;K表示压缩空气断路器;Z表示真空断 路器;L表示六氟化硫断路器;
举例:GW-110(III)W-630、 G------隔离开关 W------户外使用 110---------适用 于额定电压为110KV的系统中 (Ⅲ)-------Ⅲ型(设计序号) 630---------适 用于额定电流在630A以下的系统中
工作原理: 隔离开关配置在主接线上, 保证了线路及设备检修时 形成明显的断口不带电部 分隔离,由于隔离开关没 有灭弧装置及开断能力低, 所以操作隔离开关时,必 须遵守倒闸操作顺序,即 送电时,首先合上母线侧 隔离开关,其次合上线路 侧隔离开关,最后合上断 路器,停电则于上述相反。