鐵路電力系統(tǒng)主要設備課件

關于鐵路電力系統(tǒng)主要設備第1頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三架空線路用絕緣子將輸電導線固定在直立于地面的桿塔上，以傳輸電能的輸電線路。架空線路主要由導線、架空地線、絕緣子、金具、桿塔、基礎、接地裝置等組成。導線承擔傳導電流的功能，必須具有足夠的截面以保證架空輸電線路的電流通過能力。優(yōu)點：

與電纜線路相比較，架空線路建設成本低，施工周期短，易于檢修維護。缺點：架空線路暴露在大氣環(huán)境中，會直接受到氣象條件的作用，必須有一定的機械強度以適應當?shù)貧鉁刈兓婏L暴侵襲、結冰荷載以及跨越江河時可能遇到的洪水等影響。同時，雷閃襲擊、雨淋、濕霧以及自然和工業(yè)污穢等也都會破壞或降低架空線路的絕緣強度甚至造成停電事故。第2頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三導線：其功能主要是輸送電能。線路導線應具有良好的導電性能，足夠的機械強度，耐振動疲勞和抵抗空氣中化學雜質腐蝕的能力。線路導線目前常采用鋼芯鋁絞線或鋼芯鋁合金絞線。架空地線：主要作用是防雷。由于架空地線對導線的屏蔽，及導線、架空地線間的藕合作用，從而可以減少雷電直接擊于導線的機會。架空線路常用的導線型號及符號的含義常用的裸導線有以下幾種:1裸銅導線(TJ),2裸鋁導線(LJ),3鋼芯鋁導線(LGJ,LGJQ)4鋁合金導線(HLJ)5鋼導線(GJ)導線型號中的拼音字母的含義T-銅導線J-絞線L-鋁導線G-鋼芯Q-輕型H-合金型號中一字線后的數(shù)字表示導線的截面積平方毫米第3頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三絕緣子：是將導線絕緣地固定和懸吊在桿塔上的物件。金具：按其主要性能和用途可分為：線夾類、連接金具類、接續(xù)金具類、防護金具類、拉線金具類。桿塔：桿塔是支承架空線路導線和架空地線，并使導線與導線之間，導線和架空地線之間，導線與桿塔之間，以及導線對大地和交叉跨越物之間有足夠的安全距離?；A：基礎的作用主要是穩(wěn)定桿塔，能承受桿塔、導線、架空地線的各種荷載所產(chǎn)生的上拔力、下壓力和傾覆力矩。電桿及拉線宜采用預制裝配式基礎。接地裝置：主要由連接架空地線的接地引下線及埋入桿塔地里的接地體（極）所組成。接地裝置的主要作用是，能迅速將雷電流在大地中擴散泄導，以保持線路有一定的耐雷水平。第4頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三電纜線路電力電纜一般由導線、絕緣層和保護層組成有單芯、雙芯和三芯電纜。電纜線路多用于架空線路架設困難的地區(qū)，如城市或特殊跨越地段的輸配電。電纜線路特點：(1)供電可靠。

(2)不占地面和空間。

(3)不使用電桿，節(jié)約木材、鋼材、水泥。(4)運行維護簡單，節(jié)省線路維修費用。

(5)電纜價格貴，線路分支難，電纜接頭施工工藝較復雜，故障點較難發(fā)現(xiàn)，不便及時處理事故。第5頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三電力變壓器變壓器的構造：電力變壓器由鐵芯、線圈、絕緣油及附屬配件組成。附屬配件包括：油箱、散熱器、油枕、套管、分接開關、瓦斯繼電器、安全閥、溫度計第6頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三電力變壓器工作原理就是電磁感應原理。變壓器的一次繞組接通交流電源，在繞組內(nèi)流過交變電流產(chǎn)生磁勢，在磁勢的作用下，鐵芯產(chǎn)生交變磁通，由于電磁感應作用，分別在原、副線圈繞組上產(chǎn)生感應電動勢。變壓器原、副繞組的匝數(shù)不同，產(chǎn)生的感應電勢也不同，這就是變壓器變換交流電壓、電流的原理。U1/U2=N1/N2=KI1/I2=N2/N1=1/K第7頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三電力變壓器銘牌變壓器銘牌是制造廠家為用戶提供的規(guī)定基本參數(shù)。銘牌上標有型號、產(chǎn)品代號、標準代號、廠名、制造日期等。第8頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三電力變壓器型號的含義：變壓器的型號通常由表示相數(shù)、冷卻方式、調(diào)壓方式、繞組線芯等材料的符號，以及變壓器容量、額定電壓、繞組連接方式組成。如：S9-315/10三相（S）銅芯10KV變壓器,容量315KVA,設計序號9scr9-500/10S--三相C--澆注成型（干式變壓器）r纏繞型9--設計序號500--容量（KVA）10--額定電壓（KV）第9頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三電流互感器電流互感器原理電流互感器的結構較為簡單，由相互絕緣的一次繞組、二次繞組、鐵心以及構架、殼體、接線端子等組成。其工作原理與變壓器基本相同，一次繞組的匝數(shù)(N1)較少，直接串聯(lián)于電源線路中，一次負荷電流(I1)通過一次繞組時，產(chǎn)生的交變磁通感應產(chǎn)生按比例減小的二次電流(I2)；二次繞組的匝數(shù)(N2)較多，與儀表、繼電器、變送器等電流線圈的二次負荷(Z)串聯(lián)形成閉合回路第10頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三電流互感器由于一次繞組與二次繞組有相等的安培匝數(shù)，I1N1=I2N2，電流互感器額定電流比：I1/I2=N2/N1。電流互感器實際運行中負荷阻抗很小，二次繞組接近于短路狀態(tài)，相當于一個短路運行的變壓器。

第11頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三電流互感器型號第一位字母：L—電流互感器

第二位字母：M—母線式(穿心式)；Q—線圈式；Y—低壓式；D—單匝式；F—多匝式；A—穿墻式；R—裝入式；C—瓷箱式。

第三位字母：K—塑料外殼式；Z—澆注式；W—戶外式；G—改進型；C—瓷絕緣；P—中頻。第四位字母：B—過流保護；D—差動保護；J—接地保護或加大容量；S—速飽和；Q—加強型。字母后面的數(shù)字一般表示使用電壓等級。如：LA－10型，表示使用于額定電壓10kV電路的穿墻式電流互感器LZZBJ9-10A3G

L電流互感器，Z支柱式，Z澆注式，B帶保護級，J加強型，

9設計序號，10額定電壓（kV）A3G結構代號第12頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三電流互感器的接線方式一、一相式接線方式它用來測量單相負載電流或三相系統(tǒng)中平衡負載下的某一相電流。二、三臺電流互感器組成星形接線用來測量負載平衡或不平衡的三相電力系統(tǒng)中的三相電流。第13頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三電流互感器的接線方式三、兩臺電流互感器組成不完全星形接線這種接線方式也稱兩相V形接線，它可用于測量負載不論平衡與否的三相三線制線路。四、三臺電流互感器組成星形接線這種三相完全星形接線方式組成的繼電保護電路，能保證對各種故障(三相、兩相短路、單相接地短路、零序電流保護)具有相同的靈敏度，因此可靠性較高。第14頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三電壓互感器其工作原理與變壓器相同，基本結構也是鐵心和原、副繞組。特點是容量很小且比較恒定，正常運行時接近于空載狀態(tài)。電壓互感器本身的阻抗很小，一旦副邊發(fā)生短路，電流將急劇增長而燒毀線圈。為此，電壓互感器的原邊接有熔斷器，副邊可靠接地，以免原、副邊絕緣損毀時，副邊出現(xiàn)對地高電位而造成人身和設備事故。第15頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三電壓互感器型號第1位：J—PT

壓互

第2位：D—單相；S—三相；C—串級；

第3位：G—干式；J—油浸；C—瓷絕緣；Z—澆注絕緣；R—電容式；

第4位：W—五鐵芯柱；B—帶補償角差繞組；

連字符號后面：GH—高海拔；TH—濕熱區(qū)

JDZ(X)10-3,6,10

J電壓互感器D單相Z澆注式X帶剩余電壓繞組10

設計序號3,6,10

電壓等級（kV）

第16頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三互感器的作用作用是：①將一次回路的高電壓和大電流變?yōu)槎位芈窐藴实牡碗妷汉托‰娏?，使測量儀表和繼電器標準化、小型化，電壓為100V、100/√3V，電流為5A或1A；②使二次系統(tǒng)設備與高壓側隔離，且互感器二次側均接地，從而保證了設備和人身的安全。第17頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三電壓互感器常用接線方式一、VV接線方式兩臺單相電壓互感器接成不完全三角形(即V形)的接線，用在只需線電壓而不需相電壓的場合。二、Y0/y0/d(開口三角形)的接線方式互感器一次繞組接成Y0形中性點直接接地；基本二次繞組也接成yo形，用來供給線電壓、相電壓及連接絕緣檢查電壓表．；輔助二次繞組接成開口三角形，用來供電給絕緣監(jiān)察的電壓繼電器,當中性點不接地電網(wǎng)發(fā)生一相接地時，可使電壓繼電器動作發(fā)出單相接地信號。第18頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三高壓開關柜的作用高壓開關柜的作用是在電力系統(tǒng)進行發(fā)電、輸電、配電和電能轉換的過程中，進行開合、控制和保護。正常工作狀態(tài)：起接收和分配電能的作用系統(tǒng)故障時：起保護、切斷電源、迅速恢復正常運行的作用第19頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三高壓開關柜的分類高壓開關柜按元件的固定特點分為固定式和手車式兩種；高壓開關柜按柜體的結構特點分為開啟式和封閉式兩種；高壓開關柜的典型產(chǎn)品有GG-1A(F)型固定式高壓開關柜和JYN210型手車式高壓開關柜現(xiàn)在常用的還有KYN28-12型高壓開關柜。第20頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三高壓柜的五防五防的內(nèi)容：1、防止誤入帶電間隔

2、防止帶接地線合閘

3、防止誤分、誤合斷路器4、防止帶電掛接地線

5、防止帶負荷分、合隔離開關第21頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三高壓柜符號文字符號如：KYN28-12型鎧裝移開式交流金屬封閉開關設備K：鎧裝Y：移開式N：戶內(nèi)28：設計序號12：額定電壓XGN2-12(Z)箱型固定式金屬封閉開關柜X：箱式G：固定式N：戶內(nèi)Z：配真空斷路器

第22頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三高壓隔離開關高壓隔離開關的作用保證了高壓電器及裝置在檢修工作時的安全，起隔離電壓的作用，不能用與切斷、投入負荷電流和開斷短路電流，僅可用于不產(chǎn)生強大電弧的某些切換操作，即是說它不具有滅弧功能；按安裝地點不同分為，戶內(nèi)式和戶外式。第23頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三高壓隔離開關的分類按安裝地點：戶內(nèi)式、戶外式按極數(shù)：單極、雙極、三極按支柱：單柱式、雙柱式、三柱式按動作方式：閘刀式、旋轉式、插入式按操作機構：手動、電動、液壓、氣動第24頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三高壓隔離開關型號如：GN24-12D2/1250-40為用于10kV系統(tǒng)額定電流為1250A額定短時耐受電流為40kA的戶內(nèi)高壓隔離開關（帶接地開關且位于靜觸頭側）。第25頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三高壓熔斷器熔斷器是最簡單的保護電器，它用來保護電氣設備免受過載和短路電流的損害；按安裝條件及用途選擇不同類型高壓熔斷器如戶外跌落式、戶內(nèi)式。第26頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三高壓熔斷器工作原理其結構一般包括熔絲管、接觸導電部分、支持絕緣子和底座等部分，熔絲管中填充用于滅弧的石英砂細粒。熔件是利用熔點較低的金屬材料制成的金屬絲或金屬片，串聯(lián)在被保護電路中，當電路或電路中的設備過載或發(fā)生故障時，熔件發(fā)熱而熔化，從而切斷電路，達到保護電路或設備的目的。第27頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三高壓斷路器作用：高壓斷路器（或稱高壓開關）它不僅可以切斷或閉合高壓電路中的空載電流和負荷電流，而且當系統(tǒng)發(fā)生故障時通過繼電器保護裝置的作用，切斷過負荷電流和短路電流，它具有相當完善的滅弧結構和足夠的斷流能力。承擔控制和保護的雙重作用。第28頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三斷路器的結構主要零部件：開關本體的底架、底座功能：整臺產(chǎn)品的基礎第29頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三開斷元件：主要零部件：主滅弧室主觸頭系統(tǒng)主導電回路輔助滅弧室輔助觸頭系統(tǒng)并聯(lián)電阻功能：開斷及關合電力線路，安全隔離電源第30頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三支持絕緣件：主要零部件：瓷柱瓷套管絕緣管等構成的支柱本體拉緊絕緣子等功能：保證開斷元件有可靠的對地絕緣，承受開斷元件的操作力及各種外力第31頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三傳動元件：主要零部件：各種連桿齒輪拐臂液壓管道壓縮空氣管道等功能：將操作命令及操作功傳遞給開斷元件的觸頭和其它部件第32頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三操作機構：主要零部件：彈簧、液壓、電磁、氣動及手動機構的

本體及其配件功能：為開斷元件分合閘操作提供能量，并實現(xiàn)各

種規(guī)定的操作第33頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三SF6氣體的擊穿場強大約是空氣的三倍，利用其良好的絕緣性能、滅弧性能和可恢復性來保證中壓系統(tǒng)的絕緣要求。

真空滅弧開斷能力強、電壽命長、可靠性高、無污染，滿容量開斷次數(shù)在30次以上，機械壽命可達20000次，特別適用頻繁操作的場合。結合了氣體絕緣技術和真空開斷技術的優(yōu)點

GIS氣體絕緣柜真空斷路器第34頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三避雷器作用

能釋放雷電或兼能釋放電力系統(tǒng)操作過電壓能量，保護電工設備免受瞬時過電壓危害，又能截斷續(xù)流，不致引起系統(tǒng)接地短路的電器裝置。避雷器通常接于帶電導線與地之間，與被保護設備并聯(lián)。當過電壓值達到規(guī)定的動作電壓時，避雷器立即動作，流過電荷，限制過電壓幅值，保護設備絕緣；電壓值正常后，避雷器又迅速恢復原狀，以保證系統(tǒng)正常供電。第35頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三避雷器工作原理以氧化鋅為主要成分的金屬氧化物半導體非線性電阻,當加在電阻兩端的電壓小于壓敏電壓時,壓敏電阻呈高阻狀態(tài),如果并聯(lián)在電路上,該閥片呈斷路狀態(tài);當加在壓敏電阻兩端的電壓大于壓敏電壓時,壓敏電阻就會擊穿,呈現(xiàn)低阻值,甚至接近短路狀態(tài)。壓敏電阻這種被擊穿狀態(tài)是可以恢復的,當高于壓敏電壓的電壓被撤銷以后,它又恢復高阻狀態(tài)。當電力線被雷擊時,雷電波的高電壓使壓敏電阻擊穿,雷電流通過壓敏電阻流入大地,使電力線上的過電壓被鉗制在安全范圍內(nèi)第36頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三遠動智能箱變遠動箱變，即箱式變電站又稱戶外成套變電站，是將變壓器、鎧裝母線、高低壓開關設備以及微機保護裝置、STU、FTU等集中安裝在一個箱體內(nèi)的設備。由于它具有遠動和通信功能，又稱遠動智能箱變。鐵路系統(tǒng)中按用途來分有：車站智能箱變、信號電源智能箱變、普通智能箱變第37頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三遠動智能箱變示意圖第38頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三主要特點智能箱變主要由多回路高壓開關系統(tǒng)、鎧裝母線、微機保護、遠動、計量、電容補償及直流電源等電氣組合而成，安裝在一個防潮、防銹、防塵、防鼠、防火、防盜、隔熱、全封閉、可移動的鋼結構箱體內(nèi)，機電一體化，全封閉運行。1、技術先進安全可靠箱體內(nèi)一次設備采用全封閉高壓開關柜、干式變壓器、干式互感器、真空斷路器，彈簧操作機構、旋轉隔離開關，為全封閉、全絕緣結構，零觸電、無油化運行，二次采用微機保護、STU、FTU等智能化裝置，無人值守。2、自動化程度高各種智能裝置可以同時選用，單獨運行；能夠完成遙測、遙信、遙控、遙調(diào)，以及故障檢測、信號電源監(jiān)控和微機保護功能，還可以完成箱體內(nèi)濕度、溫度等的檢測和報警。第39頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三智能箱變的監(jiān)控

智能箱變實際上是一個電力一次設備與二次設備的結合體，車站信號電源智能箱變由10kV自閉與貫通進線開關，自閉、貫通信號變壓器、PT柜以及STU、FTU組成。第40頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三鐵路電力自動化系統(tǒng)結構和主要內(nèi)容系統(tǒng)結構鐵路自動化系統(tǒng)的監(jiān)控對象主要包括：變配電所、自閉/貫通電力線路、信號電源和電氣集中以及各種高低壓開關等。按照功能和內(nèi)容來分，鐵路電路自動化主要包括：調(diào)度自動化主站、變配電所綜合自動化、信號電源監(jiān)控以及自閉/貫通線路自動化系統(tǒng)。第41頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三鐵路電力自動化系統(tǒng)結構示意圖（RTU：遠方終端單元，STU：鐵路信號電源監(jiān)控裝置，F(xiàn)TU：饋線終端單元）第42頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三電力遠動系統(tǒng)遙信：即遠程信號，習慣記作YX，是將被控站的設備狀態(tài)信息，如開關位置信號、報警信號等，遠距離傳送給調(diào)度主站。遙測：即遠程測量，習慣記作YC，是將被控站的運行參數(shù)，如電度量、電流、電壓、有功功率、無功功率、溫度、故障點參數(shù)等模擬信號傳送給調(diào)度主站。遙控：即遠程控制，習慣記作YK，是從調(diào)度主站發(fā)出命令，以實現(xiàn)遠方操作和切換，通常只取兩種狀態(tài)指令，如開關的“合”、“分”指令。遙調(diào)：即遠程調(diào)節(jié)，習慣記作YT，是調(diào)度主站直接對被控站某些設備的工作狀態(tài)和參數(shù)的調(diào)整，如變壓器分接頭位置。遙調(diào)功能實現(xiàn)有一個前提，就是相應設備本身有調(diào)整機構。遙視：變配電所視頻監(jiān)控。第43頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三變配電所綜合自動化系統(tǒng)的主要功能1、繼電保護功能。保護的類型有線路保護、出線保護、自閉/貫通線路保護、電容器保護、變壓器保護、備自投等。常用的保護內(nèi)容有：速斷保護、過電流保護、過電壓保護、重合閘、備用電源自動投切、同期檢查、零序保護、低頻減載等。2、變配電所實時監(jiān)視和控制功能（SCADA）。包括遙測、遙信、遙控和遙調(diào)，以及故障報警、SoE（順序事件記錄）、數(shù)據(jù)統(tǒng)計和計算、圖形、生產(chǎn)報表、曲線等。3、管理功能。變配電所運行管理功能，包括運行狀態(tài)、信息、變量、事件的監(jiān)視、記錄、存檔、打印等功能。保護管理功能，包括保護方式字和運行參數(shù)的讀取、修改、存儲、下載等。操作管理功能，包括操作閉鎖、操作記錄、操作記錄、操作票管理、“五防”功能。設備管理功能，包括變配電所一、二次設備臺帳管理、涉筆運行狀態(tài)監(jiān)視和統(tǒng)計及維修記錄等。第44頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三變配電所綜合自動化系統(tǒng)的主要功能4、運行控制功能，如所內(nèi)電壓無功控制調(diào)節(jié)，無功補償控制。5、通信功能。所內(nèi)通信；向段調(diào)度中心轉發(fā)變電所和附近車站自動化的實時數(shù)據(jù)，實現(xiàn)遙測、遙信、遙控、遙調(diào)，事項或故障上報等；與車站開關監(jiān)控配合完成線路自動化功能，如故障定位、故障隔離、快速恢復供電等。6、所內(nèi)電量抄表計費、負荷管理及用戶電能采集計費等功能。7、站內(nèi)電源管理功能，遠程診斷和維護等。視頻監(jiān)控系統(tǒng)是變配電所自動監(jiān)控和管理的必要補充。第45頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三變配電所自動化系統(tǒng)的模式分布式保護監(jiān)控裝置通常有兩種安裝方式：一種是在主控室集中組屏安裝，這種方式便于設備的統(tǒng)一維護和管理，缺點是需要連接大量的二次電纜；另一種是直接在配電間隔或開關柜上分散布置，這種方式可以節(jié)省連接電纜，缺點是維護和管理比較麻煩。分布式系統(tǒng)中的當?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)又稱當?shù)毓δ?，如用于有人值班變配電所作為當?shù)毓δ?，可以適當加強人機界面功能，配備打印機，并負責向上級調(diào)度主站轉發(fā)數(shù)據(jù)；如用于無人值班變配電所，則可以將當?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)更換為自動化通信處理機。第46頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三分布式變配電所自動化系統(tǒng)結構