《軌道交通牽引供電系統(tǒng)》教學(xué)課件合集

《軌道交通牽引供電系統(tǒng)》?精品課件合集第X章XXXX模塊1

城市軌道交通供電系統(tǒng)概述1.1城市軌道交通概述1.2城軌供電系統(tǒng)的功能1.3城軌供電系統(tǒng)的組成1.4城軌供電系統(tǒng)的發(fā)展1.5城軌供電系統(tǒng)的迷流腐蝕與防護(hù)

【主要內(nèi)容】1.1城市軌道交通概述一、城市軌道交通的定義和特點(diǎn)二、城市軌道交通的類型三、城市軌道交通系統(tǒng)的組成

1、城市軌道交通定義:通常以電能為動(dòng)力,采取輪軌運(yùn)轉(zhuǎn)方式的快速大運(yùn)量公共交通之總稱。一、城市軌道交通的定義和特點(diǎn)2、城市軌道交通的特點(diǎn)：（1）安全（2）快捷（3）準(zhǔn)時(shí)（4）舒適（5）運(yùn)量大（6）無污染（或少污染）（7）占地少，不破壞地面景觀一、城市軌道交通的定義和特點(diǎn)城市軌道交通的局限性建設(shè)投入大——地下鐵道每公里造價(jià)3億元以上：線路建成后不易調(diào)整

運(yùn)營成本高，經(jīng)濟(jì)效益有限——設(shè)備投資成本、運(yùn)營管理成本、設(shè)備維護(hù)和保養(yǎng)、能源消耗成本、員工工資等。按技術(shù)特征分類：1、有軌電車：2、地鐵：3、輕軌：4、市郊鐵路：5、獨(dú)軌系統(tǒng)：6、系懸浮系統(tǒng)7、自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)8、市域快速軌道系統(tǒng)二、城市軌道交通的類型歷史世界上第一輛有軌電車：1881年，德國世界上第一輛投入商業(yè)運(yùn)營的有軌電車：1888年，美國上世紀(jì)20年代，美國有軌電車線路總長達(dá)25000km上世紀(jì)30年代，歐洲、日本、印度及我國有軌電車取得較大發(fā)展1899年，我國第一條有軌電車在北京建成通車1908年，上海第一條有軌電車建成通車由于運(yùn)能、擠占道路、噪聲等問題，到上世紀(jì)50年代末，國內(nèi)外大城市紛紛拆除有軌電車。1.有軌電車

特點(diǎn)一般設(shè)在城市中心穿街走巷運(yùn)行，具有上下車方便的特點(diǎn)通常為單節(jié)或2節(jié)編組，運(yùn)送能力較低，為5000～10000人/h運(yùn)行速度較低，通常為15～20km/h，甚至更低一般采用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)與其他車輛混行，受路口紅綠燈的控制，正點(diǎn)率低，噪聲大，加減速性能較差新型有軌電車系統(tǒng)20世紀(jì)60年代初，西方一些大城市重新把注意力轉(zhuǎn)移到地面軌道交通方式上來世界上已有270多座城市建有新型有軌電車系統(tǒng)2009年底，上海浦東的新型有軌電車投入運(yùn)營1913年法國的24路有軌電車大連有軌電車大連低地板有軌電車

美國的有軌電車德國的有軌電車

定義：軸重相對(duì)較重，單方向高峰輸送能力在3萬人次/h以上的城市軌道交通系統(tǒng)。地鐵并非單純指行駛行駛在地下的鋼輪鋼軌系統(tǒng)，在適當(dāng)位置也可采用地面或高架形式。服務(wù)區(qū)間：主要在市區(qū)，也可延伸到市郊站間距較密，電力驅(qū)動(dòng)，線路全封閉，信號(hào)自動(dòng)化控制，具有運(yùn)量大、速度快、安全、準(zhǔn)時(shí)、舒適、節(jié)約城市土地資源等特征注意1、地鐵序號(hào)項(xiàng)目技術(shù)參數(shù)序號(hào)項(xiàng)目技術(shù)參數(shù)1高峰小時(shí)單向運(yùn)送能力30000~70000人9安全性和可靠性較好2列車編組4~8節(jié)，最多11節(jié)10最小曲線半徑300m3列車容量3000人11最小豎曲線半徑3000m4車輛構(gòu)造速度89~100km/h12舒適性較好5平均運(yùn)行速度30~40km/h13城市景觀無大影響6車站平均間距600~2000km/h14空氣污染，噪聲污染小7最大通過能力30對(duì)/h15站臺(tái)高度一般為高站臺(tái)，乘降方便8與地面交通隔離率100%表1-1地鐵主要技術(shù)參數(shù)

適應(yīng)范圍優(yōu)勢大運(yùn)量準(zhǔn)時(shí)性和速達(dá)性與其他交通方式無相互干擾噪聲小，污染少節(jié)約土地資源缺點(diǎn)建設(shè)費(fèi)用高一旦發(fā)生火災(zāi)等自然災(zāi)害，乘客疏散較困難人口超過100萬的特大城市修建地鐵較為合適世界地鐵之最莫斯科：年輸送旅客量26億人次中國香港地鐵排在第十位，年輸送旅客7.85億人次。地鐵最多的國家，美國俄羅斯莫斯科地鐵：最富麗堂皇新加坡地鐵：最清潔、最安全

土耳其伊斯坦布爾地鐵：最短，600米英國倫敦地鐵：修建最早瑞士的阿爾卑斯山地鐵：最高朝鮮平壤地鐵：埋得最深中國香港地鐵：最具商業(yè)價(jià)值

上海地鐵2號(hào)線列車法國巴黎地鐵正在隧道中行駛的北京地鐵地鐵車輛車內(nèi)布置3、輕軌概念LRT（LightRailTransit）：在有軌電車基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，由電氣牽引，輪軌導(dǎo)向，列車或車輛編組運(yùn)行在專用行車道上的中運(yùn)量城市軌道交通系統(tǒng)。輸送能力介于地鐵和有軌列車之間，為15000~30000人/h。旅行速度可達(dá)30km/h。注意根據(jù)我國《城市快速軌道交通工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)（試行本）》，用輕軌來命名中運(yùn)量的地鐵（包括地面和高架鐵路），而歐洲所說的“輕軌”，一般是特制現(xiàn)代有軌電車交通。為了與歐洲的定義兼容，所以我們提出輕軌分為兩類——準(zhǔn)地鐵與新型有軌電車。輕軌交通的特點(diǎn)在我國的前景展望輕軌既免除了地鐵的昂貴投資，又具有中運(yùn)量的特點(diǎn)，在我國具有較大的發(fā)展前景。運(yùn)量大：每小時(shí)最多可以達(dá)3萬人次噪音小，污染小靈活性高，成本小準(zhǔn)點(diǎn)運(yùn)行速度快，安全性高英國倫敦輕軌

長春輕軌交通西班牙巴塞羅那現(xiàn)代有軌電車（輕軌）大連輕軌交通武漢輕軌交通地鐵與輕軌的區(qū)別有哪些？思考區(qū)分內(nèi)容輕軌地鐵線路走向城鄉(xiāng)結(jié)合部穿越市區(qū)客流量1～3萬人次/h單向>3萬人次/h單向列車編組2～6節(jié)/列4～10節(jié)/列二、城市軌道交通的類型4、市郊鐵路市郊鐵路是指把城市市區(qū)與郊區(qū)、尤其是遠(yuǎn)郊區(qū)聯(lián)系起來的長距離城市軌道交通系統(tǒng)。

二、城市軌道交通的類型5、獨(dú)軌車輛在一根軌道上運(yùn)行的一種軌道交通系統(tǒng)。旅行速度可達(dá)30~35km/h跨座式懸掛式車輛騎跨在軌道上，其軌道由預(yù)應(yīng)力混凝土制作，車輛運(yùn)行時(shí)走行輪在軌道上平面動(dòng)，導(dǎo)向輪在軌道側(cè)面滾動(dòng)導(dǎo)向。車輛在軌道的下方。吊掛在軌道上，軌道多由箱形斷面鋼梁制作。走行輪沿軌道走行面滾動(dòng)，導(dǎo)向輪沿軌道導(dǎo)向面滾動(dòng)導(dǎo)向。優(yōu)點(diǎn)占用土地少運(yùn)量較大（5000~20000人次/h）能適應(yīng)復(fù)雜地形要求建設(shè)工期短，造價(jià)低，能確保安全噪聲與振動(dòng)均較低對(duì)日照和城市景觀影響較小缺點(diǎn)最大運(yùn)量問題尚需進(jìn)一步論證我國缺乏研制獨(dú)軌車輛的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)單軌交通也存在能耗大，道岔結(jié)構(gòu)復(fù)雜，車輛走行裝置復(fù)雜，出現(xiàn)事故救援困難等缺點(diǎn)。重慶的獨(dú)軌鐵路日本千葉都市單軌（懸掛式）

日本北九州小倉線跨座式獨(dú)軌悉尼獨(dú)軌交通德國中部城市烏伯塔的懸掛式獨(dú)軌交通磁浮列車依靠依靠磁懸浮技術(shù)將列車懸浮起來并利用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)列車行駛的交通工具分常速、中速、高速和超高速等幾種形式，最高時(shí)速可達(dá)500km/h上海磁浮列車目前是全世界唯一一條投入商業(yè)運(yùn)營的線路，它是在德國的TR08列車的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，基本技術(shù)規(guī)格與TR08一樣，在運(yùn)行速度、舒適性、能耗、環(huán)境、安全性和運(yùn)行維護(hù)等方面，具有鐵路車輛和飛機(jī)無可比擬的優(yōu)勢。6.懸浮系統(tǒng)

磁浮列車從嚴(yán)格意義上說，是介乎于火車和飛機(jī)之間的一種特別的運(yùn)輸工具。說它是火車，它不靠車輪在地上跑；說它是飛機(jī)，它不靠翅膀在空中飛。它是依靠磁體的吸引力或排斥力浮在軌道上運(yùn)行的列車，因此，人們習(xí)慣把它納入陸上有軌交通系統(tǒng)。

磁浮列車的研究和試驗(yàn)已經(jīng)有四十多年的歷史，但是復(fù)雜的技術(shù)和高額的投資以及一系列相關(guān)問題的懸而未決，使它至今難以推廣普及。不過，可以肯定，隨著科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，磁浮列車將會(huì)成為未來交通的新寵。目前世界上的磁浮列車大致為兩種：一種以德國為代表，利用磁體吸引力的電磁懸??；一種以日本為代表，利用磁體排斥力的電動(dòng)懸浮。我們都有這樣的經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)兩塊磁鐵放在一起，會(huì)出現(xiàn)同性（正極與正極或負(fù)極與負(fù)極）相斥，異性（正極與負(fù)極）相吸的現(xiàn)象，磁浮列車就是利用這個(gè)原理設(shè)計(jì)制造的。相吸式是把電磁鐵安裝在車體上，通電后產(chǎn)生電磁力與導(dǎo)軌道相吸引而使列車懸浮，再用直線電動(dòng)機(jī)牽引列車前進(jìn)。相斥式則是在列車上安裝超導(dǎo)磁體，軌道上安裝懸浮線圈，超導(dǎo)磁體與地面線圈之間感應(yīng)產(chǎn)生強(qiáng)大磁力使列車懸浮，再用直線電動(dòng)機(jī)牽引列車前進(jìn)。

磁浮列車正因?yàn)楦≡诳罩校瑳]有輪軌接觸，它的優(yōu)越性就充分顯示出來了。第一，高速度。浮在空中便沒有了摩擦力，從理論上講，速度是無限制的。第二，低振動(dòng)、低噪聲。與地面脫離接觸，振動(dòng)和噪聲大大降低。第三，少維修。沒有運(yùn)動(dòng)部件，沒有磨擦損耗，維修量也就很少。第四，安全可靠。不存在脫軌更不會(huì)翻車。第五，無污染。不燒煤、不燒油，電力驅(qū)動(dòng)能源清潔。上海磁懸浮列車自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)AGT(AutomatedGuidewayTransit):泛指以無人駕駛的車廂在專用路權(quán)及自動(dòng)化控制條件下運(yùn)行的新型運(yùn)輸系統(tǒng)。在美國早期稱為HorizontalElevators，skybus或TransitExpressway，近期統(tǒng)稱PeopleMoverSystem。在法國被稱為Vehicule

Automatique

Legar（VAL）在日本以“新交通系統(tǒng)”統(tǒng)稱AGT7.自動(dòng)導(dǎo)向交通系統(tǒng)自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)車輛采用橡膠輪胎在專用軌道上運(yùn)行的中運(yùn)量軌道運(yùn)輸系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化和無人駕駛。線路形態(tài)：市區(qū)為地下隧道，郊外采用高架結(jié)構(gòu)占地面積小，自動(dòng)化程度高，既節(jié)省人力又節(jié)省費(fèi)用適用于城市機(jī)場專用線或城市中客流相對(duì)集中的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)運(yùn)送乘客，必要時(shí)，中間可設(shè)少量停車站車輛較地鐵和輕軌小，編組2~6節(jié)，適用于單向小時(shí)1萬人次客運(yùn)量及以下的情況。舉例1、法國的VAL系統(tǒng)里爾是法國北部的集合城市，由三個(gè)城鎮(zhèn)組合而成，人口120萬。為了將市中心區(qū)和附近的城鎮(zhèn)和大學(xué)區(qū)連接起來，建造了一條線路。70年代開始試驗(yàn)，1984年建成第一條線路，稱為VAL系統(tǒng)。VAL系統(tǒng)舉例2、加拿大的空中列車溫哥華的空中列車建成于1986年，一期工程總長21.4km，包括地面、地下和高架，利用市中心停止使用的鐵路隧道，1995年延伸，總長29km，成為全自動(dòng)無人駕駛軌道交通的最長線路。加拿大的空中列車舉例3、神戶自動(dòng)導(dǎo)向交通車輛示意圖

適用于城市群城際之間的中長距離客運(yùn)交通日單向客運(yùn)量可達(dá)到50萬~80萬人次站間距可達(dá)5~10km可選用鐵路動(dòng)車組或運(yùn)行速度120km/h以上的特種車輛，旅行速度可達(dá)50km/h以上可選用AC25kV或DC1500V的供電方式8、市域快速軌道系統(tǒng)市域快速軌道交通動(dòng)車組三、城市軌道交通系統(tǒng)的組成城市軌道交通系統(tǒng)1、車輛城市軌道交通的車輛是用來運(yùn)輸旅客的工具。按有無動(dòng)力可分為兩大類：

(1)拖車(T)：本身無動(dòng)力牽引裝置

(2)動(dòng)車(M)：本身帶有動(dòng)力牽引裝置

三、城市軌道交通系統(tǒng)的組成2、供電系統(tǒng)城市軌道交通供電電源一般取自城市電網(wǎng)，通過城市電網(wǎng)一次電力系統(tǒng)和軌道交通供電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)輸送或變換，最后以適當(dāng)?shù)碾妷旱燃?jí)一定的電流形式（直流或交流電）供給給通風(fēng)、空調(diào)、照明、通信、信號(hào)、給排水、防災(zāi)報(bào)警、電梯、電動(dòng)扶梯等用電設(shè)備。三、城市軌道交通系統(tǒng)的組成3、通信系統(tǒng)城市軌道交通的通信系統(tǒng)是傳遞語言、文字、數(shù)據(jù)、圖像等多種信息的綜合業(yè)務(wù)數(shù)字系統(tǒng)。它包括：數(shù)字傳輸、電話交換、高度電話、有線和無線通信，閉路電視、有線廣播、時(shí)鐘、電源等設(shè)備系統(tǒng)。三、城市軌道交通系統(tǒng)的組成4、信號(hào)系統(tǒng)城市軌道交通的信號(hào)系統(tǒng)是保證列車運(yùn)行安全和提高線路通過能力的重要設(shè)施。實(shí)現(xiàn)這一方式的關(guān)鍵設(shè)備是列車自動(dòng)控制系統(tǒng)ATC。三、城市軌道交通系統(tǒng)的組成三、城市軌道交通系統(tǒng)的組成5、其他自動(dòng)售檢票、暖通空調(diào)、屏蔽門、自動(dòng)扶梯和電梯等車站設(shè)施和防火、滅火、給排水系統(tǒng)等環(huán)控設(shè)施。電力監(jiān)控系統(tǒng)、機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、屏蔽門監(jiān)控系統(tǒng)、防淹門(FG)互聯(lián)系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警、廣播系統(tǒng)、閉路電視系統(tǒng)、車載信息系統(tǒng)、車站信息系統(tǒng)、自動(dòng)檢售票系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)、時(shí)鐘系統(tǒng)等綜合監(jiān)控系統(tǒng)。城軌供電系統(tǒng)的功能：1、全方位的服務(wù)功能2、故障自救功能3、系統(tǒng)的自我保護(hù)功能4、防止誤操作的功能5、方便靈活的調(diào)度功能6、完善的控制、顯示和計(jì)量功能7、電磁兼容功能

1.2

城軌供電系統(tǒng)的功能1.3城軌供電系統(tǒng)的組成

城市軌道交通是一個(gè)重要的用電部門，其一次供電系統(tǒng)定為一級(jí)負(fù)荷，按規(guī)定需由兩路獨(dú)立的電源供電，當(dāng)其中一路電源發(fā)生故障時(shí)，另一路應(yīng)能保證一級(jí)負(fù)荷的全部用電需要。因此，城市軌道交通牽引變電所的電源進(jìn)線來自兩個(gè)區(qū)域變電所或來自一個(gè)區(qū)域變電所的兩路獨(dú)立電源，當(dāng)一路電源失壓時(shí)，另一路電源立即自動(dòng)切入，使軌道交通系統(tǒng)能獲得不間斷的電源。城市軌道交通作為城市電網(wǎng)的一個(gè)重要用戶，主要有外部供電系統(tǒng)、牽引供電系統(tǒng)和動(dòng)力照明系統(tǒng)三大組成部分。1—發(fā)電廠（站）；2—升壓變壓器；3—電力網(wǎng)；4—主降壓變電站；5—直流牽引變電所；6—饋電線；7—接觸網(wǎng)；8—走形軌；9—回流線。一、外部供電系統(tǒng)1.外部供電系統(tǒng)：從發(fā)電廠（站）經(jīng)升壓、高壓輸電網(wǎng)、區(qū)域變電站至主降壓變電站部分。二、牽引供電系統(tǒng)2.牽引供電系統(tǒng)：從主降壓變電站及其以后部分，包括：直流牽引變電所、饋電線、接觸網(wǎng)、走行軌及回流線等。

牽引變電所：供給地鐵一定區(qū)域內(nèi)牽引電能的變電所。接觸網(wǎng)（或接觸軌）：經(jīng)過電動(dòng)列車的受電器向電動(dòng)列車供給電能的導(dǎo)電網(wǎng)（北京、天津地鐵采用接觸軌方式，上海地鐵采用架空接觸網(wǎng)方式）。饋電線：從牽引變電所向接觸網(wǎng)輸送牽引電能的導(dǎo)線。軌道電路：列車行走時(shí)，利用走行軌作為牽引電流回流的電路?；亓骶€：用以供牽引電流返回牽引變電所的導(dǎo)線。接觸網(wǎng)（軌）、饋電線、軌道、回流線總稱為牽引網(wǎng)。牽引供電系統(tǒng)由牽引變電所和牽引網(wǎng)組成，其中牽引變電所和接觸網(wǎng)（軌）是牽引供電系統(tǒng)的主要組成部分。在各種牽引供電系統(tǒng)中，根據(jù)電流形式可分為直流制和交流制兩種。我國已建成通車的北京、天津地鐵和上海地鐵等均采用直流制供電。三、動(dòng)力照明供電系統(tǒng)動(dòng)力照明供電系統(tǒng)

：1、降壓變電站2、配電所（室）3、配電線路

降壓變電所：將三相電源進(jìn)線電壓（10kV）降壓為三相380V交流電，提供機(jī)電設(shè)備如風(fēng)機(jī)、水泵等動(dòng)力用電和照明、信號(hào)、通信、防災(zāi)、報(bào)警設(shè)備用電，也可稱為動(dòng)力變電所。配電所：配電所（室）起電能分配作用，將降壓變電所引入的三相交流380V和單相220V交流電，分別供給動(dòng)力、照明設(shè)備。車站配電所負(fù)責(zé)車站電能配置，區(qū)間配電所負(fù)責(zé)車站兩側(cè)區(qū)間動(dòng)力與照明用電配電。

配電線路：配電所（室）、用電設(shè)備之間的連線路。布置：在動(dòng)力照明供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，降壓變電所一般按每站一個(gè)設(shè)置，也可以幾個(gè)車站合設(shè)一個(gè)。也可將降壓（動(dòng)力）變電所附設(shè)在某個(gè)牽引變電所之中，形成一個(gè)牽引與動(dòng)力混合變電所。變電所和接觸網(wǎng)是城市軌道交通供電系統(tǒng)中最重要的組成部分。1.4城軌供電系統(tǒng)的發(fā)展伴隨著軌道交通的發(fā)展，電力牽引方式有許多不同的制式出現(xiàn)。何謂制式?

供電系統(tǒng)向電動(dòng)車輛或電力機(jī)車供電所采用的電流或電壓的種類（或形式）。為什么會(huì)有不同的制式出現(xiàn)？

低壓直流直流串勵(lì)電機(jī)端電壓限制低頻單相交流制功率增大能耗損失大直流串激電動(dòng)機(jī)端電壓不能太高工頻單相交流制單相交流整流子電機(jī)整流換向問題采用低頻電源，系統(tǒng)更復(fù)雜，需專門供電我國干線電氣化鐵路采用供電電壓25KV存在分相區(qū)問題三相交流制式易調(diào)速，性能好技術(shù)成熟一、供電制式的發(fā)展供電網(wǎng)復(fù)雜投資大，被淘汰世界各國的城市軌道交通的供電電壓都在直流550-1500V之間。IEC標(biāo)準(zhǔn)：600V、750V和1500V。我國國標(biāo)：750V、1500V。北京和天津地鐵采用DC750V第三軌供電。上海、廣州、南京、深圳和大連采用DC1500V接觸網(wǎng)饋電。

二、城軌供電系統(tǒng)的供電制式1.5城軌供電系統(tǒng)的迷流腐蝕與防護(hù)一、迷流的形成二、迷流的危害三、迷流的防護(hù)

1、直流牽引雜散電流的形成:一、迷流的形成

2、雜散電流的腐蝕原理:一、迷流的形成1、若地下雜散電流流入電氣接地裝置，將引起過高的接地電位，使設(shè)備無法正常工作。2、若鋼軌（走行軌）局部或整體對(duì)地的絕緣變差，則此鋼軌（走行軌）對(duì)大地的泄漏電流增大，引起牽引變電所的框架保護(hù)動(dòng)作，導(dǎo)致整個(gè)牽引變電所的斷路器會(huì)跳閘，全所失電，影響地鐵的正常運(yùn)營。3、對(duì)城市軌道隧道、道床或其他建筑物的結(jié)構(gòu)鋼以及地下的金屬管線（如電纜、金屬管件等）造成電腐蝕，縮短了其使用壽命。二、迷流的危害1、雜散電流的防護(hù)原則：（1）堵：隔離和控制所有可能的雜散電流泄漏途徑，

減少雜散電流進(jìn)入城市軌道的主體結(jié)構(gòu)、設(shè)備及可能與其相關(guān)的設(shè)施。（2）排：通過雜散電流的收集及排流系統(tǒng)，提供雜散電流返回至牽引變電所負(fù)母線的通路，防止雜散電流繼續(xù)向本系統(tǒng)外泄漏，以減少腐蝕。（3）監(jiān)測：設(shè)計(jì)完備的雜散電流監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)視、測量雜散電流的大小，為運(yùn)營維護(hù)提供依據(jù)。三、迷流的防護(hù)2、雜散電流防護(hù)的措施：（1）降低走行軌對(duì)地的電位（2）增加走行軌對(duì)地的過渡電阻（3）敷設(shè)雜散電流收集網(wǎng)三、迷流的防護(hù)復(fù)習(xí)與思考城市軌道交通的特點(diǎn)是什么？城市軌道交通有哪些類型？各有什么特點(diǎn)？城軌供電系統(tǒng)的功能及要求是什么？城軌供電系統(tǒng)由哪些部分組成？各組成部分的作用是什么？城軌供電系統(tǒng)采用何種供電制式？迷流腐蝕形成的原因是什么？如何防護(hù)？謝謝您的耐心聆聽specialreportandworksummary第X章XXXX模塊2

外部供電系統(tǒng)2.1電源2.2外部供電方式2.3主變電所2.4中壓供電網(wǎng)絡(luò)

【主要內(nèi)容】2.1電源

一、城軌供電系統(tǒng)對(duì)外部電源的要求二、城軌交通供電系統(tǒng)的電源電壓等級(jí)三、電源外線的一般設(shè)計(jì)原則四、諧波及其治理一、城軌供電系統(tǒng)對(duì)外部電源的要求1、國標(biāo)對(duì)一級(jí)負(fù)荷電源的規(guī)定:國標(biāo)《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50052-2009）規(guī)定：一級(jí)負(fù)荷應(yīng)由兩路電源供電；當(dāng)一路電源發(fā)生故障時(shí)，另一路電源不應(yīng)同時(shí)受到損壞。一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷，除由兩個(gè)電源供電外，尚應(yīng)增設(shè)應(yīng)急電源，并嚴(yán)禁將其他負(fù)荷接入應(yīng)急系統(tǒng)。一、城軌供電系統(tǒng)對(duì)外部電源的要求1、國標(biāo)對(duì)一級(jí)負(fù)荷電源的規(guī)定:（GB50052-2009）對(duì)應(yīng)急電源的規(guī)定：

獨(dú)立于正常電源的發(fā)電機(jī)組。供電網(wǎng)絡(luò)中獨(dú)立于正常電源的專用的饋電線路。蓄電池。干電池。城軌交通供電系統(tǒng)的主變電所、牽引變電所、降壓變電所，都要求能獲得2路電源。

一、城軌供電系統(tǒng)對(duì)外部電源的要求2、城軌交通供電系統(tǒng)對(duì)電源的要求：2路電源要求來自不同的變電所或同一變電所的不同母線。每個(gè)進(jìn)線電源的容量應(yīng)滿足變電所全部1、2級(jí)負(fù)荷的要求。2路電源應(yīng)分列運(yùn)行，互為備用，當(dāng)1路電源發(fā)生故障時(shí)，由另1路電源恢復(fù)供電。為便于運(yùn)營管理和減少損耗，要求集中式供電的主變電所的站位和分散式供電的電源點(diǎn)，要盡量靠近城軌交通線路，減少引入城軌交通的電纜通道的長度。

一、城軌供電系統(tǒng)對(duì)外部電源的要求2、城軌交通供電系統(tǒng)對(duì)電源的要求：設(shè)有兩座以上主變電所的應(yīng)急電源系統(tǒng)中，在保證城軌電動(dòng)車組安全快捷地運(yùn)送旅客的基本功能的前提下，要求將下列負(fù)荷納入應(yīng)急電源系統(tǒng)：保證一定運(yùn)輸能力的牽引負(fù)荷：一定運(yùn)輸能力的負(fù)荷應(yīng)是指高峰小時(shí)以下的運(yùn)輸能力時(shí)的負(fù)荷。保證地鐵正常運(yùn)行必須的動(dòng)力照明負(fù)荷：通信、信號(hào)、自動(dòng)售檢票機(jī)、屏蔽門、工作照明、變電所自用電、自動(dòng)扶梯。

二、城軌交通供電系統(tǒng)的電源電壓等級(jí)1、城網(wǎng)電壓等級(jí)現(xiàn)狀與發(fā)展：國家標(biāo)準(zhǔn)《標(biāo)準(zhǔn)電壓》(GB156-2003)的規(guī)定：220kV及以上的電壓等級(jí)為高壓送電網(wǎng)。110kV、66kV等級(jí)為高壓配電網(wǎng)。1kV以上35kV及以下電壓等級(jí)為中壓配電網(wǎng)。1kV及以下為低壓配電網(wǎng)。國外城軌供電系統(tǒng)廣泛采用20kV中壓網(wǎng)絡(luò)。城市軌道交通供電系統(tǒng)構(gòu)成城市軌道交通供電系統(tǒng)高壓供電系統(tǒng)（主變電所）內(nèi)部供電系統(tǒng)牽引供電系統(tǒng)動(dòng)力照明供電系統(tǒng)

城市軌道交通作為城市電網(wǎng)的一個(gè)用戶，一般都直接從城市電網(wǎng)取得電能，無需單獨(dú)建設(shè)電廠，城市電網(wǎng)對(duì)城市軌道交通進(jìn)行供電，供電方式有集中供電、分散供電和混合供電。二、城軌交通供電系統(tǒng)的電源電壓等級(jí)2、集中式供電對(duì)外部電源電壓等級(jí)的要求：集中式供電要求從城網(wǎng)引進(jìn)高壓電源。集中式外部電源方案，目前外部電源電壓等級(jí)一般為110kV。東北地區(qū)沈陽、哈爾濱等則為66kV。二、城軌交通供電系統(tǒng)的電源電壓等級(jí)3、分散式供電對(duì)外部電源電壓等級(jí)的要求：分散式供電需要從城網(wǎng)直接引入中壓電源。中壓網(wǎng)絡(luò)的電壓等級(jí)應(yīng)與城網(wǎng)相一致。可以采用35kV，也可以采用10kV。三、電源外線的一般設(shè)計(jì)原則1、所有電源外線應(yīng)就近從城網(wǎng)引至電源變電所（主變電所或電源開閉所）。2、對(duì)于分散式供電方案，引至同一電源開閉所的兩回電源線路應(yīng)從城網(wǎng)變電站不同饋電母線直接引入，電源線路在城區(qū)應(yīng)采用電纜線路引入，在郊區(qū)宜采用電纜線路（也可采用架空線路）引入。3、對(duì)于集中式供電方案，引至同一主變電所的兩回電源線路至少應(yīng)有一回電源直接從城網(wǎng)變電站饋電母線專用回路引入。電源線路在城區(qū)宜采用電纜線路引入，在郊區(qū)可采用架空線路引入。三、電源外線的一般設(shè)計(jì)原則4、對(duì)于電纜線路，引至同一電源變電所的兩回電源線路應(yīng)敷設(shè)在不同的電纜通路或同一通路的不同支架和管道內(nèi)。5、電纜（架空線）導(dǎo)體的輸送容量，應(yīng)根據(jù)主變壓器容量確定。6、電纜（架空線）線路工程設(shè)計(jì)應(yīng)考慮當(dāng)?shù)貧庀髼l件。7、電纜（架空線）的技術(shù)條件應(yīng)滿足運(yùn)行要求。8、電纜型式及導(dǎo)線截面積的計(jì)算應(yīng)根據(jù)不同環(huán)境溫度、敷設(shè)方式下的載流量等確定。9、電纜金屬外護(hù)套的感應(yīng)電壓應(yīng)滿足《電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50217)的相關(guān)要求。三、電源外線的一般設(shè)計(jì)原則10、電纜（架空線）線路應(yīng)滿足防雷要求。11、電纜（架空線）線路應(yīng)滿足防震要求。12、電纜線路應(yīng)滿足防蟻要求。13、電纜線路應(yīng)滿足防火要求。14、電纜在主變電所外敷設(shè)時(shí)，可以采用隨道內(nèi)、電纜溝、直埋、穿管等方式。15、電纜在主變電所內(nèi)敷設(shè)時(shí)，可以采用電纜支架等方式。16、電纜（架空線）線路不應(yīng)干擾線路附近通信設(shè)施的良好運(yùn)行，否則應(yīng)采取相應(yīng)措施。17、沿電纜線路敷設(shè)的光纖的技術(shù)性能應(yīng)滿足運(yùn)行要求。四、諧波及其治理1、諧波的概念：在理想干凈的電力系統(tǒng)中，電流和電壓都是純粹的正弦波。由于電力系統(tǒng)中某些設(shè)備和負(fù)荷的非線性特性，即所加電壓與產(chǎn)生的電流不成線性正比）關(guān)系而造成波形畸變。當(dāng)電力系統(tǒng)向非線性設(shè)備及負(fù)荷供電時(shí)，這些設(shè)備或負(fù)荷在傳遞（如變壓器）、變換（如交直流換流器）、吸收（如電弧爐）系統(tǒng)發(fā)電機(jī)所供給的基波能量的同時(shí)，又把部分基波能量轉(zhuǎn)換為諧波能量，向系統(tǒng)倒送大量的高次諧波，使電力系統(tǒng)的正弦波形畸變，電能質(zhì)量降低。四、諧波及其治理2、諧波的危害諧波對(duì)供電線路產(chǎn)生了附加損耗。諧波影響各種電氣設(shè)備的正常工作諧波使電網(wǎng)中的電容器產(chǎn)生諧振。諧波對(duì)附近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。四、諧波及其治理3、諧波的治理增加牽引整流機(jī)組的脈波數(shù)。安裝濾波裝置或諧波補(bǔ)償裝置。諧波補(bǔ)償裝置。熒光燈。一、集中供電二、分散供電三、混合供電四、三種電源供電方案的比較2.2外部供電方式主變電所城市電網(wǎng)中壓網(wǎng)絡(luò)牽引或降壓變電所集中式供電:由城軌專用主變電所構(gòu)成的供電方案。

在城市軌道交通沿線，根據(jù)用電容量和線路長短，建設(shè)專用的主變電所。主變電所進(jìn)線電壓一般為110kV，經(jīng)降壓后變成35kV或10kV，供牽引變電所與降壓變電所。主變電所應(yīng)有兩路獨(dú)立的進(jìn)線電源。集中式供電，有利于城市軌道交通供電形成獨(dú)立體系，便于管理和運(yùn)營。上海、廣州、南京、香港、德黑蘭地鐵等。一、集中供電一、集中供電集中供電舉例：三級(jí)電壓制集中供電方式結(jié)構(gòu)示意圖兩級(jí)電壓制集中供電方式結(jié)構(gòu)示意圖主變電所110kV110kV110kV主變電所主變電所10kV10kV10kV牽引、降壓主變電所二、分散供電分散供電：在地鐵沿線直接由城市電網(wǎng)引入多路電源構(gòu)成供電系統(tǒng)。一般為10kV電壓級(jí)。分散式供電要保證每座牽引變電所和降壓變電所均獲得雙路電源，要求城市軌道交通沿線有足夠的電源引入點(diǎn)及備用容量。建設(shè)中的沈陽地鐵、長春輕軌、大連輕軌、北京城鐵、北京八通線、北京地鐵5號(hào)線等10kV牽引或降壓變電所10kV10kV10kV10kV10kV10kV區(qū)域變電所三、混合供電混合供電

：將前兩種供電方式結(jié)合起來，一般以集中式供電為主，個(gè)別地段引入城市電網(wǎng)電源作為集中式供電的補(bǔ)充，使供電系統(tǒng)更加完善和可靠。北京地鐵一線和環(huán)線、建設(shè)中的武漢軌道交通工程、青島地鐵南北線工程等即為混合式供電方案。為保證系統(tǒng)的可靠性，無論采用哪種供電方式，構(gòu)成系統(tǒng)時(shí)都應(yīng)首先采用環(huán)網(wǎng)式供電方式。由兩個(gè)或兩個(gè)以上主降壓變電站和所有的牽引變電所用輸電線聯(lián)成一個(gè)環(huán)行。環(huán)行供電是很可靠的供電線路，因?yàn)樵谶@種情況下，一路輸電線和一個(gè)主降壓變電站同時(shí)停止工作時(shí)，只要其母線仍保持通電，就不致中斷任何一個(gè)牽引變電所的正常供電。但其投資較大。四、三種電源供電方案的比較（1）供電質(zhì)量（2）供電可靠性（3）中壓網(wǎng)絡(luò)電壓（4）對(duì)城網(wǎng)影響（5）資源共享（6）工程實(shí)施2.3主變電所一、主變電所的位置選擇二、主變電所的設(shè)備三、主變電所的主接線

一、主變電所的位置選擇1、應(yīng)盡量靠近地鐵線路、接近負(fù)荷中心。2、各主變電所的負(fù)荷平衡，并使其兩側(cè)的供電距離基本相同。3、靠近地鐵車站，以縮短電纜通道的距離，減少和城市地下管網(wǎng)的交叉和干擾。4、應(yīng)考慮路網(wǎng)規(guī)劃與其他地鐵線路資源共享，并預(yù)留電纜通道和容量。二、主變電所的設(shè)備為減少占地面積，主變電所應(yīng)設(shè)計(jì)成室內(nèi)式。主變電所宜選用SF6絕緣全封閉組合電器（GIS）。主變電所無需另設(shè)電容補(bǔ)償裝置。主變電所二次回路：有就地級(jí)、距離級(jí)和遠(yuǎn)動(dòng)級(jí)三級(jí)控制設(shè)計(jì)應(yīng)與地鐵牽引變電所相協(xié)調(diào)，采用綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。

每座主變電所從城市電網(wǎng)引入兩路獨(dú)立的110kV或63kV電源。三、主變電所的主接線2.4中壓供電網(wǎng)絡(luò)一、中壓供電網(wǎng)絡(luò)的電壓等級(jí)二、中壓供電網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成形式三、國內(nèi)城市軌道交通中壓網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀一、中壓供電網(wǎng)絡(luò)的電壓等級(jí)（1）35KV中壓網(wǎng)絡(luò)（2）33KV中壓網(wǎng)絡(luò)（3）20KV中壓網(wǎng)絡(luò)（4）10KV中壓網(wǎng)絡(luò)以上幾種中壓網(wǎng)絡(luò)的比較如下表：一、中壓供電網(wǎng)絡(luò)的電壓等級(jí)序號(hào)項(xiàng)目35kV33kV20kV10kV1適用標(biāo)準(zhǔn)國家標(biāo)準(zhǔn)國際標(biāo)準(zhǔn)國家、國際標(biāo)準(zhǔn)國家、國際標(biāo)準(zhǔn)2對(duì)外部電壓等級(jí)要求城網(wǎng)可以沒有35kV城網(wǎng)可以沒有33kV城網(wǎng)可以沒有20kV一般城網(wǎng)均已有10kV3設(shè)備國產(chǎn)化國內(nèi)國外國內(nèi)國內(nèi)4環(huán)網(wǎng)柜情況無環(huán)網(wǎng)柜有環(huán)網(wǎng)柜有環(huán)網(wǎng)柜有環(huán)網(wǎng)柜5設(shè)備尺寸及占用變電所面積較大，不利于減小車站體量較小(C-GIS)，利于減小車站體量較小，利于減小車站體量，節(jié)省土建投資較小，利于減小車站體量6設(shè)備價(jià)格適中最高適中，比35kV低最低7輸電容量較大較大適中，比10kV大較小8輸電距離較長較長適中，比10kV長較短9城市軌道交通應(yīng)用國內(nèi)有采用國內(nèi)外有采用國外有采用國內(nèi)外有采用二、中壓供電網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成形式1、構(gòu)成原則:（1）安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理，滿足供用電的要求。（2）接線簡單，負(fù)荷平衡，保護(hù)完善。（3）環(huán)網(wǎng)供電，調(diào)度方便，誤操作機(jī)會(huì)為零。（4）各種變電所皆為雙電源，主接線盡可能一致。二、中壓供電網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成形式2、構(gòu)成形式：集中供電：中壓網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成形式為樹型(二叉樹)結(jié)構(gòu)二、中壓供電網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成形式2、構(gòu)成形式：分散供電：中壓網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成形式一般采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)國內(nèi)通常采用的中壓供電網(wǎng)絡(luò)為10kV、35kV兩個(gè)電壓等級(jí)。三、國內(nèi)城市軌道交通中壓網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀復(fù)習(xí)與思考城軌交通供電系統(tǒng)對(duì)電源有哪些要求？城軌交通供電系統(tǒng)的電源電壓等級(jí)有哪幾種？城市軌道交通供電系統(tǒng)為什么會(huì)產(chǎn)生諧波？如何治理？外部供電系統(tǒng)對(duì)城軌交通的供電方式有哪幾種？各有什么特點(diǎn)？城軌交通主動(dòng)變電所的位置應(yīng)該如何選擇？什么是中壓網(wǎng)絡(luò)？中壓網(wǎng)絡(luò)有哪些電壓等級(jí)？中壓網(wǎng)絡(luò)有哪些構(gòu)成形式？謝謝您的耐心聆聽specialreportandworksummary第X章XXXX模塊3

軌道交通供電繼電保護(hù)和微機(jī)保護(hù)3.1繼電保護(hù)的意義

一、城市軌道交通供電系統(tǒng)設(shè)置繼電保護(hù)的意義二、城市軌道交通供電系統(tǒng)繼電保護(hù)

三、繼電器的作用和符號(hào)一、城市軌道交通供電系統(tǒng)設(shè)置繼電保護(hù)的意義

城市軌道交通供電系統(tǒng)中包括一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)，總的來說一次系統(tǒng)比較簡單、更為直觀，設(shè)置上較為容易；而二次系統(tǒng)相對(duì)較為復(fù)雜，并且二次系統(tǒng)包括了大量的繼電保護(hù)裝置、自動(dòng)裝置和二次控制、顯示回路。繼電保護(hù)裝置就是在供電系統(tǒng)中用來對(duì)一次系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視、測量、控制和保護(hù)的設(shè)各，由微機(jī)系統(tǒng)、繼電器、電源系統(tǒng)等組成的一套專門的自動(dòng)裝置。為了確保城市軌道交通供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行，必須正確地設(shè)置繼電保護(hù)裝置。二、城市軌道交通供電系統(tǒng)繼電保護(hù)

1．城市軌道交通供電系統(tǒng)的工況(l)供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行這種狀況指系統(tǒng)中各種設(shè)備或線路均在其要求的狀態(tài)下進(jìn)行工作；各種信號(hào)、指示和儀表均工作在允許范圍內(nèi)。其含義是各種參數(shù)工作在規(guī)定或設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)；各開關(guān)設(shè)備均工作在所處模式所規(guī)定的極限狀態(tài)下。(2)供電系統(tǒng)的故障這種狀況指某些設(shè)備或線路出現(xiàn)了危及其本身或系統(tǒng)的安全運(yùn)行，并有可能使事態(tài)進(jìn)一步擴(kuò)大。(3)供電系統(tǒng)的異常運(yùn)行這種狀況指系統(tǒng)的正常運(yùn)行遭到了破壞，但尚未構(gòu)成故障。其含義是雖然系統(tǒng)仍然能工作，但已經(jīng)處于臨界狀態(tài)，不允許持續(xù)較長時(shí)間，電力人員應(yīng)必項(xiàng)及時(shí)處理。

2．供電系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的任務(wù)1)在城市軌道交通供電系統(tǒng)中運(yùn)行正常時(shí)，它應(yīng)能完整、安全地監(jiān)視各種設(shè)備的運(yùn)行狀況，為值班人員提供可靠的運(yùn)行信息。2)供電系統(tǒng)中發(fā)生故障時(shí)，它應(yīng)能自動(dòng)、迅速、有選擇性地切除故障部分，并能保證非故障部分繼續(xù)運(yùn)行。3)當(dāng)供電系統(tǒng)中出現(xiàn)異常運(yùn)行工作狀況時(shí)，它應(yīng)能及時(shí)、準(zhǔn)確地發(fā)出信號(hào)或警報(bào)，通知值班人員盡快做出及時(shí)處理。

不難看出，在城市軌道交通供電系統(tǒng)中裝設(shè)繼電保護(hù)裝置的主要作用是通過縮小事故范圍或預(yù)報(bào)事故的發(fā)生，來達(dá)到提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，并最大限度地保證供電的安全和不間斷。因此，在城市軌道交通供電系統(tǒng)中的繼電保護(hù)裝置就成了供電系統(tǒng)能否安全可靠運(yùn)行的不可缺少的重要組成部分。

3．繼電保護(hù)裝置的基本要求對(duì)繼電保護(hù)裝置的基本要求有四點(diǎn)：選擇性、靈敏性、速動(dòng)性和可靠性。實(shí)際上這四個(gè)要求主要是針對(duì)動(dòng)作于跳閘的繼電保護(hù)裝置而言的。(1)選擇性當(dāng)供電系統(tǒng)中發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置應(yīng)能有選擇性地將故障部分切除，也就是說僅將故障設(shè)備從系統(tǒng)中切除。也就是它應(yīng)該首先斷開距離故障點(diǎn)最近的斷路器，以保證系統(tǒng)中其他非故障部分能繼續(xù)正常運(yùn)行。

(2)靈敏性靈敏性指繼電保護(hù)裝置對(duì)故障和異常工作狀況的反應(yīng)能力。保護(hù)裝置靈敏與否，一般用靈敏度來衡量。保護(hù)裝置的靈敏度應(yīng)根據(jù)不利的運(yùn)行方式和故障類型進(jìn)行計(jì)算。靈敏度為被保護(hù)區(qū)發(fā)生短路時(shí)，流過保護(hù)安裝處的最小短路電流與保護(hù)裝置一次動(dòng)作電流的比值，即(3)速動(dòng)性速動(dòng)性是指保護(hù)裝置應(yīng)能盡快地切除短路故障?？s短切除故障的時(shí)間，就可以減輕短路電流對(duì)電氣設(shè)備的損壞程度，加快系統(tǒng)電壓的恢復(fù)，從而為電氣設(shè)備的自起動(dòng)創(chuàng)造了有利條件，同時(shí)還提高了發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性。故障的切除時(shí)間是指保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間與斷路器的跳閘時(shí)間之和。由于斷路器一經(jīng)選定，其跳閘時(shí)間就已確定，目前我國生產(chǎn)的斷路器跳閘時(shí)間均在0．02s以下。所以實(shí)現(xiàn)速動(dòng)性的關(guān)鍵是選用的保護(hù)裝置應(yīng)能快速動(dòng)作。

(4)可靠性保護(hù)裝置應(yīng)能正確地動(dòng)作，并隨時(shí)處于準(zhǔn)備狀態(tài)。為確保保護(hù)裝置動(dòng)作的可靠性，則要求保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)原理、整定計(jì)算、安裝調(diào)試要正確無誤；同時(shí)要求組成保護(hù)裝置的各元件的質(zhì)量要可靠、運(yùn)行維護(hù)要得當(dāng)、系統(tǒng)應(yīng)盡可能的簡化有效，以提高保護(hù)的可靠性。在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，相關(guān)保護(hù)設(shè)備應(yīng)及時(shí)準(zhǔn)確地動(dòng)作，其他保護(hù)設(shè)備不動(dòng)作；在系統(tǒng)正?；虺霈F(xiàn)瞬時(shí)性故障時(shí)，相關(guān)保護(hù)設(shè)備或其他保護(hù)設(shè)備應(yīng)不動(dòng)作。應(yīng)該動(dòng)作時(shí)，必須及時(shí)準(zhǔn)確地動(dòng)作，即不拒動(dòng)，也稱為信賴性；不應(yīng)該動(dòng)作時(shí)，相關(guān)保護(hù)設(shè)備或其他保護(hù)設(shè)備應(yīng)不動(dòng)作，也就是不誤動(dòng)，又稱安全性。正確動(dòng)作率為正確動(dòng)作率=4．繼電保護(hù)的基本原理及分類電力系統(tǒng)中的故障種類很多，但最為常見、危害最大的應(yīng)屬各種類型的短路事故。一旦出現(xiàn)短路故障，電流將急劇增大、電壓將急劇下降、電壓與電流之間的相位角將發(fā)生變化。同時(shí)還伴隨系統(tǒng)的振蕩，引起系統(tǒng)運(yùn)行的不穩(wěn)定。能夠區(qū)分正常運(yùn)行與故障、不正常運(yùn)行之間差別的可測參變量，原則上都可以構(gòu)成繼電保護(hù)的基本原理。繼電保護(hù)的常用區(qū)別特征是：電流、電壓、電流變化率、短路功率方向、阻抗、諧波等。繼電保護(hù)的分類如下：(1)按原理分電流變化的電流保護(hù)，有定時(shí)限過電流保護(hù)、反時(shí)限過電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)和零序電流保護(hù)、電流變化率和增量保護(hù)等；反映電壓變化的電壓保護(hù)，有過電壓保護(hù)和欠電壓保護(hù)；既反映電流的變化又反映電壓與電流之間相位角變化的方向過電流保護(hù)；反映電壓與電流之間比值，也就是反映短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處阻抗的距離保護(hù)；反映輸人電流與輸出電流之差的差動(dòng)保護(hù)，其中又分為橫聯(lián)差動(dòng)和縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)；用于反映系統(tǒng)中頻率變化的周波保護(hù)；專門用于反映變壓器內(nèi)部故障的氣體保護(hù)(瓦斯保護(hù))，其中又分為輕瓦斯和重瓦斯保護(hù)；專門用于反映變壓器溫度變化的溫度保護(hù)等。三、電源外線的一般設(shè)計(jì)原則4、對(duì)于電纜線路，引至同一電源變電所的兩回電源線路應(yīng)敷設(shè)在不同的電纜通路或同一通路的不同支架和管道內(nèi)。5、電纜（架空線）導(dǎo)體的輸送容量，應(yīng)根據(jù)主變壓器容量確定。6、電纜（架空線）線路工程設(shè)計(jì)應(yīng)考慮當(dāng)?shù)貧庀髼l件。7、電纜（架空線）的技術(shù)條件應(yīng)滿足運(yùn)行要求。8、電纜型式及導(dǎo)線截面積的計(jì)算應(yīng)根據(jù)不同環(huán)境溫度、敷設(shè)方式下的載流量等確定。9、電纜金屬外護(hù)套的感應(yīng)電壓應(yīng)滿足《電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50217)的相關(guān)要求。三、電源外線的一般設(shè)計(jì)原則10、電纜（架空線）線路應(yīng)滿足防雷要求。11、電纜（架空線）線路應(yīng)滿足防震要求。12、電纜線路應(yīng)滿足防蟻要求。13、電纜線路應(yīng)滿足防火要求。14、電纜在主變電所外敷設(shè)時(shí)，可以采用隨道內(nèi)、電纜溝、直埋、穿管等方式。15、電纜在主變電所內(nèi)敷設(shè)時(shí)，可以采用電纜支架等方式。16、電纜（架空線）線路不應(yīng)干擾線路附近通信設(shè)施的良好運(yùn)行，否則應(yīng)采取相應(yīng)措施。17、沿電纜線路敷設(shè)的光纖的技術(shù)性能應(yīng)滿足運(yùn)行要求。第三節(jié)變壓器氣體和差動(dòng)保護(hù)一、變壓器氣體保護(hù)在變壓器油箱內(nèi)常見的故障有繞組匝間或?qū)娱g絕緣破壞造成的短路，或高壓繞組對(duì)地絕緣破壞引起的單相接地。發(fā)生相間短路或單相接地故障時(shí)，故障點(diǎn)由短路電流或接地電容電流造成的電弧溫度很高，使附近的變壓器油及其他絕緣材料受熱分解產(chǎn)生大量氣體，并從油箱流向儲(chǔ)油柜上部。發(fā)生繞組的匝間或?qū)娱g短路時(shí)，局部溫度升高也會(huì)使油的體積膨脹，排除溶解在油內(nèi)的空氣，形成上升的氣泡；箱殼出現(xiàn)嚴(yán)重滲漏時(shí)，油面會(huì)不斷下降。氣體繼電器具有反映油箱內(nèi)油、氣狀態(tài)和運(yùn)行情況的功能，用它構(gòu)成的氣體保護(hù)能反映油箱內(nèi)的各種故障和不正常工作狀態(tài)。因此，氣體保護(hù)作為變壓器的主保護(hù)之一，被廣泛地應(yīng)用于800kV·A及以下的油浸式變壓器上。1．氣體繼電器的構(gòu)成和工作原理氣體繼電器是一種反應(yīng)氣體壓力大小的繼電器，安裝在油箱與儲(chǔ)油柜之間連接管的中部。為了使油箱內(nèi)的氣體能順利通過氣體繼電器而流向儲(chǔ)油柜，在安裝變壓器時(shí)，要求其頂蓋與水平面間有l(wèi)％-1．5％的坡度，使安裝繼電器的連接有2%-4％的坡度，均朝儲(chǔ)油柜方向向上傾斜，如圖3-11所示。保護(hù)原理：正常運(yùn)行時(shí)，繼電器的開口杯內(nèi)部充滿了油，開口杯因其自重抵消浮力后的力矩而處在上浮位置，固定在開口杯旁的磁鐵位于干簧觸點(diǎn)的上方，干簧觸點(diǎn)可靠斷開，輕瓦斯保護(hù)不動(dòng)作；擋板在彈簧的作用下處在正常位置，磁鐵遠(yuǎn)離干簧觸點(diǎn)，干簧觸點(diǎn)也是斷開的，重瓦斯保護(hù)也不動(dòng)作。由于采取了兩個(gè)干簧觸點(diǎn)串聯(lián)和用彈簧拉住擋板的措施，使重瓦斯保護(hù)具有良好的抗震性能。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時(shí)，所產(chǎn)生的少量氣體逐漸聚集在繼電器的上部，使繼電器內(nèi)的油面緩慢下降，油面降到低于開口杯，開口杯自重加上杯內(nèi)油重抵消浮力后的力矩將大于重錘自重抵消浮力后的力矩，使開口杯的位置隨著油面下降，磁鐵逐漸靠近干簧觸點(diǎn)，觸點(diǎn)到一定程度時(shí)觸點(diǎn)閉合，發(fā)出輕瓦斯動(dòng)作的信號(hào)。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，所產(chǎn)生的大量氣體形成從變壓器沖向儲(chǔ)油柜的強(qiáng)烈氣流，帶油的氣體直接沖擊著擋板，克服了彈簧的拉力使擋板偏轉(zhuǎn)，磁鐵迅速靠近午簧觸點(diǎn)，觸點(diǎn)閉合(重瓦斯保護(hù)動(dòng)作)起動(dòng)保護(hù)出口繼電器，使變壓器各側(cè)斷路器跳閘。2．氣體保護(hù)的接線氣體保護(hù)的原理接線圖如圖3-13所示。氣體繼電器KG的上觸點(diǎn)由開口杯控制，閉合后發(fā)出延時(shí)動(dòng)作信號(hào)。KG的下觸點(diǎn)由擋板控制，動(dòng)作后經(jīng)信號(hào)繼電器KS啟動(dòng)出口繼電器KCO，使變壓器各側(cè)斷路器跳閘。為了防止變壓器油箱內(nèi)部嚴(yán)重故障時(shí)油速不穩(wěn)定，造成重瓦斯觸點(diǎn)時(shí)通時(shí)斷而不能可靠跳閘，KCO采用帶自保持電流線圈的中間繼電器。為防止氣體保護(hù)在變壓器換油或氣體繼電器實(shí)驗(yàn)時(shí)誤動(dòng)作，出口回路設(shè)有切換片XB，將XB倒向電阻側(cè)，可使重瓦斯保護(hù)改為只發(fā)信號(hào)。氣體繼電器動(dòng)作后，在繼電器上部的排氣口收集氣體，檢查氣體的化學(xué)成分和可燃性，從而判斷出故障的性質(zhì)。二、變壓器差動(dòng)保護(hù)1．變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)l)變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)是利用比較變壓器兩側(cè)電流的幅值和相位的原理構(gòu)成的。把變壓器兩側(cè)的電流互感器按差接法接線，在正常運(yùn)行和外部故障時(shí)，流入繼電器的電流為兩側(cè)電流之差，其值接近為零，繼電器不動(dòng)作；在內(nèi)部故障時(shí)，流入繼電器的電流為兩側(cè)電流之和，其值為短路電流，繼電器動(dòng)作。由此可見，變壓器兩側(cè)電流互感器的接線正確與否，將直接影響到縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作可靠性。將亨相變壓器聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)的概念及其測試方法引入兩側(cè)電流互感器的接線，可以在投運(yùn)前有效地保證變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)電流回路的接線正確。圖文中，A、B、C表示相別；d、y表示電流互感器二次側(cè)接線形式；D、Y表示電流互感器一次側(cè)接線形式；表示變壓器一次側(cè)的電流互感器的變比；表示變壓器二次側(cè)的電流互感器的變比；表示變壓器自身的變比。2)三相聯(lián)結(jié)組與線圈同名端。由于變壓器的一、二次繞組被同一磁道所交鏈，故一、二次繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢有一定的極性關(guān)系，即當(dāng)一次繞組的某一端瞬時(shí)電位為正時(shí)，二次繞組也必有一電位為正的對(duì)應(yīng)端，這兩個(gè)對(duì)應(yīng)的同極性端點(diǎn)稱為同名端。3)變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)電流回路的接線特點(diǎn)。在電力系統(tǒng)中，雙繞組變壓器通常采用Yd11的接線方式，如圖5-14a所示，因此，兩側(cè)電流的相位不一致，d側(cè)(就是二次側(cè)電流互感器的D側(cè))電流比Y側(cè)電流超前。按照縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的構(gòu)成原理，在正常運(yùn)行和變壓器外部故障的情況下，必須保證流人差動(dòng)繼電器的電流接近于零。為此，兩側(cè)CT(電流互感器)應(yīng)采取相應(yīng)的接線方式，變壓器Y側(cè)的CT采用Yd11接線，即滯后變壓器一次側(cè)；而變壓器d側(cè)的CT采用Yy12接線，即CT二次側(cè)的電流超前變壓器一次側(cè)。對(duì)Yd11接線的變壓器，當(dāng)兩側(cè)的CT采用上述接線方式后，即可認(rèn)為已消除了由于相位差的影響而出現(xiàn)的不平衡電流。同時(shí)，也可以認(rèn)為能夠避免由于電流回路接線不當(dāng)而引起的保護(hù)誤動(dòng)。Yd11變壓器兩側(cè)CT的接線方式及向量關(guān)系如圖3-14b、c所示。2．主變壓器差動(dòng)保護(hù)主變壓器是電力系統(tǒng)中十分重要的設(shè)備，它的故障將給供電可靠性和系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來嚴(yán)重影響，特別是大型主變壓器更是很貴重的設(shè)備。變壓器內(nèi)部的某些故障如匝間短路、鐵心絕緣損壞等，雖然最初故障電流較小，但對(duì)于油浸式變壓器，產(chǎn)生的電弧將引起變壓器內(nèi)部的絕緣油分解，產(chǎn)生可燃性氣體，嚴(yán)重時(shí)引起噴油或爆炸。為避免主變壓器事故的擴(kuò)大，要求變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)應(yīng)迅速切斷電，使其退出運(yùn)行。主變壓器的過電流保護(hù)具有一定時(shí)限，動(dòng)作不夠迅速，變壓器速斷保護(hù)雖動(dòng)作迅速，但動(dòng)作電流整定較大，對(duì)于輕微的內(nèi)部故障不能反映。而且在變壓器內(nèi)部，靠近二次側(cè)出線處還存在“死區(qū)”(速斷保護(hù)不到的地方)。因此規(guī)定，對(duì)于大容量的主變壓器應(yīng)裝設(shè)電流差動(dòng)保護(hù)。(1)電流差動(dòng)保護(hù)的原理(2)電流差動(dòng)保護(hù)的接線方式實(shí)際上大容量高電壓的變壓器通常按Yd接線，即高壓側(cè)接成星形、低壓側(cè)接成三角形，(3)不平衡電流產(chǎn)生的原因和消除方法l)由變壓器兩側(cè)電流相位不同而產(chǎn)生的不平衡電流。2)由計(jì)算變比與實(shí)際變比不同而產(chǎn)生的不平衡電流。CT的變比是標(biāo)準(zhǔn)化的，600/5,800/5,1000/5,1200/5。因此產(chǎn)生不平衡電流。消除方法是利用差動(dòng)繼電器的平衡線圈進(jìn)行磁補(bǔ)償，4．差動(dòng)保護(hù)的運(yùn)行注意事項(xiàng)一是差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，主變壓器跳閘后，應(yīng)查明原因或進(jìn)行內(nèi)部檢查，確無異常時(shí)，方可送電。二是停電工作中，若涉及差動(dòng)回路，則其投運(yùn)時(shí)應(yīng)接信號(hào)。同時(shí)要對(duì)它進(jìn)行多角度試驗(yàn)和測量不平衡電壓值。在確保無異常時(shí)，方可投入使用。第四節(jié)幾種常用的繼電保護(hù)

一、限時(shí)過電流保護(hù)系統(tǒng)中發(fā)生短路時(shí)，其特征之一就是線路中的電流劇增。過電流保護(hù)就是利用這一特征在電流增長到超過事先按最大負(fù)載電流整定的數(shù)值而引起動(dòng)作的一種保護(hù)裝置。限時(shí)過電流保護(hù)的種類按時(shí)限特性可分為定時(shí)限過電流保護(hù)和反時(shí)限過電流保護(hù)。1．反時(shí)限過電流保護(hù)：繼電保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間與短路電流的大小有關(guān)，短路電流越大，動(dòng)作時(shí)間越短；短路電流越小，動(dòng)作時(shí)間越長，這種保護(hù)就叫做反時(shí)限過電流保護(hù)。2．定時(shí)限過電流保護(hù)：繼電保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間與短路電流的大小無關(guān)，時(shí)間是恒定的，時(shí)間是靠時(shí)間繼電器的整定來獲得的。時(shí)間繼電器在一定范圍內(nèi)是連續(xù)可調(diào)的，這種保護(hù)方式就稱為定時(shí)限過電流保護(hù)。保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間：只決定于時(shí)間繼電器的預(yù)先整定時(shí)間，而與被保護(hù)回路的短路電流大小無關(guān)，所以這種過電流保護(hù)稱為定時(shí)限過電流保護(hù)。(l)電流的整定過電流保護(hù)裝置中的電流繼電器動(dòng)作電流的整定原則，是按照躲過被保護(hù)線路中可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流來考慮的。也就是只有在被保護(hù)線路故障時(shí)才啟動(dòng)，而在最大負(fù)荷電流出現(xiàn)時(shí)不應(yīng)動(dòng)作。為此必須滿足以下兩個(gè)條件：1)在正常情況下，出現(xiàn)最大負(fù)荷電流時(shí)(電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和自啟動(dòng)電流以及用戶負(fù)荷的突增和線路中出現(xiàn)的尖峰電流等)不應(yīng)動(dòng)作。即式中，是過電流保護(hù)繼電器的一次動(dòng)作電流；是最大負(fù)荷電流；是電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)系數(shù)。

2)保護(hù)裝置在外部故障切除后應(yīng)能可靠地返回。因?yàn)槎搪冯娏飨Ш?，保護(hù)裝置有可能出現(xiàn)最大負(fù)荷電流，為保證選擇性，已動(dòng)作的電流繼電器在這時(shí)應(yīng)當(dāng)返回。因此保護(hù)裝置的一次返回電流應(yīng)大于最大負(fù)荷電流。(2)動(dòng)作時(shí)限的整定原則為使過電流保護(hù)具有一定的選擇性，各相鄰元件的過電流保護(hù)應(yīng)具有不同的動(dòng)作時(shí)間。在線路、、的靠近電源端分別裝有過電流保護(hù)裝置1、2、3，如圖3-18所示。當(dāng)D1點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，短路電流由電源提供并流過保護(hù)裝置1、2、3，當(dāng)短路電流大于它們的整定值時(shí)，各套保護(hù)裝置均起動(dòng)。但按選擇性的要求，應(yīng)只由保護(hù)裝置3(離故障點(diǎn)最近)動(dòng)作于跳閘。在故障切除后，保護(hù)裝置1、2返回。因此就必須使保護(hù)裝置2的動(dòng)作時(shí)間較保護(hù)裝置1長一些；而保護(hù)裝置3又要比保護(hù)裝置2長一些，并依次類推，即階梯性時(shí)限特性：各級(jí)保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)限是由末端向電源端逐級(jí)增大的。也就是越靠近電源端，保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限越長，如階梯一樣，故稱為階梯性時(shí)限特性。各級(jí)之間的時(shí)限均差一個(gè)固定的數(shù)值，稱為時(shí)限級(jí)差。對(duì)于定時(shí)限過電流保護(hù)的時(shí)限級(jí)差一般為0．5s；對(duì)于反時(shí)限的時(shí)限級(jí)差一般為0．7s。越靠近電源端，線路的阻抗越小，短路電流將越大，而保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間越長。

(3)過電流保護(hù)的保護(hù)范圍：過電流保護(hù)可以保護(hù)設(shè)備的全部，也可以保護(hù)線路的全長，還可以作為相鄰下一級(jí)線路穿越性故障的后備保護(hù)。階梯性時(shí)限特性：各級(jí)保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)限是由末端向電源端逐級(jí)增大的。也就是越靠近電源端，保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限越長，如階梯一樣，故稱為階梯性時(shí)限特性。各級(jí)之間的時(shí)限均差一個(gè)固定的數(shù)值，稱為時(shí)限級(jí)差。對(duì)于定時(shí)限過電流保護(hù)的時(shí)限級(jí)差一般為0．5s；對(duì)于反時(shí)限的時(shí)限級(jí)差一般為0．7s。越靠近電源端，線路的阻抗越小，短路電流將越大，而保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間越長。

(3)過電流保護(hù)的保護(hù)范圍：過電流保護(hù)可以保護(hù)設(shè)備的全部，也可以保護(hù)線路的全長，還可以作為相鄰下一級(jí)線路穿越性故障的后備保護(hù)。二、電流速斷保護(hù)電流速斷保護(hù)是一種無時(shí)限或略帶時(shí)限動(dòng)作的電流保護(hù)。它能在最短的時(shí)間內(nèi)迅速切除短路故障，減小故障持續(xù)時(shí)間，防止事故擴(kuò)大。電流速斷保護(hù)又分為瞬時(shí)電流速斷保護(hù)和略帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)兩種。電流速斷保護(hù)簡單可靠，完全依靠短路電流的大小來確定保護(hù)是否需要啟動(dòng)。它是按一定地點(diǎn)的短路電流來獲得選擇性動(dòng)作，動(dòng)作的選擇性能夠保證，動(dòng)作的靈敏性能夠滿足要求，整定調(diào)試準(zhǔn)確和方便。瞬時(shí)電流速斷保護(hù)與過電流保護(hù)的區(qū)別在于它（瞬時(shí)電流速斷保護(hù)）的動(dòng)作電流值不是躲過最大負(fù)荷電流，而是必須大于保護(hù)范圍外部短路時(shí)的最大短路電流。即按躲過被保護(hù)線路末端可能產(chǎn)生的三相最大短路電流來整定。從而使速斷保護(hù)范圍被限制在被保護(hù)線路的內(nèi)部，從整定值上保證了選擇性，因此可以瞬時(shí)跳閘。當(dāng)在被保護(hù)線路外部發(fā)生短路時(shí)，它不會(huì)動(dòng)作，所以不必考慮返回系數(shù)。由于只有當(dāng)短路電流大于保護(hù)裝置的動(dòng)作電流時(shí)，保護(hù)裝置才能動(dòng)作，所以瞬時(shí)電流速斷保護(hù)不能保護(hù)設(shè)備的全部，也不能保護(hù)線路的全長，而只能保護(hù)線路的一部分。當(dāng)線路故障時(shí)，瞬時(shí)電流速斷保護(hù)動(dòng)作，運(yùn)行人員根據(jù)其保護(hù)范圍較小這一特點(diǎn)，可以判斷故障發(fā)生在線路首端，并且靠近保護(hù)安裝處；如為雙電源供電線路，則由兩側(cè)的瞬時(shí)電流速斷保護(hù)同時(shí)動(dòng)作或同時(shí)都不動(dòng)作，可判斷故障發(fā)生在線路的中間部分。三、略帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)瞬時(shí)電流速斷保護(hù)最大的優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)作迅速，但只能保護(hù)線路的首端。而定時(shí)限過電流保護(hù)雖能保護(hù)線路的全長，但動(dòng)作時(shí)限太長。因此，常用略帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)來消除瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的“死區(qū)”，要求略帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)能保護(hù)全線路。這樣，當(dāng)下一段線路始端發(fā)生短路時(shí)，保護(hù)也會(huì)啟動(dòng)。為了保證選擇性的要求，須使其動(dòng)作時(shí)限比下一段線路的瞬時(shí)電流速斷保護(hù)大一個(gè)時(shí)限級(jí)差，其動(dòng)作電流也要比下一段線路瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流大一些。略帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)可作為被保護(hù)線路的主保護(hù)。四、三段式過電流保護(hù)裝置一般情況下，為了對(duì)線路進(jìn)行可靠而有效的保護(hù)，也常把瞬時(shí)電流速斷保護(hù)(或略帶時(shí)限的電流速斷保護(hù))和定時(shí)限過電流保護(hù)相配合構(gòu)成兩段式電流保護(hù)。對(duì)于第一段電流保護(hù)，究竟采用瞬時(shí)電流速斷保護(hù)，還是采用略帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)，可由具體情況確定。如用在線路和變壓器組接線，以采用瞬時(shí)電流速斷保護(hù)為佳。也就是說，其保護(hù)范圍可保護(hù)到線路全長并延伸到變壓器高壓側(cè)。這時(shí)的電流保護(hù)可以作為主保護(hù)；第二段一般均采用定時(shí)限過電流保護(hù)作為后備保護(hù)，其保護(hù)范圍含線路和變壓器組的全部。通常在被保護(hù)線路較短時(shí)，第一段電流保護(hù)均采用略帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)作為主保護(hù)；第二段采用定時(shí)限過電流保護(hù)作為后備保護(hù)。采用三段式電流保護(hù)時(shí)，任何一段保護(hù)都作用于三相斷路器。五、零序電流保護(hù)電力系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)或變壓器的中性點(diǎn)運(yùn)行方式有中性點(diǎn)不接地、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地和中性點(diǎn)直接接地三種方式。10kV系統(tǒng)采用的是中性點(diǎn)不接地的運(yùn)行方式。系統(tǒng)運(yùn)行正常時(shí)，三相是對(duì)稱的，三相對(duì)地間均勻分布有電容。在相電壓作用下，每相都有一個(gè)超前的電容電流流人地中。這三個(gè)電容電流數(shù)值相等、相位相差，其和為零，中性點(diǎn)電位為零。理論上對(duì)于三相對(duì)稱系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)中任何處的三倍零序電流滿足當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)非全相運(yùn)行或斷路器三相觸頭不同時(shí)合閘時(shí)，零序電流就不為零，而在系統(tǒng)正常運(yùn)行、過負(fù)荷、振蕩和相間短路時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)零序電流，保護(hù)不動(dòng)作。零序電流保護(hù)的元件：有零序電流互感器(也可以用零序電流濾波器)和零序電流繼電器。它們可安裝在任何地方，一般對(duì)于架空線路采用零序電流濾波器，對(duì)于電纜則采用零序電流互感器。零序電流保護(hù)也分為無時(shí)限電流速斷、帶時(shí)限電流速斷和零序過電流保護(hù)。直流牽引供電系統(tǒng)模型可描述為一個(gè)多直流電流供電系統(tǒng)，當(dāng)短路發(fā)生時(shí)，其等效回路為兩個(gè)直流電源和電阻、電感的串聯(lián)回路，如圖3-19所示。根據(jù)電路原理，有式中，L是回路的等效電感；R是系統(tǒng)的等效電阻。七、過負(fù)荷保護(hù)過負(fù)荷保護(hù)是為防御變壓器因過負(fù)荷造成異常運(yùn)行而裝設(shè)的。對(duì)于三相系統(tǒng)而言，由于大多數(shù)情況下，都是三相對(duì)稱的，故過負(fù)荷保護(hù)只要接入一相電流，通過電流繼電器就可以實(shí)現(xiàn)，并經(jīng)過一定的延時(shí)作用于信號(hào)，告知值班人員。通常配電線路、變壓器等均設(shè)置過負(fù)荷保護(hù)。對(duì)于變壓器而言，保護(hù)裝置的動(dòng)作電流應(yīng)躲過變壓器的額定電流。需要注意的是：過電流保護(hù)和過負(fù)荷保護(hù)是有顯著區(qū)別的：一是整定動(dòng)作值不同，二是動(dòng)作時(shí)間不同。過負(fù)荷保護(hù)的定值比過電流保護(hù)的定值要低得多，但要大于正常負(fù)荷(通常選取一個(gè)系數(shù))，防止設(shè)備過負(fù)荷運(yùn)行，而且為了躲過設(shè)備起動(dòng)電流還要加入一定的延時(shí)，防止因瞬暫態(tài)造成過負(fù)荷保護(hù)誤動(dòng)。當(dāng)某種原因使過電流保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，過負(fù)荷保護(hù)還可作為過電流保護(hù)的后備保護(hù)。當(dāng)然二者之間的相同點(diǎn)是：都是以電流的變化作為動(dòng)作與否的依據(jù)。第五節(jié)直流牽引供電系統(tǒng)的保護(hù)方式直流牽引供電系統(tǒng)保護(hù)裝置的主要功能是為了防止列車接觸線上的短路和過負(fù)荷現(xiàn)象，保護(hù)算法和定值整定應(yīng)躲過列車線路上的正常操作，如列車加速等所引起的電壓、電流的波動(dòng)值，這一點(diǎn)與交流保護(hù)裝置有很大的區(qū)別?？偟膩碚f，直流保護(hù)裝置應(yīng)具有以下保護(hù)功能：大電流保護(hù)、電流上升值保護(hù)、電流變化率di/dt保護(hù)、定時(shí)限過電流保護(hù)、欠電壓保護(hù)、電纜溫度保護(hù)等。此外，直流保護(hù)裝置也應(yīng)具有交流微機(jī)保護(hù)測控的很多功能，如電壓電流的測量顯示、事件的存儲(chǔ)、功率能量的測量以及與后臺(tái)機(jī)的通信功能等。一、直流速斷保護(hù)直流速斷保護(hù)即最大電流保護(hù)，如圖3-20所示，只要設(shè)置電流動(dòng)作值和動(dòng)作延時(shí)時(shí)間即可，在一般情況下，可設(shè)置為零，它的單位為ms，可以以0.1ms的分辨率進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到快速跳閘的目的。速斷保護(hù)的動(dòng)作條件是：電流超過且持續(xù)的時(shí)間超過。它是直流斷路器本身自帶的一種大電流脫扣保護(hù)。二、電流上升值保護(hù)當(dāng)保護(hù)裝置安裝點(diǎn)附近發(fā)生短路故障時(shí)，裝置檢測到的電流上升率將會(huì)很大，因此可利用電流的上升變化量作為判據(jù)，在短路電流未達(dá)到它的最大峰值以前判斷出故障并跳閘，從而更加有效地保護(hù)整個(gè)供電系統(tǒng)和列車的安全運(yùn)行。四、定時(shí)限過電流保護(hù)(直流過電流保護(hù))當(dāng)直流線路發(fā)生長時(shí)間的非正常的電流增大時(shí)，可以設(shè)置定時(shí)限過電流保護(hù)，它有兩個(gè)定值：過電流定值I和過電流延時(shí)時(shí)間定值。保護(hù)原理：謝謝您的耐心聆聽specialreportandworksummary第X章XXXX模塊4

高壓電氣設(shè)備4.1概述一、變壓器基礎(chǔ)知識(shí)二、城市軌道交通供電系統(tǒng)干式變壓器三、城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)整流器四、變壓器的運(yùn)行與維護(hù)牽引供電系統(tǒng)：牽引變電所將三相高壓交流電變成適合電動(dòng)車輛應(yīng)用的低壓直流電。饋電線再將牽引變電所的直流電送到接觸網(wǎng)上，電動(dòng)車輛通過其受流器與接觸網(wǎng)的直接接觸而獲得電能低壓供配電電系統(tǒng)：提供車站和區(qū)間各類照明、扶梯、風(fēng)機(jī)、水泵等動(dòng)力機(jī)械設(shè)備電源和通信、信號(hào)、自動(dòng)化等設(shè)備電源，由降壓變電所和動(dòng)力照明配電線路組成。城市軌道交通內(nèi)部供電系統(tǒng)牽引供電系統(tǒng)低壓供配電電系統(tǒng)城市軌道交通內(nèi)部供電系統(tǒng)城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)構(gòu)成示意圖

高壓供電系統(tǒng)城市電網(wǎng)牽引供電系統(tǒng)牽引變電所回流線饋線接觸網(wǎng)軌道主變電所三相交流直流

牽引變電所是城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)的核心，它負(fù)擔(dān)對(duì)電動(dòng)列車直流電能的供應(yīng)，它的站位設(shè)置，容量大小，需根據(jù)所采用的車輛形式、車流密度、列車編組，經(jīng)過牽引供電計(jì)算，經(jīng)多方案比選確定。牽引變電所有兩種形式：戶內(nèi)式變電所和戶外式箱式變電所，前者適宜地下線路，后者適宜地面線路。牽引變電所的類型和原理牽引變電所的電源一般來自電力系統(tǒng)的區(qū)域變電所，牽引變電所的任務(wù)就是將電力系統(tǒng)提供的三相工頻交流電變?yōu)闋恳玫碾娔堋８鶕?jù)牽引制式的不同，牽引變電所又分為直流牽引變電所和交流牽引變電所。根據(jù)不同的牽引制式，變電所內(nèi)完成相應(yīng)的變壓、變相、變流作用。目前我國的牽引變電所主要有電氣化鐵路的單相工頻交流制牽引變電所和城市軌道交通系統(tǒng)（地鐵、輕軌）的直流牽引變電所。直流牽引變電所從雙電源受電，經(jīng)整流機(jī)組變壓器降壓，分相后，按一定整流接線方式由大功率硅整流器把三相交流電變換為與直流牽引網(wǎng)相應(yīng)電壓等級(jí)的直流電，向電動(dòng)車組供電。直流牽引變電所間距離僅幾千米，一般不設(shè)分區(qū)所和開閉所。

在牽引變電所內(nèi)通過整流變壓器將AC35kV降到AC1180V，經(jīng)整流器轉(zhuǎn)換成DC1500V向接觸網(wǎng)供電。牽引變電所內(nèi)，由整流變壓器和整流器組成整流機(jī)組。整流機(jī)組介紹196

直流供電盤饋電斷路器

接觸網(wǎng)上網(wǎng)隔離開關(guān)

變壓器/整流器饋電線路整流變壓器/整流器連接圖

35kV斷路器

整流變壓器整流柜直流斷路器197

變壓器是利用電磁感應(yīng)定律把一種電壓等級(jí)的交流電能轉(zhuǎn)換成同頻率的另一種電壓等級(jí)的交流電能。

變壓器的主要部件是鐵芯和套在鐵芯上的兩個(gè)繞組。兩繞組只有磁耦合沒電聯(lián)系。在一次側(cè)繞組中加上交變電壓，產(chǎn)生交鏈一、二次側(cè)繞組的交變磁通，在兩繞組中分別感應(yīng)電動(dòng)勢。注:只要一、二次側(cè)繞組的匝數(shù)不同，就能達(dá)到改變壓的目的。（一）變壓器的工作原理

簡單地說:變壓器就是按照“動(dòng)電生磁，動(dòng)磁生電”的電磁感應(yīng)原理制成的。

變壓器在傳遞電能的過程中，一、二次側(cè)的電功率基本相等。當(dāng)兩側(cè)電壓不等時(shí)，兩側(cè)電流勢必不等，高壓側(cè)的電流小，低壓側(cè)的電流大，故變壓器在改變電壓的同時(shí)，也改變電流。K為變比

為了適應(yīng)不同的使用目的和工作條件，變壓器有許多類型，且各種類型的變壓器在結(jié)構(gòu)上、性能上差異也很大。變壓器有許多分類方法。1.按用途分：(1)電力變壓器：用于輸、配電系統(tǒng)的升、降電壓及配電變壓器。配電變壓器升壓變壓器降壓變壓器（二）變壓器的分類(2)特種變壓器：如電爐變壓器、整流變壓器等。

(3)儀用變壓器：如電壓互感器、電流互感器、用于測量儀表和繼電保護(hù)裝置。電壓互感器電流互感器電爐變壓器12脈整流變壓器(4)試驗(yàn)變壓器：能產(chǎn)生高壓，對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行高壓試驗(yàn)。

2.按相數(shù)分：干式試驗(yàn)變壓器

高壓試驗(yàn)變壓器

串聯(lián)諧振試驗(yàn)變壓器

(1)單相變壓器：用于單相負(fù)荷和三相變壓器組。(2)三相變壓器：用于三相系統(tǒng)的升、降電壓。(3)多相變壓器：用于多相系統(tǒng)的升、降電壓。3.按繞組形式分：

(1)雙繞組變壓器：用于連接電力系統(tǒng)中的兩個(gè)電壓等級(jí)。

(2)三繞組變壓器：一般用于電力系統(tǒng)區(qū)域變電站中，連接三個(gè)電壓等級(jí)。

(4)自耦變電器：用于連接不同電壓的電力系統(tǒng)。也可做為普通的升壓或降后變壓器用。

(3)多繞組變壓器：用于電力系統(tǒng)中一種電壓等級(jí)輸入變換得到多種不同電壓等級(jí)。如分裂變壓器。

4.按冷卻方式分：

(1)干式變壓器：依靠空氣對(duì)流進(jìn)行冷卻，一般用于局部照明、電子線路等小容量變壓器。(2)油浸式變壓器：依靠油作冷卻介質(zhì)、如油浸自冷、油浸風(fēng)冷、油浸水冷、強(qiáng)迫油循環(huán)等。5.按鐵芯形式分：(1)芯式變壓器：用于高壓的電力變壓器。

(2)殼式變壓器：用于大電流的特殊變壓器，如電爐變壓器、電焊變壓器；或用于電子儀器及電視、收音機(jī)等的電源變壓器。

6.按容量分：按電力部門的相關(guān)規(guī)定:630KVA以下為小型變壓器；800--6300KVA為中小型變壓器；8000--63000KVA為大型變壓器；90000KVA及以上為特大型變壓器；7.按中性點(diǎn)絕緣水平分為：全絕緣和半絕緣變壓器。8.按繞組導(dǎo)線材料分為：銅線和鋁線變壓器。

9.按結(jié)構(gòu)分為:全密封、非晶合金、調(diào)容、防雷、預(yù)裝箱式、組合式、柱上單相、地下、超導(dǎo)變壓器等。10.按調(diào)壓方式分為：有載調(diào)壓和無勵(lì)磁調(diào)壓變壓器。有載調(diào)壓變壓器無勵(lì)磁調(diào)壓變壓器三、變壓器的型號(hào)表示型號(hào)

型號(hào)表示一臺(tái)變壓器的結(jié)構(gòu)、額定容量、電壓等級(jí)、冷卻方式等內(nèi)容，表示方法為

如OSFPSZ-250000/220表明自耦三相強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷三繞組銅線有有載調(diào)壓，額定容量250000kVA，高壓額定電壓220kV電力變壓器。1、變壓器的構(gòu)造:

1—信號(hào)溫度計(jì)；2—銘牌；3—呼吸器；4—油枕；5—油標(biāo)；6—安全氣道；7—?dú)怏w繼電器；8—高壓套管；9—低壓套管；10—分接開關(guān)；11—油箱；12—鐵心；13—繞組；14—放油閥；15—小車；16—接地端子

變壓器的最主要部件由鐵芯與繞組兩部分構(gòu)成。鐵芯和繞組裝配在一起稱為器身。如圖所示:油浸式電力變壓器結(jié)構(gòu)（四）變壓器的結(jié)構(gòu)與參數(shù)

鐵芯是變壓器的主磁路，又作為繞組的支撐骨架。變壓器的一次繞組和二次繞組都繞在鐵芯上。它主要由鐵芯柱、鐵軛和緊固件組成。如圖所示:鐵芯柱鐵軛緊固件作用是:固定繞組。作用是:使磁路閉合。作用是:使鐵芯不松動(dòng)。

為了提高導(dǎo)磁性能和減少鐵損，鐵芯多采用含硅量約為5%，厚度為0.23～0.35mm或0.5mm，兩面涂絕緣漆或氧化處理的冷軋硅鋼片疊裝而成。1.鐵芯簡介

按繞組套入鐵芯柱的形式、結(jié)構(gòu)型式和工藝特點(diǎn)，變壓器的鐵芯主要分為芯式、殼式、漸開線式和成型卷片式等。(1)芯式變壓器

芯式變壓器的一、二次繞組套裝在鐵芯的兩個(gè)鐵芯柱上，如圖所示。

芯式變壓器的特點(diǎn):結(jié)構(gòu)和工藝比較簡單，有較多的空間裝設(shè)絕緣，裝配較容易，廣泛應(yīng)用于容量大、電壓高的變壓器，電力變壓器均采用芯式結(jié)構(gòu)。（2）殼式變壓器

殼式變壓器的鐵芯包圍繞組的上下和側(cè)面，如圖所示。

殼式變壓器的特點(diǎn):這種結(jié)構(gòu)機(jī)械強(qiáng)度好，鐵芯容易散熱，但制造工藝復(fù)雜，高壓繞組與鐵芯柱的距離較近，絕緣也比較困難，用銅量較多。小型干式變壓器多采用，此外，還通常應(yīng)用于電壓很低而電流很大的特殊場合。例如，電爐用變壓器，由于這時(shí)巨大的電流流過繞組將使繞組上受到巨大的電磁力，鐵殼式結(jié)構(gòu)可以加強(qiáng)對(duì)繞組的機(jī)械支撐，使能承受較大的電磁力。（3）鐵芯的裝配

根據(jù)鐵芯柱與鐵軛在裝配方面的不同，鐵芯可分為對(duì)接式和疊接式兩種。(1)對(duì)接式

對(duì)接式是先將鐵芯柱和鐵軛分別疊裝和夾緊，然后再將它們對(duì)接在一起，用特殊的緊固件夾緊。(2)疊接式

疊接式是將鐵芯柱和鐵軛的硅鋼片一層一層疊裝，各層硅鋼片的排列互不相同，疊裝之后，各層的接縫不在同一點(diǎn)，如圖所示。奇數(shù)層偶數(shù)層奇數(shù)層偶數(shù)層單相四片鐵芯交疊方法三相六片鐵芯交疊方法繞組--變壓器的電路（1）繞組簡介

繞組是變壓器傳遞交流電能的電路部分，一般用絕緣扁銅(鋁)線或絕緣圓銅(鋁)線在繞線模上繞制而成。變壓器中，工作電壓高的繞組稱為高壓繞組，工作電壓低的繞組稱為低壓繞組。（2）繞組的分類

根據(jù)高、低壓繞組的相對(duì)位置、形狀不同，以及在繞組鐵芯柱上排列方式不同，可分為同心式和交疊式兩種。1)同心式繞組

高壓繞組和低壓繞組均做成圓筒形，然后同心地套在鐵芯柱上。為減少繞組與鐵芯間絕緣距離，通常低壓繞組在里面，高壓繞組在外面，兩繞組中間加絕緣紙筒絕緣，如圖所示。同心式繞組的幾種基本形式(1)圓筒式繞組:一般用于三相容量在630KVA以下，電壓不超過15KV的變壓器的高、低壓繞組。(2)螺旋式繞組:一般用于容量在800KVA以上，電壓在35KV以下的三相變壓器的大電流繞組。(3)連續(xù)式繞組:應(yīng)用范圍較大，它的機(jī)械強(qiáng)度高，散熱條件好，一般用于三相容量在630KVA以上，電壓為3～110KV的變壓器繞組。(4)糾結(jié)式繞組:焊頭多，繞制費(fèi)時(shí)，一般用于三相容量在6300KVA以上，電壓在110KV以上的變壓器的繞組。(2)交疊式繞組—餅式繞組

高壓繞組和低壓繞組均作成若干個(gè)圓餅狀，沿著鐵芯柱的高度交疊地排列放置，為了減少絕緣距離，通常低壓繞組靠近鐵軛(最下層和最上層)，如圖所示。交疊式繞組的特點(diǎn):

交疊式繞組具有漏抗小、機(jī)械強(qiáng)度高，引出線的布置和焊接都比較方便，多用在低電壓，大電流的電焊、電爐變壓器以及殼式變壓器中。油箱及變壓器油

油箱是變壓器的外殼。箱內(nèi)裝有變壓器油、鐵芯和繞組，油箱側(cè)壁有冷卻用的管子（散熱器或冷卻器）。油箱主要作用是保護(hù)鐵芯和繞組不受外力作用而損壞及避免受潮，同時(shí)通過變壓器油把鐵芯和繞組產(chǎn)生的熱量散發(fā)出去，如圖所示。變壓器油箱主要有兩種形式:平頂油箱和拱頂油箱。平板式——小容量排管式——

較大容量散熱氣式——大容量強(qiáng)迫油循環(huán)—大容量1.平頂油