(二)复线区段
和单线区段一样,复线区段也可采用单边供电和双边供电。但由于复线双边供电分区亭设备复杂,对接触网短路故障的保护十分困难,故目前我国只采用复线单边供电。
1.单边末端并联供电:由于复线区段牵引变电所同一侧的上、下行接触网均供同相电,以图1一7所示的相序为例,故可在接触网供电分段的末端用分区亭中的断路器连接起来,形成单边末端并联供电。
单边末端并联供电时,电力机车由上、下行接触网两线路并联供电,使分配到每条接触网中的电流减小,从而使接触网中的电压损失和电能损失显著减小,故目前普遍采用此种方式。
此种方式的缺点是分区亭设备复杂,如果再考虑相邻变电所故障时进行越区供电等情况,分区亭需设4台断路器,除两台作末端并联用外,另外两台将相邻变电所两供电臂接触网相连,如图1一8所示。这就增加了运营维修的工作量,故在实际运行中往往不投人断路器,形成单边分开供电。
2.单边全并联供电:单边全并联供电是近年来采用的一项新技术。单边全并联供电是在每个车站利用柱上负荷开关将上、下行接触网并联,形成如图1一9所示的并联网络。并联负荷开关可以自动投切,也可以经设于车站的远动终端RTU由电力调度控制。
单边全并联供电方式比末端并联电更能有效地减小接触网阻抗,降低接触网
电压损失和电能损失;另一方面又能对接触网的短路故障进行有效的保护,即当接触网短路故障时,牵引变电所两馈线断路器自动跳闸,接触网瞬时失电,负荷开关随即自动断开,上、下行接触网分开,此时,通过变电所的故障判断装置确定其故障线路,而非故障线路即刻自动重合送电。如果是瞬消性故障,两条线路分别送电成功后,负荷开关自动重合,又恢复到全并联供电方式。
思考题:
1、电力系统是指____________、___________、____________、____________组成的整体。
答:电力系统是指发电、送电、变电和用电组成的整体。
2、电力网简称____________。由____________、____________和____________组成。
答:电力网简称电网,由输电线路,配电线路和变电所组成。 3、配电线路的作用是______________________。
答:配电线路的作用是分配电能。
4、变电所除具有变换电压的作用外,还具有____________、____________和____________以及____________的作用。
答:变电所除具有变换电压的作用外,还具有集中电能、分配电能和控制电能以及调整电压的作用。
5、牵引供电是指____ 的供电形式。 答:牵引供电是指拖动车辆运输所需电能的供电形式。
6、牵引供电系统目前采用____________、____________、____________、____________几种制式。
答:牵引供电系统目前采用直流制、低频单相交流制、三相交流制、工频单相交流制几种制式。
7、牵引变电所的作用是____________,并将三相电源转换为____________,然后通过馈电线分配给________ ____。
答:牵引变电所的作用是降压,并将三相电源转换成两个单相电源,然后通过馈电线分别供电给牵引变电所两侧的接触网。
8、牵引网是由____________、____________、____________、____________组成的双导线供电系统。
牵引网是由馈电线、接触网、钢轨、回流线组成的双导线供电系统。 9、电气化铁道牵引供电属于____________负荷。 答:电气化铁道牵引供电属于一级负荷
10、牵引变电所的供电方式有_______ _____、_______ _____、____________三种。
答:牵引变电所的供电方式有一边供电、两边供电、环形供电三种。
11、我国目前牵引变电所的引入线方式有____________、____________、____________。
答:我国目前牵引变电所的引入线方式有桥接线方式、双T接线方式、单母线分段方式。
12、接触网的供电方式是指_______ _____向____ ________的供电方式。 答:接触网的供电方式是指牵引变电所向接触网的供电方式。
13、在复线区段接触网的供电方式可采用____________和____________。 答:在复线区段接触网的供电方式可采用单边供电和双边供电 14、请说明什么是牵引变电所的电气主接线。
答:牵引变电所(包括开闭所,分区亭)电气主接线是指由隔离开关,互感器、避雷器、断路器,主变压器,母线。电缆等高压一次电气设备,按一定顺序连接的用于表示接受和分配电能的电路。它反映了牵引变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。
15、工频单相交流制的主要优点有哪些?
答:
(1)牵引供电系统结构简单。牵引变电所从电力系统获得电能并经过电压变换后,直接供给牵引网,不需要在变电所设置整流和变频设备,变电所结构大为简化。
(2)牵引供电电压增高,既可保证大功率机车的供电,提高机车的牵引定数和运行速度,又可使变电所之间的距离延长,导线截面减少,建设投资和运营费用
显著降低。
(3)交流电力机车的粘着性能和牵引性能良好。通过机车上变压器的调压,牵引电动机可以在全并联状态下工作,牵引电动机并联运转可以防止轮对空转的恶性发展,从而提高了运用粘着系数。
(4)和直流制比较交流制的地中电流对地下金属的腐蚀作用小,一般可不设专门防护装置。
16.单边全并联供电方式比末端并联供电方式有哪些优势?
答:单边全并联供电方式比末端并联电更能有效地减小接触网阻抗,降低接触网电压损失和电能损失;另一方面又能对接触网的短路故障进行有效的保护,即当接触网短路故障时,牵引变电所两馈线断路器自动跳闸,接触网瞬时失电,负荷开关随即自动断开,上、下行接触网分开,此时,通过变电所的故障判断装置确定其故障线路,而非故障线路即刻自动重合送电。如果是瞬消性故障,两条线路分别送电成功后,负荷开关自动重合,又恢复到全并联供电方式。
第二章 牵引变电所
工频单相交流电力机车是功率很大的单相负荷,必然会影响到三相电力系统的对称性。
因此牵引变电所的重要任务不仅是将电力系统送来的高压电变为电力机车所需的电压.而且还通过采用不同形式的变压器及其结线,使电力机车的单相负荷对电力系统的不良影响降低到最小。
为了实现上述功能,我国铁路牵引变电所不仅采用有普通的单相电力变压器、三相电力变压器,还特别采用了某些特殊变压器,主要为三相一两相平衡变压器,包括斯科特 ( Scott)结线变压器、阻抗匹配与非阻抗匹配平衡变压器,以及我国台湾省采用的列勃兰克 (Leblanc)结线变压器。在国外,例如日本,还采用伍德桥(Wood bridge)结线和改进伍德桥结线的平衡变压器。
根据所采用的变压器的类型不同,牵引变电所通常又分为:单相牵引变电所(包括纯单相变电所,单相V,V结和三相V,V结变电所);三相变电所;三相一两相变电所(包括斯科特结线变电所和阻抗匹配与非阻抗匹配结线变电所)。
牵引变压器原边额定电压为110 VV A-220 kV,副边额定电压为55 kV或27.5
kV,比牵引网额定电压高10%。
牵引变压器的容量较大,一般为数万kV2A或数十MV2A,例如容量为20 000 kV2A,即为20 MV-A。目前常用的额定容量等级有以下9种(MV2A);即10,(12.5),16,20,25,31.5,40, 50,63等。神(木)—朔(州)运煤干线的斯科特结线变压器容量达75 MV2A.上述容量等级是按R10标准系列设计。
由于牵引变压器的容量大、数量多,因此变压器的容量利用率就成为牵引变电所运行的重要经济指标。所谓容量利用率是指变压器的额定输出容量与额定容量之比,即
变压器的容量利用率低,不仅造成基本建设投资的浪费,还会额外增加运营成本。因为牵引用电除收取用电电度费用外,还按变压器容量收取基本电费。每千伏2安的基本电费为20元(人民币)。
为了提高牵引供电的可靠性,牵引变电所一般都安装两台变压器,即所谓冗余配置。每台变压器就能承担全部负荷。正常运行时,一台工作,另一台作为检修或故障时的备用。
本章对目前应用较多的几种牵引变压器结线形式,即单相变压器结线、三相变压器结线、斯科特结线和阻抗匹配及非阻抗匹配平衡变压器的工作原理作简单介绍。
第一节 单相牵引变电所
采用单相变压器的牵引变电所称为单相牵引变电所。
电力机车是单相交流负荷,显然,牵引变电所采用单相变压器最为直观简单,如图2—1所示。