第四章城市轨道交通供电变电所的电气主接线

第四章城市轨道交通供电变电所的电气主接线一、主接线与主接线图1.主接线主接线是指由电力变压器、各种开关电器及配电线路，按一定顺序连接而成的表示电能输送和分配路线的电路，亦称主电路。主接线是城轨供电系统变电所方案设计的核心部分，也是构成整个供电系统的基本环节。2.主接线图主接线常用主接线图（主电路图）表示，是用国家标准规定的电气设备图形符号并按电流通过顺序排列，表示供电系统、电气设备或成套装置的基本组成和连接关系的功能性简图。由于交流供电系统通常是三相对称的，故一次接线图一般绘制成单线图，当三相不完全相同时，则用多线图表示。主接线图中的电气设备状态按正常状态画出。所谓正常状态是指电路中无电压和外力作用下开关的状态，即断开状态。主接线图常用的图形符号如表4-1所示。第一节电气主接线的基本知识第一节电气主接线的基本知识表4-1常用的电气设备图形符号和文字符号第一节电气主接线的基本知识表4-1常用的电气设备图形符号和文字符号3.电气主接线主要作用电气主接线主要作用如下：1）电气主接线图是电气运行人员进行各种操作和事故处理的重要依据，因此电气运行人员必须熟悉本所电气主接线图，了解电路中各种电气设备的用途、性能及维护、检查项目和运行操作的步骤等。2）电气主接线表明了变压器、断路器和线路等电气设备的数量、规格、连接方式及可能的运行方式。电气主接线直接关系着变电所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电所电气部分投资大小的决定性因素。3）电能生产的特点是发电、变电、输电和供、用电是在同一时刻完成的，所以电气主接线直接关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。第一节电气主接线的基本知识4.主接线的分类母线又称汇流排，是接受和分配电能的装置，在原理上它是电路中的一个电气节点。若母线发生故障，将使用户供电全部中断，所以在主接线的设计中，选择什么样的母线就显得特别重要。因此，电气主接线可按是否有母线分为有母线型电气主接线和无母线型电气主接线。有母线型电气主接线包括单母线型电气主接线和双母线型电气主接线。单母线又可分为单母线无分段、单母线有分段的、单母线带旁路母线等形式；双母线又分为普通双母线、双母线分段、3/2断路器、双母线及带旁路母线的双母线等多种形式。无母线的主接线形式主要有单元接线、桥形接线和角形接线等。第一节电气主接线的基本知识二、对电气主接线的基本要求电气主接线应满足以下基本要求：1）保证必要的供电可靠性和保证电能质量。2）具有一定的灵活性。3）操作应尽可能简单、方便。4）尽量减少一次投资和降低年运行费用。5）应具有扩建的可能性。第一节电气主接线的基本知识一、高压侧电气主接线主变电所高压侧主接线有线路-变压器组接线、内桥形接线、外桥形接线三种形式。第二节主变电所的电气主接线图4-1线路-变压器组接线及桥形接线1.线路-变压器组接线主变电所两路高压电源进线（如110Kv)，可以都是专线，也可以是一路专线、另一路“T”接。高压侧主接线采用线路-变压器组、两断路器的形式，如图4-1（a）所示。这种接线的优点是接线简洁、高压设备少、占地少、投资省、继电保护简单。这种接线方式的适用范围：主变电所不设高压配电装置，一台主变压器退出时，其他主变压器能承担工三变电所供电范围内的全部一、二级负荷。线路-变压器组接线形式被广泛应用于城市轨道第二节主变电所的电气主接线2.内桥形接线主变电所两路高压电源进线，可以都是专线，也可以是一路专线、另一路“T”接。高压侧主线采用内桥形接线形式，如图4-1（b）所示。这种接线方式的优点是有3台断路器，需要的断路器较少，而且线路故障操作简单方便，在正常运行方式下，桥联断路器打开，类似于线路-变压器织接线，两路线路各带一台主变压器。因内桥形接线线路侧装有断路器，线路的投入和切除十分方便。内桥形接线适用于电源线路较长、故障率较高的场合，也被广泛应用与城市轨道交通中。第二节主变电所的电气主接线3.外桥形接线主变电所两路高压电源进线可以都是专线，也可以是一路专线、另一路“T接。高压侧主接线采用外桥形接线形式，如图4-1（C）所示。这种接线的优点是有3台断路器，需要的断路器较少。在正常运行方式下，外桥联断路器打开，两路线路各带一台主变压器。当一路进线电源失电后，外桥联断路器合闸，由另一路进线电源向分挂在两段母线上的两台主变压器供电，承担本主变电所范围内的全部一、二级用电负荷，根据供电系统负荷变动情况，确定三级负荷的切除与保留。这种接线方式中线路的投入和切除不太方便，需操作两台断路器，并有一台主变压器哲时停运。桥联断路器检修时，两个回路均需解列运行；主变压器侧断路器检修时，主变压器需较长时期停运。外桥形接线适用于电源线路较短，故障率较少。目前国内城市轨道交通主变电所基本不采用这种接线方式。第二节主变电所的电气主接线二、中压侧主接线形式目前，城市轨道交通主变电所中压侧一般采用单母线分段形式，并设置母线分段开关。第二节主变电所的电气主接线图4-2主变电所中压侧单母线分段接线三、主变电所主接线举例第二节主变电所的电气主接线图4-3主变电所主接线示意图城轨牵引变电所的功能是将城市电网区域变电所或地铁主变电所送来的35Kv电能经过降压和整流变成牵引所用的直流电能，其主接线包括高压(35Kv)受、配电系统和直流（750v或1500v）受、馈电系统两部分，整流机组（整流变压器一整流器组）则是作为交、直流系统变换的重要环节设置的。牵引变电所的容量和设置的距离是根据牵引供电计箅的结果,并作经济技术比较后确定的，一般设置在沿线若干车站及车辆段附近，变电所间隔一般为2～４Km，牵引变电所按其所需总容量设置两组整流机组并列运行，沿线任一牵引变电所发生故障，由两侧相邻的牵引变电所承担其供电任务。第三节牵引变电所的电气主接线下面以集中式供电系统为例介绍牵引变电所的主接线。前面已经介绍过集中式供电系统的中压供电网络分为两种：独立的牵引网络与独立的动力照明网络；牵引动力照明混合网络。一、中压网络的接线形式1.独立的牵引网络与独立的动力照明网络接线方式（1）独立牵引网络的接线方式当中压网络为两个独立的网络时，牵引网络的常用接线方式有A、B、C、D四种类型。如图4-4所示。第三节牵引变电所的电气主接线图4-4独立的牵引网络（2）动力照明网络的接线方式动力照明网络的基本接线方式，如图4-5所示。第三节牵引变电所的电气主接线图4-5独立的动力照明网络2.牵引动力照明混合网络当牵引网络与动力照明网络采用同一个电压等级时，就可以采用牵引动力照明混合网络，其基本接线方式如图4-6所示。第三节牵引变电所的电气主接线图4-6牵引动力照明混合网络二、整流机组接线形式1.两套牵引整流机组分别接至两段母线在牵引变电所两段母线电压平衡或差别甚微情况下，两套牵引整流机组分别接至两段母线，单套牵引整流机组为12脉波整流。如图4-7所示。第三节牵引变电所的电气主接线图4-7两套牵引整流机组分接两段母线2.两套牵引整流机组同接一段母线为了平衡两套牵引整流机组的输出负荷，将两套牵引整流机组接在同一段中压母线上，构成等效24脉波整流，利于谐波治理。当一套牵引整流机组故障退出后，另一套牵引整流机组在过负荷允许的情况下，可以继续维持运行。3.单母线接线牵引变电所中压侧单母线不分段。母线引入两个电源，并根据工程实际条件和需要组建中压网络结构方案，如图4-8所示。第三节牵引变电所的电气主接线图4-8单母线接线4.分段单母线接线牵引变电所中压侧采用分段单母线接线方式，设分段开关。如图4-9所示。5.三段母线接线设两段进线电源母线和一段牵引整流机组工作母线。如图4-10所示。第三节牵引变电所的电气主接线图4-9分段单母线接线图4-10三段母线接线三、直流主接线直流侧主接线按照母线形式有单母线、双母线系统两种主要接线形式，因设备配置及运行方式的差异，可以演变出多种形式。A型单母线系统，进线为直流断路器，设置纵向电动隔离开关；B型单母线系统，进线为电动隔离开关，设置纵向电动隔离开关；C型双母线系统，进线为直流断路器，不设置纵向电动隔离开关；D型双母线系统，进线为直流断路器，设置纵向电动隔离开关。第三节牵引变电所的电气主接线1.A型单母线系统2.B型单母线系统第三节牵引变电所的电气主接线图4-11A型单母线接线图4-12B型单母线接线3.C型双母线系统4.D型双母线系统第三节牵引变电所的电气主接线图4-13C型双母线系统示意图图4-14D型双母线系统示意图四、牵引变电所主接线举例第三节牵引变电所的电气主接线图4-15牵引变电所电气主接线举例五、牵引降压混合所的电气主接线举例第三节牵引变电所的电气主接线图4-16牵引降压混合所主接线举例城轨交通降压变电所是为车站与线路区间的动力、照明负荷和通信信号电源供电而设置的，可与直流牵引变电所合并，形成前述的牵引、降压混合变电所。多数是单设置的。全部负荷都由同一专用的环形供电系统网络所属的直流牵引变电所、降压变电所（动力用电）和牵引、降压混合变电所供电，各变电所之间设有互联网络，如图4-17所示。第四节降压变电所的电气主接线图4-17地铁专用供电系统连接方式a)牵引降压混合变电所b)降压变电所c)牵引变电所d)牵引降压混合所一、降压变电所主接线特点及功能降压变电所对供电电源的要求，应按一级负荷考虑，由环行电网或二路电源供电，进线电压侧采用整流单母线分段系统，一般设有两台动力、照明变压器，每台变压器应满足一、二级负荷所需的容量。正常情况下，由两台变压器分别供电。动力、照明负荷配电系统采用380V/220V电压，中性点直接接地的三相四线制。配电母线为单母线自动开关分段，动力变压器低压侧通过自动幵关与每段母线连接，动力与照明的一、二级负荷应有两路低压电源供电，且前者应为专用电缆。此外，设有联络电缆与相邻变电所的低压电源连接，作为事故备用电源，也可采用设备用发电机组、蓄电池组电源作为事故备用电源。其中事故电源母线的设计，应保证在本降压变电所全部停电时，由相邻变电所的电源或自备发电机等自动投人，为车站和区间的事故照明供电。图4-17为低压配电系统示意图。第四节降压变电所的电气主接线第四节降压变电所的电气主接线图4-17降压变电所低压配电系统示意图二、降压变电所的主接线形式1.分段单母线接线（设母线分段开关）2.分段单母线接线（不设母线分段开关）第四节降压变电所的电气主接线图4-18分段单母线接线（有母线分段开关）图4-19分段单母线接线示意图3.线路-变压器组接线如图4-20所示。4.低压侧主接线形式如图4-21所示。第四节降压变电所的电气主接线图4-20降压所线路变压器组接线图4-21降压变电所低压侧主接线