牽引變電所

牽引變電所

電力牽引的專用變電所。牽引變電所把區域電力系統送來的電能,根據電力牽引對電流和電壓的不同要求,轉變為適用於電力牽引的電能,然後分別送到沿鐵路線上空架設的接觸網,為電力機車供電,或者送到地下鐵道等城市交通所需的供電系統,為捷運電動車輛或電車供電。中國幹線 電力牽引採用單相工頻25千伏交流電,牽引 變電所把輸入的110千伏三相交流電轉變為25千伏單相交流電送入 接觸網,從而完成電力牽引的供電任務。我國第一條 電氣化鐵路始建於寶成線 寶雞~鳳州段,全長91km ,於1961年8月正式通車,至今已40餘年,截止2002年底全國電氣化鐵路營業里程已達18336km ,涵蓋鄭州、北京、成都等11個鐵路局,伴隨著已開工的鄭州~徐州電氣化工程建設,濟南鐵路局即將步入電氣化鐵路的運營,成為電氣化鐵路的新成員。

簡介

電力牽引的專用 變電所。牽引 變電所把區域 電力系統送來的 電能,根據 電力牽引對電流和 電壓的不同要求,轉變為適用於電力牽引的電能,然後分別送到沿鐵路線上空架設的 接觸網,為 電力機車供電,或者送到地下鐵道等城市交通所需的供電系統,為 捷運電動車輛或 電車供電。一條 電氣化鐵路沿線設有多個牽引 變電所,相鄰變電所間的距離約為40~50公里。在長的 電氣化鐵路中,為了把高壓輸電線分段以縮小故障範圍,一般每隔200~250公里還設有支柱牽引 變電所,它除了完成一般變電所的功能外,還把高壓電網送來的 電能,通過它的母線和輸電線分配給其他中間變電所。

結構組成

牽引 變電所的主要 電力設備是單機容量為10000千伏安以上的降壓 變壓器,稱主變壓器或 牽引變壓器。工礦和城市交通大多採用直流 電力牽引,故直流牽引 變電所里除降壓 變壓器外,還有把交流電變成直流電的半導體整流器。此外,各類牽引 變電所中還有用來接通和開斷 電力電路的主斷路器、為了檢修和安全用的隔離開關,以及為了自動、遠動控制和保護用的自動控制系統和斷電保護系統。

分類

牽引變壓所分為直流和交流兩類。直流牽引 變電所的功能是把區域電網的高壓電加以降壓和整流,使之成為直流1500伏、750伏或城市交通用600伏 電壓,再送到 接觸網,為直流 電力機車或電動車輛供電。交流牽引 變電所根據 牽引變壓器繞組接線不同,又分為三相、單相和三相-兩相牽引 變電所。

①三相牽引 變電所: 變壓器原邊繞組通常為星形連線,副邊繞組為三角形連線。三角形的一個連線點接鐵路行車軌道,另兩個連線點分別接牽引 變電所左右兩側的供電分區 接觸網。由於兩側相位差60°,需要分段。這種牽引 變電所的優點是 變壓器副邊保持三相,可供變電所本身和地方的三相用電;缺點是變壓器的容量未能充分利用。

②單相牽引 變電所:採用1~2台單相 變壓器。用一台單相 變壓器時,副邊繞組的一端接軌道,另一端同時供給左右兩側的供電分區 接觸網。為了檢修方便,兩供電分區採用相關分段加以隔離。若用兩台單相 變壓器時,其原邊繞組分別接到高壓三相母線中兩對不同的母線上,使三相負載平衡;兩個副邊繞組按V形接線,公共點接軌道,其餘兩端分別向兩側的分區供電,並用相關分段。單相 變電所的優點是 變壓器容量利用較充分。但地區負荷需專用 變壓器;簡單的單相接線,還影響三相系統的平衡。

③三相-兩相牽引變電所: 變壓器原邊繞組接成T形,與三相高壓母線連線;副邊為兩相連線,共用端接軌道,另兩端分別接供電分區,由於兩者相位差90°,兩分區也需隔開。這種形式的牽引 變電所一定程度上克服了三相和單相牽引變電所的缺點。中國早期的牽引 變電所大多採用三相牽引變電所,從80年代起出現採用三相-兩相牽引變電所。

此外,歐美一些國家由於歷史上的原因,還有頻率為16卭或25赫的單相牽引 變電所,但現在發展的主流是單相工頻交流牽引制及相應的變電所。歷史上還出現過三相 電力牽引及其 變電所,但因三相 接觸網結構複雜,現在一般不用。中國幹線 電力牽引採用單相工頻25千伏交流電,牽引 變電所把輸入的110千伏三相交流電轉變為25千伏單相交流電送入 接觸網,從而完成電力牽引的供電任務。

任務

牽引 變電所的任務是將 電力系統三相 電壓降低,同時以單相方式饋出。降低 電壓是由 牽引變壓器來實現的,將三相變為單相是通過 變電所的電氣接線來達到的。

牽引 變壓器(主變)是一種特殊 電壓等級的 電力變壓器,應滿足牽引負荷變化劇烈、外部短路頻繁的要求,是牽引 變電所的“心臟”。我國 牽引變壓器採用三相、三相——二相和單相三種類型,因而牽引 變電所也分為三相、三相——二相和單相三類。

隨著技術水平的提高,我國幹線 電氣化鐵路已推廣使用集中監視及控制的遠動系統,牽引 變電所將逐步實現無人值班,直接由供電調度實行遙控運行

將 電能從 電力系統傳送給 電力機車的電力裝置的總稱叫 電氣化鐵路的供電系統,又稱牽引供電系統,主要由牽引 變電所和 接觸網兩大部分組成。牽引 變電所將 電力系統輸電線路 電壓從110kV(或220kV)降到27.5kV,經饋電線將 電能送至 接觸網;接觸網沿鐵路上空架設, 電力機車升弓後便可從其取得電能,用以牽引列車。牽引 變電所所在地的 接觸網設有分相絕緣裝置,兩相鄰牽引變電所之間設有分區亭,接觸網在此也相應設有分相絕緣裝置。牽引 變電所至分區亭之間的 接觸網(含饋電線)稱供電臂。

迴路

牽引供電迴路是由牽引 變電所——饋電線—— 接觸網—— 電力機車——鋼軌——回流聯接——(牽引變電所)接地網組成的閉合迴路,其中流通的電流稱牽引電流,閉合或斷開牽引供電迴路會產生強烈的電弧,處理不當會造成嚴重的後果。通常將 接觸網、鋼軌迴路(包括大地)、饋電線和回流線統稱為牽引網。

牽引供電設備的檢修運行由供電段負責,牽引供電系統的運行調度則由供電調度負責。供電調度通常設在分局和鐵路局調度所。

我國第一條 電氣化鐵路始建於寶成線 寶雞~鳳州段,全長91km ,於1961年8月正式通車,至今已40餘年,截止2002年底全國電氣化鐵路營業里程已達18336km ,涵蓋鄭州、北京、成都等11個鐵路局,伴隨著已開工的鄭州~徐州電氣化工程建設,濟南鐵路局即將步入電氣化鐵路的運營,成為電氣化鐵路的新成員。

我國 電氣化鐵路採用工頻單相交流 電力牽引制,額定 電壓25kV。牽引動力為 電能,牽引供電設備將國家 電力系統輸送的電能變換為適合 電力機車使用的形式,電力機車則完成牽引任務,因此牽引供電設備和電力機車是 電氣化鐵路的兩大主要裝備,鐵路其他裝備和基礎設施應與之相適應。

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