牵引所基本知识.docx

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牵引所基本知识

牵引所基本知识

一、一次设备简介

1、变压器

原理：

变压器是一种按电磁感应原理工作的电器设备。

一个单相变压器的两个线圈绕在一个铁芯上，副边开路原边施加交流电压U1,则原线圈

中流过电流11，在铁芯中产生磁通。

磁通穿过副线圈在铁芯中闭合，在副边感应一个电动势E2。

当变压器副边接上负载后，在电动势E2的

作用下将有电流I2通过，这样负载两端会有一个电压降U2,U2约等于E2,U1约等于E1，所以U1/U2=E1/E2=n1/n2=K式中U1、U2为原副线圈的端电压，n1、n2为原副线圈的匝数，K为变压器的变比。

由上式可以看出，由于变压器原副线圈匝数不同，因而起到了变换电压的作用。

作用：

将电压从高压变为低压，把发电厂输送的110（或220）kv高压变为适合电力机车运行的27.5kv电压。

变压器接线方式：

V/X接线；牵引侧电压为2X27.5KV，其绕组两端接至接触导线和正馈线，中性点与钢轨相连接。

2、SF6断路器

原理：

SF6气体具有优良的灭弧和绝缘性能。

作用：

正常情况下可以切断与闭合高压电路的空载电流和负载电流，而当系统发生故障时，它和保护装置、自动装置相配合，迅速地切除故障电流，以减少停电范围，防止事故扩大，保证系统安全运行。

3、隔离开关

用途：

①隔离电源；隔离开关触头，导电杆均暴露在外，状态一目了然。

在分闸状态下，隔离开关断口明显可见。

将需要接线调的设备与带电设备隔离，确保检修工作的安全。

②接通和切断小电流电路：

电压互感器和避雷器电路；励磁电流不超过2A的空载变压器电路；电容电流不超过5A的空载线路；母线和直接接在母线上的电气设备的电容电流；变压器中性点接地线。

4、电压互感器

原理：

电磁感应原理（同变压器原理）将一次回路的高电压变为二次回路的低电压，用于测量和保护

在工程实际中电压互感器的二次标称电压为100V或100/V3V,即无论一次电压等级是多少，二次标称电压均为100V或100/V3V。

在变电所内,1YH二次侧1YMa1YMb1YMc之间电压为100V;1YMa1YMb1YMc与1YMr之间电压为100/V3V。

27.5KV侧T线、F线电压互感器二次侧电压为100V。

5、电流互感器

原理：

电磁感应原理（同变压器原理）

将一次回路的大电流变为二次回路的小电流，用于测量和保护

电流互感器的二次标称电压为5A或1A,即无论一次电流额定电流是多大，二次标称电流均为5A或1A。

6避雷针（线）

原理：

当雷云放电接近地面时它使地面电场发生畸变，在避雷针（线）的顶端，形成局部电场强度集中的空间，以影响雷电先导放电的发展方向，引导雷电向避雷针（线）放电，再通过接地引下线和接地装置将雷电电流引入大地，使被保护物体免遭雷击。

作用：

避雷针一般用于保护发电厂和变电所。

避雷线一般用于保护输电线路

6、氧化锌避雷器

由于雷电的绕击和反击，在输电线路上还是会产生向变电所入侵的雷电过电压波，它将直接危及变压器等电气设备的绝缘。

避雷器是为限制入侵波过电压装设的过电压保护装置原理：

氧化锌避雷器在正常工作电压下，其阻值很大，而在过电压时，阻值会急剧变小，作用：

在220KV及以下系统主要用于限制雷电过电压

二、电气主接线

1、牵引变电所一次侧电气主接线：

分支接线，也叫双T接线或简单接线

两路电源进线经断路器分别接入两台牵引变压器。

两路电源线路间用带隔离开关的横向母线连接起来，即构成双T接线。

双T接线有如下特点

（1）运行方式比较灵活，其运行方式可概括为：

线路故障退线路，主变故障退主变。

（2）由于电源线路和牵引变压器上均装有备用电源自投装置，尤其在实行远动操作的电化区段，牵引变电所无复杂的倒闸作业。

（3）两回进线两台牵引变压器只需两套断路器，主接线结构简单。

牵引变电所无系统功率穿越，线路不需要设置继电保护装置，使牵引变电所内二次接线装置相对简单，可节省投资。

双T型接线设置了桥隔离开关目的是当某一输电线路因故障或检修退出运行时，另一输电线路可借助桥隔离开关向故障或检修退出运行的输电线路连接的变压器供电。

2、主变牵引侧电气主接线由三个部分组成，即主变压器牵引侧电源进线，汇流母线和牵引侧馈线。

主变压器牵引侧电源进线是指从变压器牵引侧出线端子至母线的接线，牵引变压器M座和T座引出线，经电流互感器和隔离开关送至对应母线牵引侧馈线是指从牵引侧母线到接触网馈线间的接线。

馈线断路器采用50%备用接线方式

三、牵引供电方式

AT供电方式：

在牵引网中安装了自耦变压器和正馈线后，向机车供电的供电方式

直接供电方式：

在牵引网中没有安装任何变压器，牵引网直接向机车供电的供电方式。

四、继电保护继电保护的作用：

由于系统中存在发生故障和不正常运行状态的可能，并将造成严重后果，因此就必须采取措施，减少损失，缩小事故范围，保证无故障设备的正常运行。

一旦发生故障，立即迅速将故障设备从电网上切除。

显然这个任务靠值班员操作来完成是不会得到理想结果的，而必须有一套自动保护装置，即继电保护装置。

继电保护的原理：

电力系统发生故障时，系统有关部分的参数将发生变化，例如：

电力增大、电压降低以及电力与电压相位角的变化等。

继电保护对电力系统的不会就是利用正常运行与故障时这些物理量的差别来实现的。

对继电保护的基本要求：

应满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性四个方面的要求。

选择性：

就是继电保护装置有选择地动作。

速动性：

就是继电保护装置能迅速将故障设备从电网上切除。

灵敏性（也叫灵敏度）：

是指保护范围内发生故障和不正常工作状态时，保护装置的反应能力可靠性：

是指保护范围内发生故障时，保护装置应可靠动作。

而在其它不属于保护装置动作的情况下不误动作。

继电保护装置的分类：

根据保护装置反应的物理

量的不同分为电流保护、电压保护、距离保护、

差动保护和瓦斯保护等

电流保护：

当线路或其它设备发生短路故障时，线路电流显著增加。

过流保护就是利用这一特点构成的保护装置

电压保护：

短路时，保护所在处母线电压急剧降低，电压保护就是利用这一特点构成的保护装置距离保护：

是反应故障点至保护安装处的距离，并根据距离的远近确定动作时间的保护装置差动保护：

是反应变压器内部和引出线端短路的变换装置。

通过比较变压器进线和出线两端电流大小的原理构成的保护。

瓦斯保护：

当变压器内部故障时，短路电流和电弧使变压器油和其它绝缘物分解而产生大量的气体（瓦斯）。

瓦斯保护就是利用这种气体构成的保护装置

低电压闭锁过电流保护：

过电流保护的动作电流是根据线路的最大负荷电流来选择的，因而动作电流的数值较大，灵敏度较低。

为了提高灵敏系数，可以采用降低电流继电器的动作电流，增加一个低电压继电器进行闭锁的方法。

即低电压闭锁过电流保护

哈密段牵引所变压器投入的保护：

1、差动速断保护：

动作电流整定为2〜15倍的变压器额定电流。

2、二次谐波闭锁的比率差动保护：

变压器内部故障时的短路电流基本上是正弦波，二次谐波分量很小。

但励磁涌流中却含有很大成分的二次谐波，约占基波分量的40%以上。

因此可以利用二次谐波分量作为制动量，来防止励磁涌流造成的保护误动作。

动作电流整定为0.1〜1.0倍的变压器额定电流；

差动保护保护范围：

变压器内部、套管及两侧LH之间引线。

当差动差动速断或二次谐波闭锁的比率差动保护动作时，跳开主变两侧断路器。

3、失压保护：

当装置检测到失压信号时，跳开主变两侧断路器。

4、高压侧三相低压启动过电流保护

保护范围：

变压器内部、套管及两侧LH之间引线。

是差动保护的后备保护。

保护范围内故障，差动保护拒动时，高压侧三相低压启动过电流保护动作，跳开主变两侧断路器。

5、高压侧PT断线检测：

UABUBCUCA中任意一相电压低于PT断线整定值时，发高压侧PT断线信号

6、低压侧低压启动过电流保护：

是主变次边母线及接在母线上的设备的主保护，同时是馈线的后备保护。

当主变次边M座母线及接在母线上的设备故障时，低压侧M座低压启动过电流保护动作，跳开主变次边M座（201或203）断路器。

当211、212保护或断路器拒动时，低压侧M座低压启动过电流保护动作，跳开主变次边M座（201或203）断路器。

当主变次边T座母线及接在母线上的设备故障时，低压侧T座低压启动过电流保护动作，跳开主变次边T座（202或204）断路器。

当213、214保护或断路器拒动时，低压侧T座低压启动过电流保护动作，跳开主变次边T座（202或204）断路器。

7、反时限过负荷保护：

反应变压器绕组的平均

发热状况，防止变压器过热而损坏。

反时限过负荷I段：

负荷达到I段整定值时，发出过负荷信号

反时限过负荷II段：

负荷达到II段整定值时,跳开两侧断路器

&低压侧过电压保护：

母线电压》过电压整定值时，跳开相应相断路器

9、重瓦斯、轻瓦斯：

是反应变压器内部故障和油面降低时的变换装置。

保护范围：

变压器内部。

重瓦斯动作后跳开主变两侧断路器、轻瓦斯动作后发出信号

10、温度保护：

是反应变压器内部温度升高时的保护装置。

保护范围：

变压器内部。

温度保护I段：

当主变内上层油温达到70C时,发出主变油温过高信号

温度保护II段：

当主变内上层油温达到105C时，温度保护II段保护动作，跳开主变两侧断路器

12、低压侧PT断线

当a相开关在合位，且a相母线电压低于PT断线整定值时，延时发出a相PT断线信号

当b相开关在合位，且b相母线电压低于PT断哈密段牵引所馈线保护

1、距离正向I段：

2、距离正向II段：

3、电流速断保护：

4、过电流保护：

5、电流增量保护：

当前基波电流减去一周波前

基波电流，再减去当前二、三、五次谐波电流与一周波前二、三、五次谐波电流的Kh（谐波加

权抑制系数）倍，大于或等于电流增量保护整定值时，保护装置动作

6、一次重合闸：

牵引网的短路故障大多数是瞬时自消性的。

当断路器跳开之后，短路点的绝缘能重新恢复，此时将断路器合闸，能迅速恢复正常供电。

1）重合闸充电时间：

断路器在重合闸动作一次

后，需要等待充电时间（断路器处于合位时开始）后才能重合闸。

为使手动合闸在工作线路时保护不重合闸，所以手动合闸后也需要等待充电时间后才能重合闸。

充电时间15〜20秒

2）大电流闭锁：

当线路发生大电流短路时，装置具有大电流闭锁重合闸功能。

当故障电流大于2倍的电流速断整定值时，闭锁重合闸

7、PT断线检测：

当检测到基波电流小于其整定值，电压也小于其整定值时，发出信号并闭锁距离保护

五、回答问题：

1、所内外保护柜里的开关，讲解名称，原理及作用。

答：

保护柜里的开关是低压开关，用来通断1KV以下交直流电路的开关称为低压开关。

常用的低压开关有：

1）接触器（如断路器、隔离开关机构箱内接触器）：

适用于远距离、频繁地通、断交直流电路及大容量控制电路的电器2）自动空气开关：

不仅可以切断正常负荷电流，还可以切断短路电流。

在自动空气开关中，用以解除合闸状态，实现开关分闸的装置称为脱扣器。

空气开关中的脱扣器一般有：

过流脱扣器（负荷电流超过整定值时开关分闸）；失压脱扣器（电压低于规定值时开关分闸，一般低于50%—60%额定电压时）；热脱扣器（负荷电流大于额定电流时时开关分闸）；分闸脱扣器（用其它电源来远距离控制开关分闸）。

可根据需要设置某种或某几种类型的脱扣器。

变电所常采用手动操作的DZ10型自动空气开关。

一般设置过流脱扣器和热脱扣器

2、所内有T线和F线，具体是什么意思？

如何区分T线和F线？

答：

T线是接触线（Trackwire）的缩写，F线是正馈线（Feederwire）的缩写。

区分T线、F线应查看上网点。

一般变电所出线双线为T线，单线为F线3、主变、馈线保护测控屏各连片作用及使用，在什么情况下解除连片，为什么有些是解开的？

答：

以红旗村为例：

1#主变测控屏上连片有101主保护跳闸、101后备保护跳闸；201主保护跳闸、201后备保护跳闸；103主保护跳闸、103后备保护跳闸；重瓦斯跳闸、温度保护跳闸、压力保护跳闸。

变压器正常运行时，保护投入，该连片就要投入。

如1#主变主保护、后备保护及重瓦斯保护；保护退出，该连片就应打开。

如压力保护。

1#馈线控制屏上连片有211重合闸连片、211保护出口连片；21B重合闸连片、21B保护出口连片；212重合闸连片、212保护出口连片。

正常情况下，重合闸连片、保护出口连片应投入。

接触网V停作业时，调度可远方撤除相邻馈线的重合闸；值班员可以在后台机上打开相邻馈线重合闸的软压板，也可以打开馈线控制屏下方相邻馈线的重合闸连片。

装置试验时，有时要求打开其保护出口连片。

4、什么是功率因数？

答：

在交流回路中，如有感性负载或容性负载，会使回路中电流和电压不同相。

感性负载回路中，电流滞后电压一个角度容性负载回路中，电流超前电压一个角度C。

把这个C角的余弦cosC叫功率因数。

在阻抗三角形中，阻抗等于电阻与电抗的相量和。

cosC=电阻/阻抗；在电压三角形中，总电压等于电压有功分量（即电阻两端的电压）与电压无功分量（即感抗两端的电压）的相量和。

cosC=电压有功分量/总电压；在功率三角形中，视在功率=有功功率与无功功率的相量和。

cos0=有功功率/视在功率。

5、避雷针为什么会误动作？

（哈密供电车间提问）

避雷针不会误动作。

当雷云放电接近变电所地面时它使地面电场发生畸变，在避雷针的顶端，形成局部电场强度集中的空间，以影响雷电先导放电的发展方向，引导雷电向避雷针放电，再通过接地引下线和接地装置将雷电电流引入大地，使变电所被保护物体免遭雷击。

没有雷云放电接近变电所地面时，避雷针不会动作。

6、主变的差动保护和瓦斯保护的原理，有什么区别？

差动保护的范围是变压器两侧差动电流互感器之间的一次设备，主要反映的故障是变压器内部绕组相间短路，单相严重匝间短路，以及引出线和绝缘套管相间短路；瓦斯保护的范围是变压器内部故障，主要反映内部多相短路，匝间与铁芯外皮短路，铁芯发热，漏油，油面下降等。

差动保护能迅速的切除保护范围内的故障，接线正确调试得当则不发生误动，但对变压器内部不严重的匝间短路反映不够灵敏。

瓦斯保护反映油箱内部各种故障，而且还能反应出差动保护反应不出来的不严重的匝间短路和铁芯发热故障，内部进入空气等，因此灵敏度高，动作迅速，其缺点是不能反应变压器外部故障，抗干扰性能差，容易造成误动作。

7、越区供电和正常供电时，为什么要选不同的

区？

越区供电时，我们选0区，1区、2区的依据是什么？

答：

0区是闭环定值，即合上分区所内上下行线路间断路器，使同一区段上下行线路实行并联供电时采用的定值

1区是越区定值。

当相邻变电所故障不能正常供电时，合上本所与相邻变电所在供电分区分相绝缘器处开关，由本所向相邻变电所越区供电时采用的定值

2区是开环定值。

即分区所内上下行线路间断路器断开，使同一区段上下行线路实行分别供电时采用的定值

由于不同的供电方式对应的参数不同，所以要根据不同的供电方式选择不同的定值区。

&馈线停电时为什么要有时要撤除重合闸？

答：

接触网"V停"作业时，变电所撤除相邻线路重合闸，是为了防止在作业过程中作业人员侵入带电区域受到伤害，如果不撤除重合闸，线路重合后会对作业人员造成二次伤害

&电压互感器、电流互感器变比的计算方法答：

变比计算牵引变电工目前不需掌握，只需记住变比数值即可。

9牵引所馈线侧双极隔离开关改为单极隔离开关的方法

在AT供电方式下，当F线（正馈线）不能正常送电，而T线（接触线）可以正常送电时，按先通后复的故障处置原则，应在最短的时间内将牵引所馈线侧双极电动隔离开关改成单极隔离开关，先恢复接触网的T线（接触线）供电，使故障线路由AT方式改变为直供方式，减少故障停电时间。

以2111GK为例

1、确认211DL在分位；断开2013GK（形成明显的断开点）；在2011GK外侧验电，并在2111GK两侧各挂接地封线一组。

2、确认电动隔离开关2111G@传动机构安装在T线（接触线）上，还是安装在F线（正馈线）上。

（1）隔离开关2111GK主传动机构安装在T线上时，①先断开2111GK②将2111GK隔离开关两级触头之间传动杆两侧的螺栓卸下，并将传动杆移除；③再合上2111GK

（2）隔离开关2111主传动机构安装在F线上：

①将2111GK隔离开关两级触头之间传动杆两侧

的螺栓卸下，并将传动杆移除；②断开2111GK

3、拆除接地圭寸线。

4、依电调口令：

依次合上2113GK213DL（因

2111电动操作机构没有闭合，闭锁关系没有解除，211断路器无法进行远方操作，需要值班员在断路器本体进行就地操作）。