铁路牵引变电所十篇

铁路牵引变电所 篇1

1 武广高速铁路综合自动化系统构成

武广高速铁路综合自动化系统采用分层分布式网络结构, 系统主要由4部分组成, 即调度层、站控层、间隔层和设备层。武广高速铁路新乌龙泉牵引变电所综合自动化系统构成见图1。

调度层位于调度所内, 与牵引变电所的联系为图1所示远动通道。牵引变电所内实时信息均被传送到调度层, 调度人员根据所传递的信息掌握各牵引变电所的运行状态并能及时处理事故。站控层主要设在各变电所、分区所、AT所和开闭所等控制室内, 主要由后台监控机、通信管理机和GPS接收器构成。间隔层由牵引变电所各保护测控单元模块和其他智能仪表构成。每个保护测控单元集保护、控制、测量和智能通信功能于一体, 实现数据采集、保护和信息传输功能, 也是系统与一次设备的接口。设备层主要是室外高压电设备, 如变压器、断路器和隔离开关等。

武广高速铁路综合自动化系统采用集中组屏方式, 统一放置于各个牵引变电所主控制室内, 间隔层与设备层通过二次电缆完成 (见图2) 。

牵引变电所内220 k V设备均为户外集中式布置, 设备本体通过端子排及控制电缆沿电缆沟敷设至主控室的综合自动化显示屏内, 在设计、施工工程中需与综合自动化设备、断路器、隔开和变压器等多个设备联络, 工作量巨大, 接口繁多, 较易发生差漏。

2 数字化牵引变电所关键技术

数字化变电站是近年来我国电力系统研究的热点, 其基本概念是牵引变电所的信息采集、传输、处理和输出过程全部数字化。与传统的牵引变电所设计相区别, 数字化牵引变电所设计主要涉及的关键技术包括电子式互感器的应用、智能化一次设备的研发和牵引变电所基本框架的研究等。

2.1 电子式互感器

电子式互感器包括电子式电流互感器 (ECT) 和电子式电压互感器 (EPT) 。种类繁多, 结构各异, 但最终均在低压部分通过光纤输出数字信号, 提供给二次设备。与传统的互感器相比, ECT/EPT绝缘结构简单可靠, 体积小, 重量轻, 无磁饱和问题, 频率响应范围宽, 精度高, 暂态特性好, 抗电磁干扰能力强, 数据可靠性高;ECT没有开路运行问题, EPT没有谐振问题。

在数字化牵引变电所设计中, 对于EPT的选择, 可参考国内电力系统的部分工程实例, 运用分压式互感器配备智能单元的组合方案, 使得电压互感器就地实现数字化信息采集。

根据牵引变电所布置方式, 220 k V高压设备采用户外常规敞开式布置时, 牵引变电所进线电流互感器可采用独立式的ECT, 而采用GIS组合电气的2×27.5 k V馈线侧可采用嵌入式的电子式电流互感器;考虑到投资成本, 传统线圈式配备智能单元方案仍是目前的首选。

此外, 可以把电流互感器和电压互感器的功能在同一台设备中实现, 即电子式电流电压互感器。当用于牵引变电所进线时, 可节约线路侧电压互感器的安装空间, 节省用地, 减少牵引变电所场坪面积。

2.2 智能化一次设备

数字化牵引变电所内的智能化一次设备主要包括数字化开关和变压器等, 其信号回路和操作驱动回路采用微处理器和光电技术设计, 常规强电模拟信号和控制电缆被光电数字信号和光纤代替。

智能化一次设备还处于实验室研究和理论论证阶段, 国内外均没有成熟产品应用。电力系统实施的工程中, 一般采用智能电子设备 (IED) 。就地安装IED提供数字接口, 将传统一次设备通过光缆接入过程层网络, 使一次设备具备部分智能化功能。

武广高速铁路在接触网开关控制设计中, 通过接触网开关控制箱内集成智能模块, 将隔离开关的控制回路及信息回路电信号转化为光信号, 并通过光纤接入所内控制单元。牵引变电所内高压设备在线检测系统将数据采集模块分布安装于高压设备本体或端子箱内, 对其绝缘、电磁、温度、机构动作、油等指标进行实时监测。随着IED研究的不断发展, 牵引变电所对于智能化一次设备的尝试正在不断深化, 数字化牵引变电所内设备连接见图3。

牵引变电所户外敞开式布置设备就地配备智能终端, 对防湿、防热、防尘和防电磁干扰等各项技术指标的要求较高, 一般电磁兼容性指标必须满足IEC标准4级的要求, 运行环境温度为-20~+70℃[1]。

2.3 数字化变电所系统结构

IEC61850标准在逻辑和功能上将数字化变电所内智能设备分为3层:变电所层、间隔层和过程层[2,3]。其功能分层和接口模型见图4。

过程层主要完成实时电气量检测和设备运行状态参数检测和控制命令的发送和执行;间隔层主要汇总站内本间隔的过程层实时数据信息, 实施对该间隔的一次设备保护控制, 与变电所层和过程层高速通信等;变电所层主要完成间隔层数据显示, 存储历史数据库, 在线编程完成全站操作闭锁控制、操作、打印、报警、图像、声音等多媒体功能, 也可以对间隔层、过程层各种设备进行在线维护、组态和修改参数。

2.4 数字化牵引变电所的三个模式

过渡型模式。牵引变电所既有过程层和间隔层之间关系保持不变, 而在间隔层和站控层之间采用IEC61850标准实现通信机数据处理等操作。此模式下, 二次设备可通过在现有成熟的设备基础上完成, 具有较高的实用性, 便于现阶段推广及老站改造。

实用模式。牵引变电所的间隔层和站控层通过IEC61850协议全部实现数字化, 同时ECT/EPT的应用使得过程层基本实现数字化。ECT/EPT在国内外的运行成功是目前推广数字化变电站最热点关注的焦点, 但过程层的一次设备仍是单独的信号回路。

完全型模式。通过IEC61850协议、ECT/EPT、智能一次设备, 变电所的间隔层、站控层和过程层全部实现数字化。因为智能一次设备目前技术上还没成熟到试运行阶段, 此方案目前无法实施[4]。

4 数字化牵引变电所的设计

根据目前数字化牵引变电所产品的发展现状, 在经济投资、技术等条件约束下, 其设计采用过渡型模式, 采购成熟的基于IEC61850标准的二次设备和为一次设备配备IED, 从而实现牵引变电所基本数字化 (见图5) 。

数字化牵引变电所过程层设备主要是所内一次设备 (电压互感器、电流互感器、断路器和变压器等) 和智能终端设备;间隔层设备主要是牵引变电所综合自动化 (保护装置、测控装置) 及安全监控系统、交直流系统和接触网开关控制系统;站控层设备主要有监控后台、远动主站及GPS。间隔层与过程层、站控层的网络均采用100 Mbit双星形或双环形工业以太网。

牵引变电所内一些不具备IEC61850通信功能的单元, 如交直流系统、接触网开关控制、安全监控系统, 统一通过网关进行规约转换, 从而接入综合自动化后台。

5 结束语

数字化牵引变电所建设是一个系统工程, 要实现全部数字化功能, 还有许多技术问题需要解决。目前技术的成熟度、方案的可行性均需要结合工程实际逐步改善。从长远发展来看, 还将涉及到数字化分区所、AT所的设计, 同一供电臂内牵引变电所信息交互技术、牵引变电所与调度中心信息交互技术和信息安全技术等。

随着新技术和新产品的不断研发, 相信在不久的将来, 数字化牵引变电所能在工程中逐步实现, 从而在高速铁路和客运专线供电系统中发挥重要作用。

参考文献

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[2]IEC.IEC61850-1Introduction and overview[S], 2002

[3]IEC.IEC61850-5Communication requirements for function and device[S], 2003

铁路牵引变电所 篇2

牵引变电气主接线是变电所设计的首要部分, 也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定与电力系统整体及变电所本身运行的可靠性, 灵活性和经济性是密切相关的, 而且对电气设备的选择, 配电装置布置, 继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此必须合理的确定主接线。

电气主结线应满足的基本要求

①首先保证电力牵引负荷, 运输用动力, 信号负荷安全, 可靠供电的需要和电能质量。

②具有必要的运行灵活性, 使检修维护安全方便。

③应有较好的经济性, 力求减小投资和运行费用。

④应力求接线简捷明了, 并有发展和扩建的余地。

1.1 高压侧电气主结线的基本形式

1.1.1 单母线接线

如图1-1所示, 单母线接线的的特点是整个的配电装置只有一组母线, 每个电源线和引出线都经过开关电器接到同一组母线上。同一回路中串接的隔离开关和断路器, 在运行操作时, 必须严格遵守以下操作顺序:对馈线送电时必须先和1QS和2QS在投入1QF;如欲停止对其供电必须先断开1QF然后断开1QS和2QS。

单母线结线的特点是: (1) 结线简单、设备少、配电装置费用低、经济性好并能满足一定的可靠性。 (2) 每回路断路器切断负荷电流和故障电流。检修任一回路及其断路器时, 仅该回路停电, 其他回路不受影响。 (3) 检修母线和与母线相连的隔离开关时, 将造成全部停电。母线发生故障时, 将是全部电源断开, 待修复后才能恢复供电。

这种结线方式的缺点是母线故障时、检修设备和母线时要造成停电;适用范围:适用于对可靠性要求不高的10~35k V地区负荷。

1.1.2 单母线分段结线

图1-2为用断路器分段的单母线分段结线图。分段断路器MD正常时闭合, 是两段母线并列运行, 电源回路和同一负荷的馈电回路应交错连接在不同的分段母线上。

这种结线方式的特点是:

(1) 分段母线检修时将造成该段母线上回路停电。

(2) 进线上断路器检修时造成该进线停电。

适用范围:广泛应用于10~35k V地区负荷、城市电牵引各种变电所和110k V电源进线回路较少的110k V结线系统。

(3) 采用桥形结线

当只有两条电源回路和两台主变压器时, 常在电源线间用横向母线将它们连接起来, 即构成桥型结线。桥型结线按中间横向桥接母线的位置不同, 分为内桥形和外桥形两种, 如图1-3所示。前者的连接母线靠近变压器侧, 而后者则连接在靠近线路侧。

内桥形结线的线断路器分别连接在两回电源线路上, 因而线路退出工作或投入运行都比较方便。桥形母线上的断路器QF在正常状态下合闸运行, 1QS和2QS是断开的。当线路1SL发上故障时, 1QS和2QS合闸, 故障线路的断路器1QF跳闸, 其他三个元件 (另一线路和两台主变压器) 仍可继续工作。内桥结线当任一线路故障或检修时不影响变压器的并列工作。由于线路故障远比变压器故障多, 故这种界限在牵引变电所获得了较广泛的应用。当内桥结线的两回电源线路接入系统的环形电网中, 并有系统功率穿越桥接母线时, 桥断路器 (QF) 的检修或故障将造成环网断开。为避免这一缺陷, 可在线路短路器外侧安装一组跨条, 如图中的虚线所示, 正常工作时隔离开关将跨条断开, 安装两组隔离开关的目的是便于它们轮流停电检修。

图中外桥形结线的特点与内桥刚好相反, 当变压器发生故障或运行中需要断开时, 只要断开它们前面的断路器1QF或2QF, 而不影响线路的正常工作。但线路故障或检修时, 将是与该线路连接的变压器短时中断运行, 须经转换操作后才能恢复工作。因而外侨形结线适用于电源线路较短、负荷不稳定、变压器需要经常切换 (例如两台主变中一台要经常断开或投入) 的场合, 也可用在有穿越功率通过的与唤醒电网连接的变电所中。

桥型结线能满足牵引变电所的可靠性, 具有一定的运行灵活性, 使用电器少, 建造费用低, 在结构上便于发展成单母线或具有旁路母线得到那母线结线。即在初期按桥形结线, 将来有可能增加电源线路数时再扩展为其他结线形式。

1.2 牵引负荷侧电气结线特点

牵引负荷是牵引变电所基本的重要负荷, 上述电气主结线基本形式多数对牵引负荷侧电气结线也是适用的。但考虑牵引负荷及牵引供电系统的下列特点, 有针对性的在电气结线上采取有效措施, 以保证供电系统的可靠性和运行灵活性。

1.2.1 由于接触网没有备用, 而接触网故障几率比一般架空输

电线路更为频繁, 因此牵引负荷侧电气结线对接触网馈线断路器的类型与备用方式较一般电力负荷要求更高。

1.2.2 牵引侧电气结线于牵引变压器的类型 (单相或三相) 和接

线方式以及主变压器的备用方式有关, 在采用移动式变压器做备用的情况下, 与移动变压器接入电路的方式有关。

1.2.3 与馈线数目、电气化铁路年运量、单线或复线, 以及变电

所附近铁路其他设施如大型枢纽站、电力机车段和地区负荷等的供电要求有关。

对于牵引侧母线本身, 由于线路简单, 引至馈线配电间隔为单相母线, 实践证明很少发生故障, 必须检修母线和母线上隔离开关时, 可由临近变电所越区供电以代替被检修的母线或母线分段。

为合理解决馈线断路器的备用方式, 牵引负荷侧电气结线有下列几种形式:①每路馈线设有备用断路器的单母线结线, 如图所示, 考虑手车式气体断路器 (或真空式) 产品接触插头的互换性较差, 不设移动备用, 工作断路器检修时, 即由备用断路器代替, 这种方式在馈线数量较少时采用, 操作转换较方便, 但投资较大。②每两路馈线设一公共备用断路器BQF, 通过隔离开关的转换, 可使BQF代替任一馈线短路器, 并达到按单母线分段运行的作用, 如图所示, 这种结线的缺点是隔离开关的转换太频繁。③单母线分段带旁路母线的结线, 考虑到馈线断路器检修时备用的需要, 或者在某些情况下由于电力系统的缘故不允许两回电源线供电的变压器在牵引负荷侧并联运行, 母线分段隔离开关经常处于断开位置, 故需在每个分段母线上各设一台旁路断路器1BQF、2BQF, 分别作为每段母线上连接的馈线断路器的备用。这种结线适用于馈线数目较多的复线, 或靠近大型枢纽站向几个方向电气化铁路供电的单线牵引变电所。

牵引变压器的备用方式有移动备用和固定备用两种。前者是整个供电段管辖的几个牵引变电所设置一台或数台可以动的公共备用变压器, 供运行中的牵引变压器检修或故障时使用;后者是在每个牵引变电所安装固定的备用变压器, 或者牵引变压器台数不变、而增大变压器容量, 使在正常情况下一台工作, 一台备用 (称为固定全备用) 。根据技术经济的全面比较, 在一般牵引变电所设有或不设专用铁路岔线作为变压器搬运、检修的情况下, 对于三相牵引变压器采用固定全备用的方式都是有利和可取的。特殊情况下需作具体比较。对于单相或V形接线的牵引变电所, 一般增加一台固定备用变压器, 在牵引负荷侧电气结线只需增加一路电源进线及断路器与配电间隔, 比较简单。而采用移动备用变压器的情况下, 对单相或V-V形接线的单相变电所牵引侧电气结线的构成, 将产生较大影响。

2 牵引变电所变压器的选择

2.1 选择原则

2.1.1 为保证供电的可靠性, 在变电所中, 一般装设两台主变压器。

2.1.2 为满足运行的灵敏性和可靠性, 如有重要负荷的变电所, 应选择两台三绕组变压器, 选用三绕组变压器占地面积小, 运行及维护工作量少, 价格低于四台双绕组变压器, 因此三绕组变压器的选择大大优于四台双绕组变压器。

2.2 牵引变压器的接线方式和台数的确定

考虑到该变电所为三相牵引变电所, 与系统联系紧密, 且在一次主结线中已考虑采用内桥结线方式, 故选用采用三绕组变压器, 高压侧为Y形接线, 中、低压侧为△连接。由于牵引负荷属于一级负荷, 并考虑备用, 所以选用两台主变压器, 一台自用电变压器。通过本章的学习加深了对牵引变压器的基本知识的理解, 对设计和以后的实际工程设计及研究工作奠定了理论基础。

2.3 牵引变压器安装容量的确定和选择

当牵引变压器的计算容量和校核容量确定以后, 选择两者中较大者, 并按采用的备用方式, 牵引变压器的系列产品 (额定容量优先系数为R10系列) , 以及有否地区动力负荷等诸因素, 即可确定牵引变压器的安装容量。

例如:单线电气化铁路近期年运量为1700万吨/年, 牵引定数G为2100吨/列, γ净取0.705, 波动系数K1取1.2, 储备系数K2取1.2, 非平行列车运行图区间通过能力N非=42对/日。

供电臂1-n=3, ∑A1=2005kV·A·h, ∑tu1=28.3min

供电臂2-n=3, ∑A2=1700 kV·A·h, ∑tu2=27.3min。

解:

第一步 计算列车对数N

采用简化公式:

第四步计算变压器校核容量

按非平行运行区间通过能力N非的要求进行校核。计算对应于N非的重负荷供电臂 (1) 的最大电流Imax。

查附录C图C-5曲线Imax=f (n, p) 得:

计算对应于N非的轻负荷供电臂 (2) 的有效电流。

三相联结变压器最大容量为:

三相联结变压器校核容量:

第五步确定安装容量

由此得出变压器的安装容量为2×16000 (k VA) 。

2.4 变压器备用方式的选择

牵引变压器在检修或发生故障时, 都需要有备用变压器投入, 以确保电气化铁路的正常运输。在大运量的双线区段, 牵引变压器一旦出现故障, 应尽快投入备用变压器, 显得比单线区段要求更高。备用变压器投入的快供, 将影响到恢复正常供电的时间, 并且与采用的备用方式有关。备用方式的选择, 必须从实际的电气化铁路线路、运量、牵引变电所的规模、选址、供电方式及外部条件 (如有无公路) 等因素, 综合考虑比较后确定。我国的电气化铁路牵引变压器备用方式有以下两种。

2.4.1 移动备用

采用移动变压器作为备用的方式, 称为移动备用。采用移动备用方式的电气化区段, 每个牵引变电所装设两台牵引变压器, 正常时两台并联运行。所内设有铁路专用岔线。备用变压器安放在移动变压器车上, 停放于适中位置的牵引变电所内或供电段段部, 以便于需要作为备用变压器投入时, 缩短运输时间。在供电段所辖的牵引变电所不超过5-8个的情况下, 设一台移动变压器, 其额定容量应与所辖变电所中的最大牵引变压器额定容量相同。

当牵引变压器需要检修时, 可将移动变压器按计划调入牵引变电所。但在牵引变压器发生故障时, 移动变压器的调运和投入约需数小时。此间, 靠一台牵引变压器供电往往不能保证铁路正常运输。这种影响, 在单线区段或运量小的双线区段可很快恢复正常;但在大运量的双线区段须予以重视。可按牵引变压器一台故障停电后由另一台单独运行, 允许超载30%, 并持续4小时, 而能符合计算容量 (满足正常运输) 的要求进行检算。

采用移动备用方式, 除上述影响外, 还需要修建铁路专用岔线。这将导致牵引变电所选址困难、场地面积和土方量增加, 相应加大投资。不仅如此, 移动变压器车辆进厂检修时, 修要把备用变压器从车上拆卸吊下来;车辆修好出厂后, 又要把备用变压器吊上车安装好。这项工作十分麻烦和困难, 非常费时费力费钱。采用移动备用方式的优点是牵引变压器容量较省。因此, 移动备用方式可用于沿线无公路区段和单线区段。

2.4.2 固定备用

采用加大牵引变压器容量或增加台数作为备用的方式, 称为固定备用。采用固定备用方式的电气化区段, 每个牵引变电所装设两台牵引变压器, 一台运行, 一台备用。每台牵引变压器容量应能承担全所最大负荷, 满足铁路正常运输的要求。

采用固定备用方式的优点是:其投入快速方便, 可确保铁路正常运输, 又可不修建铁路专用岔线, 牵引变电所选址方便、灵活, 场地面积较小, 土方量较少, 电气主接线较简单。其缺点是:增加了牵引变压器的安装容量, 变电所内设备检修业务要靠公路运输。因此, 固定备用方式适用于沿线有公路条件的大运量区段。

在当前进行电气化铁路牵引供电系统的设计中, 牵引变压器的备用方式不再考虑移动备用方式。

3 结束语

电气主结线是牵引变电所的主体部分, 本设计高压侧采用内桥形结线, 牵引负荷侧采用单母线结线的方式。并确定牵引变压器的结线形式:采用三绕组变压器, 高压侧为Y形接线, 中、低压侧为△连接。由于牵引负荷属于一级负荷, 并考虑备用, 所以选用两台主变压器, 一台自用电变压器

摘要：牵引变电所是电气化铁路牵引供电系统的心脏, 它的主要任务是将电力系统输送来的三相高压电变化成适合电力机车使用的电能。而电气主接线反映牵引变电所设施的主要电气设备以及这些设备的规格、型号、技术参数以及在电气上是如何连接的, 高压侧有几回进线、几台牵引变压器, 有几回接触网馈电线。通过电气主接线可以了解牵引变电所等设施的规模大小、设备情况。

关键词：牵引变电所,铁路,牵引变压器

参考文献

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客专铁路牵引变电所施工问题研究 篇3

关键词：客专铁路；牵引变电所；电缆敷设；二次接线

中图分类号：U224 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）07-

1 概述

近年随着高速铁路的快速发展，对铁路供电系统运行的可靠性要求越来越高。铁路牵引供电系统主要由牵引变电所、牵引网和电力机车组成。在电气化客专高速铁路建设中，沿线均设有牵引变电所。本文主要针对牵引变电所施工中常见的一些问题进行分析，以期为发展越来越快的铁路建设提供参考。

2 客专铁路牵引变电所接地施工问题分析

2.1 接地施工技术

接地是指为了防止人身受到电击，保障电力系统正常运行，保护线路和设备免遭损坏，防止雷击和防止静电损害等，将电力系统或电气装置的某一部分经接地材料连接到接地装置。

接地是铁路牵引变电所电力系统保护中的基本措施，其施工可分为接地网施工、接地母线安装及设备与构件接地施工三部分。从具体的施工流程上来看，主要包括以下步骤：施工调查准备→施工前评估→方案优化→接地网敷设→电阻测试→接地母线敷设→设备及构支架接地。

2.2 施工中的要点问题

2.2.1 接地网敷设和接地母线安装必须注意的问题：必须符合设计文件及相应施工图纸要求，施工结束后应及时提交接地网隐蔽工程记录；为提高水平接地体T形和十形连接部位及水平接地体与垂直接地体的强度，各连接点应加焊L形连接条；室内接地母线（干线）沿墙水平敷设时，离地面高度宜为250～300mm；敷设完毕的接地网，回填土应分层夯实，沟沿应培土埂防沉降。

2.2.2 设备及构件接地连接必须注意的问题：电气设备接地线必须按统一标准安装，采用相同规格材料，其接地线的布置方式应一致，并应便于在运行中检查及维护；架构及设备支架的接地线，以面向设备安装于电杆右侧为准。构架的接地线与各类抱箍相冲突时，应安装于抱箍的间隙内；构、支架和各种设备底座预埋件的接地线均应以电焊连接，且连接长度符合有关规定。设备接地线均以螺栓连接，其接触面应镀锡，且连接面以外15mm内不得刷漆；所有设备接地线必须明敷，其表面应刷漆防腐；主变接地相的电缆应穿入塑料管防护，严禁采用金属管作保护管，主变端子箱的汇流排须与箱体绝缘。

3 客专铁路牵引变电所变压器安装施工问题分析

3.1 牵引变压器安装施工技术

牵引变压器是牵引变电所的主要设备，其具有体积大、重量大的特点，运输、就位、安装是施工中的关键序，其安装的施工程序主要是：安装施工前的准备工作→变压器水平调整→安装储油柜→安装散热器、风扇→安装高低压套管→安装减压装

置→安装继电器温度计→安装吸湿器→真空注油→二次配电及电气试验。

3.2 施工中的要点问题

安装前须详阅安装说明书及有关技术标准，并结合现场实际情况，制定周密的施工方案和安全技术措施，在安装时更需注意以下问题：变压器就位于基础后，其基准线应与基础中心线吻合，主体应呈水平状态且最大水平误差不得超过±3mm；安装前，器身内的充氮压力应保持在规定范围内，当环境温度变化时，其变化不得超过允许范围；所有法兰连接面连接前均应用变压器油清洗，并更换新的密封垫圈。连接时，密封垫圈及法兰凹槽的各接触面，均应薄薄地涂敷一层密封脂；连接后，法兰四周间隙应在0～0.5mm之间；变压器高低压套管安装及其与线圈引出线连接时，应以扭力扳手检测螺栓紧固程度；气体继电器、压力释放装置及信号温度计在安装前，要用500V摇表测定其绝缘电阻值（应在2MΩ以上）。除温度计外，还应检查各设备触点的动作情况，连续动作三次均应正常；变压器在连续12h抽真空，并一直保持真空度在规定范围不下降，才能正式注油（注油时真空度不得降至标准以下），注油后应继续抽真空15min才能停止真空泵运转；变压器的油位调整不得超出正常油曲变动范围。

4 客专铁路牵引变电所电缆敷设及二次接线施工问题分析

4.1 电缆敷设及二次接线施工技术

电缆敷设及二次接线是变配电所施工中重要工序，其施工的质量对变配电所的安全极其重要，电缆敷设缺陷可能成为变配电所的永久缺陷，二次接线的正确与否直接决定着能否顺利进行整组调试，对将来变配电所的安全运行起着决定性的作用。

在铁路牵引变电所中，电缆沟或电缆夹层中的电缆排列固定在电缆支架上；控制电缆头及低压电力电缆头的制作有环氧树脂干包法、塑料电缆头套干包法、热缩管法等几种。常用热缩管法制作控制电缆及低压电力电缆头。二次接线一般采用塑料槽板配线，方便施工、运营及维护。

电缆敷设及二次接线施工流程为：施工准备→电缆测量→电缆敷设→电缆头制作→二次校线→二次接线。

4.2 施工中的要点问题

施工中应注意以下问题：每根电缆保护管的直角弯不得超过2个，同时保护管的内径应大于电缆外径的1.5倍；敷设电缆时应搭设放线架，将电缆盘置于放线架之上。电缆应从电缆盘上端引出；电缆弯曲半径应满足相关规程、规范的要求；垂直敷设的电缆在每个支架处均应固定；水平敷设的电缆在首、末端，转弯及接头处固定；单芯交流电缆（如轨、地回流电缆）的金属保护管及金属绑扎带不应构成闭合回路；电缆金属护套和钢恺原则上一端接地，除非设计有明示时才能两端接地；用于静态保护的电缆，当采用屏蔽电缆时，其屏蔽层应接地，采用普通电缆时，其预留芯线应有一芯接地；芯线应有足够的预留，严禁芯线与接线端子之间有张力；每个接线端子每侧接线不得超过两根，且线间需加平垫；当芯线与接线端子之间采用弯线环方式连接时，芯线的弯环方向应与螺钉的旋紧方向一致；二次电流回路只许一点保护接地，接地点整所宜统一。严禁两点或以上的重复接地；二次接线完成后，应将芯线号管上有字的一面朝向易于观察侧。

5 结语

综上所述，牵引变电所高质量施工是高速电气化客专铁路安全运行的可靠保障，既要设计合理，又能高质量施工，才是降低运维成本、延长变电所设备维修周期的可行之路，才是铁路可持续发展的建设根本。也只有这样，才能使铁路建设发挥最大的社会效益和经济效益。

参考文献

[1] 黄玲珍.高速铁路牵引变电所接地系统影响因素的研究[J].电气化铁道，2009，（4）.

[2] 罗利平，张华志.客运专线牵引变电所接地设计研究[J].电气化铁道，2007，（5）.

[3] 石琼.电气化铁路牵引变压器安装施工工艺研究[J].科技传播，2010，（24）.

[4] 李瑞青，杨刚.铁路330kV牵引变电所施工技术[J].铁路技术创新，2011，（1）.

电气化铁路牵引变电所简介 篇4

牵引变电所的功能是将三相的110KV(或220KV)高压交流电变换为两个单相的27.5KV的交流电，然后向铁路上、下行两个方向的接触网(额定电压为25KV)供电，牵引变电所每一侧的接触网都被称做供电臂。该两臂的接触网电压相位是不同的，一般是用分相绝缘器隔离开来。相邻变电所间的接触网电压一般是同相的[BFQ]，期间除也用分相绝缘器隔离外，还设置了分区亭，通过分区亭断路器或隔离开关的操作，实行双边(或单边)供电。

牵引变电所外部电源

牵引供电系统一般又由铁路以外的容量较大的电力系统供电。电力系统有许多种电等级网络和设备，其中110KV及以上电压等级的输电线路，用区域变电所中的变压器联系起来，主要用于输送强大电力，利用它们向电气化铁路的牵引变电所输送电力，供电牵引用力。为了保证供电的可靠性，由电力系统送到牵引变电所高压输电线路无一例外地为双回线。两条双回线互为备用，平时均处于带电状态，一旦一条回路发生供电故障，另一条回自动投入，从而保证不间断供电。

牵引变电所主接线

牵引变电所(包括分区亭、开闭所，AT所等)，为了完成接受电能，高压和分配电能的工作，其电气接线可分为两大部分：一次接线(主接线)和二次接线。

主接线是指牵引变电所内一次主设备(即高压、强电流设备)的联接方式，也是变电所接受电能、变压和分配电能的通路。它反映了牵引变电所的基本结构和功能。

二次接线是指牵引变电所内二次设备(即低电压、弱电流的设备)的联接方式。其作用是对主接线中的设备工作状态进行控制，监察、测量以及实现继电保护与运动化等。二次接线对一次主设备的安全可靠运行起着重要作用。

主接线是根据变电所的容量规模、性能要求、电源条件及配电出线的要求确定的，其基本主接线型式有：单母线分段接线、劳旁路母线的单母线分段接线、双母线接线、桥式接线、双T式(即分支式)接线等。

开闭所

所谓开闭所，是指不进行电压变换而用开关设备实现电路开闭的配电所，一般有两条进线，然后多路馈出向枢纽站场接触网各分段供电。进线和出线均经过断路器，以实现接触网各分段停、供电灵活运行的目的。又由于断路器对接触网短路故障进行保护，从而可以缩小事故停电范围。

分区亭

分区亭设于两个牵引变电所的中间，可使相邻的接触网供电区段(同一供电臂的上、下行或两相邻变电所的两供电臂)实现并联或单独工作。

如果分区厅两侧的某一区段接触网发生短路故障，可由供电的牵引变电所馈电线断路器及分区亭断路器，在继电保护的作用下自动跳闸，将故障段接触网切除，而非故障段的接触网仍照常工作，从而使事故范围缩小一半。

AT所

牵引网采用AT供电方式时，在铁路沿线每隔10km左右设置一台自耦变压器AT，该设置处所称做AT所。

牵引变电所变压器

牵引变电所内的变压器，根据用途不同，分为主变压器(牵引变压器)、动力变压器、自耦变压器(AT)、所用变压器几种；根据接线方式不同，又有单相变压器、三相变压器、三相-二相变压器等。尽管变压器的类型、容量、电压等级千差万别，但其基本原理都是一样的，其作用都是变换电压，传输电能，以供给不同的电负荷。适合电力机车使用的27.5KV的单相电。由于牵引负荷具有极度不稳定、短路故障多、谐波含量大等特点，运行环境比一般电力负荷

恶劣的多，因此要求牵引变压器过负荷和抗短路冲击的能力要强，这也是牵引变压器区别于一般电力变压器的特点。动力变压器一般是给本所以外的非牵引负荷供电，电压等级一般为27.5/10KV，容量从几百至几千KVA不等。自耦变压器(AT)是AT供电的专用变压器，自身阻抗很小，一般沿牵引网每10～20km设一台，用以降低线路阻抗，提高网压水平及减少通信干扰。

铁路牵引变电所 篇5

山西中南部铁路通道是国家重点工程, 该工程为国铁Ⅰ级、双线电气化和万吨铁路, 设计标准按照重载铁路设计。途径山西、河南和山东3省, 线路全长1 260 km, 其中山西境内579 km。山西境内沿线将新建兴县、白文、三交、孟门、留誉、石楼、蒲县、隰县、辛堡、北韩、安泽、安和、沙峪和王家庄等14座电力牵引站。为满足山西中南部铁路通道 (山西段) 的用电需要, 保障电铁供电安全性和可靠性。根据中南部铁路一次系统接线方案, 本文介绍了牵引变电站关于涉及电网部分的系统通信设计方案。

1 山西电力系统通信现状概述

山西省传输网络以光纤通信为主, 微波、载波、卫星为辅, 多种传输技术并存。电力通信网各类通信系统之间、通信系统与其它环节 (发电、输电、变电、配电、用电、调度、信息等) 之间已经确立了基本承载关系模式。山西电力通信网已经形成了网络层次清晰、功能配合紧密、业务服务全面、发展基本协调的有机的网络系统, 为电网生产方面的安全稳定运行和公司管理方面的高效便捷沟通提供了良好的通信保障和服务。

目前, 山西省电力通信网已经建成贯穿山西省南北十一个地市的主干光纤通信电路和覆盖500 k V变电站、220 k V变电站的主干光纤传输网, 其中主干电路采用NEC/SDH/2.5G光设备, 选省公司中心站、11个地市公司、各220 k V及以上变电站作为传输节点, 形成第一层传输干线。另外, 为了保证线路保护信号的可靠传输, 同时作为主干2.5 Gbps光纤电路的迂回通道, 在主干OPGW光缆沿线各站点配置了NEC/SDH/622M和马可尼/SDH/622M光设备, 形成第二层传输电路[1]。

本工程中南部铁路牵引站接入的电网各个220k V变电站均为已有山西省主干通信节点, 均配置有主干NEC/SDH/622M/155M光设备, 区域网GPT/SDH/622M/155M光设备, 市级骨干网华为SDH/10G光设备。

2 调度组织关系

中南部铁路14座牵引站调度方式按两级考虑, 即山西省调和地调两级调度。

3 通道需求

3.1 保护通道需求

中南部铁路14座牵引站至电网各个220 k V变电站的线路保护均按照双重化原则配置适应电气化铁路保护要求的常规微机距离保护。

3.2 远动通道需求

中南部铁路14座牵引站至地调 (骨干节点) 第一平面需要1个2×2 Mbps通道;第二平面需要2个2×2 Mbps通道, 供牵引站调度数据网设备接入电力系统调度数据网。

3.3 通信通道需求

中南部铁路14座牵引站至地调和省调均需要两个独立的通信通道, 满足调度电话, 调度数据网、通信综合数据网等业务的传输。

4 电力系统通信设计原则

目前, 全省220 k V及以上变电站和新能源、火力发电厂均已配置相对完整的通信设备, 并且已经形成了全省统一体制, 如光传输设备、综合数据网路由器、调度交换机、通信PCM、通信电源等, 这些通信设备都需要两条相对独立可靠的传输通道与省调、省备调、地调、地县备调互连, 同时, 500 k V线路、220 k V线路及大部分110 k V线路均采用光纤保护方式, 每套线路保护都需要两条相对独立可靠的光纤通信传输通道与对端站点的保护设备互连。

因此, 为满足中南部铁路各个牵引站的通信、远动、保护等信息对传输电路越来越高的要求, 必须建设两条相对独立、可靠的传输电路来保证牵引站的安全可靠运行。

同时鉴于该通信网的特殊性, 网内SDH光设备等有关设备必须统一体制, 以便于统一网管及监控。目前, 全省主干传输网已经建成, 网内SDH光设备等有关设备均已在全省主干光纤通信工程中统一体制, 并且牵引站是该传输网的一个接入节点, 因此, 牵引站所开列的设备及光口型号应与主网设备选型一致。

5 电力系统通信设计方案

5.1 光缆建设方案

中南部铁路的每座牵引站均由2座电网变电站提供220 k V电压等级的外部电源。

考虑传输通道的可靠性、安全性、经济性, 牵引站光缆的建设方案为利用牵引站至电网220 k V变电站之间的220 k V线路建设1根24芯OPGW光缆, 作为牵引站传输远动、通信、保护等信息传送至地调和省调的主用光纤通道。

牵引站传输远动、通信、保护等信息传送至地调和省调的第二光纤通道利用铁路通信网的OPGW光缆转接。

具体连接方式如附图1所示。

5.2 光传输设备配置

中南部铁路各个牵引站均配置了干线型主干及区域网SDH光设备各1台, 牵引站的主干及区域网SDH光传输设备分别以155 Mbps光口接入对端电网变电站, 上述光纤电路建成后, 使得牵引站从电网220 k V变电站接入已有主干和地区光纤电路, 为牵引站的远动、通信和保护等信息传送到地调和省调提供主用传输通道。

牵引站接入电力系统数据通信网和调度数据网双平面共3条2 Mbps备用电路利用牵引站之间铁路通信网和牵引站至地调电力通信网光纤电路转接组成, 即由铁路相关部门组织3×2 Mbps电路在牵引站转接至地调。

具体连接方式如图1所示。

5.3 P C M设备配置

在各个牵引站配置主网通信PCM设备1台, 采用2 M电路接地调铁路专用PCM设备, 牵引站PCM设备监控信息采用IP方式接入省中心站PCM统一网管系统。

5.4 通信数据网络设备配置

在各个牵引站配置数据通信网接入路由器1台 (按双电源配置) , 以2×2 Mbps电路接入地调骨干数据通信网。

5.5 通信电源及机房

在各个牵引站配置48 V/2×30 A通信电源1套, 48 V/200 Ah蓄电池1组。上述通信开关电源以IP方式接入省中心站大集中通信电源网管系统。

牵引站的第二套48 V通信电源从牵引站内铁路通信网48 V电源系统引接。

在山西现有电力光纤网和传输网的基础上, 考虑中南部铁路牵引站接入电力系统的安全行、可靠性和经济性, 阐述了中南部铁路牵引变电站电力系统通信的设计方案, 该方案能够满足牵引站的通信、远动、保护等信息对传输电路的要求, 同时完善了该地区相关系统通信电路。

6 结论

本文在山西现有电力传输和铁路传输网的基础上, 提出了中南部铁路牵引变电站电力系统通信的设计方案, 该方案既考虑了牵引站运行的安全可靠, 又兼顾了电力系统通信的运行要求, 为铁路牵引站接入电力系统的调度、通信信息的传输提供了安全可靠的传输通道, 为铁路牵引站电力系统通信设计借鉴提供参考。

参考文献

铁路牵引变电所 篇6

随着科学技术的不断向前发展, 铁道部门为了确保整个铁路系统能够正常安全可靠的运行, 已经逐渐的将远程故障诊断系统运用到了牵引变电所当中。远程故障诊断系统在牵引变电所当中的应用, 在很大的程度上确保了牵引变电所的运行。其中, 牵引变电所远程故障诊断系统的设计又是一个非常重要的环节。

2 远程故障诊断系统在牵引变电所运行当中的作用

远程故障诊断系统是一项比较新的技术产物, 是随着科学技术的不断向前发展而逐渐的发展起来的。这个系统具有众多的优势, 因此才被广泛的应用于社会生活的各个方面。其中, 随着机械设备的不断增多以及人们对机械设备运行质量的要求越来越高, 如何保证机械设备能够正常安全稳定的运行是当今社会非常热门的一个话题。机械设备要想从真正的意义上确保整个设备系统能够正常安全的运行, 那么必须做好故障诊断以及状态检测方面的工作。因此, 如何提高故障诊断以及状态检测的质量是人们一直所研究的。铁路系统已经成为一个非常重要的交通运输系统, 要想确保铁路系统的运行质量, 那么必须做好供电方面的工作。正是因为上述方面的原因, 远程故障诊断系统才逐渐的被运用到了牵引变电所的运行过程当中。远程故障诊断系统在牵引变电所当中的应用, 不仅提高了牵引变电所的运行质量, 最为重要的是能够对牵引变电所当中的运行设备进行时时的监测, 以便设备出现故障之后能够及时的通知监护人员, 采取有效的措施来对其进行解决。因此, 远程故障诊断系统在牵引变电所当中所起到的作用是不可替代的, 具有着非常深远的意义。

3 牵引变电所远程故障诊断系统设计的原则

牵引变电所的远程故障诊断系统在牵引变电所相关设备的运行过程当中起着非常重要的作用。因此, 要想从真正意义上确保远程故障诊断系统能够安全可靠的运行, 那么必须做好牵引变电所远程故障诊断系统设计方面的工作。为了确保远程故障诊断系统的设计质量, 远程故障诊断系统在进行设计的过程当中, 需要遵循以下几个方面的设计原则:第一, 在对牵引变电所的远程故障诊断系统进行设计之前, 相关设计人员首先需要对牵引变电所进行考察, 以此来获取一些设计当中所需要的资料。第二, 要采用比较成熟的技术运用到牵引变电所远程故障诊断系统的设计过程当中, 以此来提高整个远程故障诊断系统的实用性。第三, 开放式的设计结构应该逐渐的运用到牵引变电所的远程故障诊断系统的设计过程当中, 与此同时还要将设计的内容对用户透明, 以此来让用户更加清晰的了解系统设计的过程。第四, 远程故障诊断系统在设计的过程当中所应用的相关知识要在最大的程度上做到统一, 以此来对今后远程故障诊断系统的运行进行统一的管理, 与此同时, 将所应用的知识进行统一, 还可以增强远程故障诊断系统的工作质量。第五, 远程故障诊断系统在设计的过程当中, 要确保数据功能的强大性, 以便系统运行之后能够对遇到的各个类型的数据进行及时有效的诊断与处理。第六, 与此同时, 远程故障诊断系统在设计的过程当中, 还要确保知识入口的标准化, 以此来实现人机交换的运行环境。第七, 可靠性也是远程故障诊断系统在设计的过程当中需要遵循的一个非常重要的原则。要保证远程故障诊断系统能够及时准确的对牵引变电所当中出现的故障进行及时的诊断与报警处理, 最大限度的避免远程故障诊断系统对其进行错误诊断以及虚假报警。上述七个方面的原则是牵引变电所远程故障诊断系统在进行设计的过程当中所必须遵循的原则。远程故障诊断系统在进行设计的过程当中只有严格遵循上述七个方面的原则, 才能从真正的意义上确保远程故障诊断系统的设计质量, 才能更加安全可靠的运用到牵引变电所的故障诊断以及监测过程当中。

4 牵引变电所远程故障诊断系统的设计内容

远程故障诊断系统主要包含以下几个方面的设计内容:第一, 任务分析与可行性分析阶段。在进行远程故障诊断系统设计之前, 相关设计人员一定要做好任务分析与可行性分析方面的工作。只有真正的了解了用户的真正需求之后, 远程故障诊断系统才能够更具有针对性的去进行后续的设计工作。第二, 诊断知识获取阶段。牵引变电所远程故障诊断系统在进行设计的过程当中, 最为重要的一个工作环节就是诊断知识的获取阶段, 同时也是要求最为严格, 最为困难的一个工作环节。第三, 规划设计阶段。在完成了上述两个方面的工作之后, 远程故障诊断系统设计需要进行的另外一个工作环节就是规划设计阶段。这个阶段的工作任务主要就是, 在根据上述确定的系统类型之后, 对整个系统的功能进行科学合理的布置与划分。第四, 实施与评估阶段。远程故障诊断系统在完成了上述三个阶段的设计工作之后, 意味着已经基本上完成了远程故障诊断系统的设计工作。在完成了远程故障诊断系统的设计工作之后, 相关人员要对整个系统进行试运行以及评估。只有试运行以及评估都达到相关的要求之后, 才允许投入到具体的运行过程当中。第五, 投入运行阶段。在完成了上述四个方面的工作之后, 远程故障诊断系统则可以被真正的运用到牵引变电所当中。

5 结束语

远程故障诊断系统在牵引变电所当中的应用, 从真正的意义上提高了牵引变电所的运行质量。其中, 远程故障诊断系统设计环节质量的高低对整个远程故障诊断系统有着非常重要的影响。因此, 为了确保远程故障诊断系统能够正常的运行, 我们在今后的工作当中一定要严格的按照相关的要求对其进行设计。

摘要：牵引变电所在铁路运输系统当中占据着非常重要的位置。只有牵引变电所能够正常的运行, 整个铁路系统才能够正常安全的运行。因此, 确保牵引变电所的运行质量已经成为铁道部门广泛关注的一个话题。其中, 做好牵引变电所远程故障诊断系统的设计是牵引变电所能够正常安全运行的一个重要保证。对此本文主要对牵引变电所远程故障诊断系统设计当中的相关内容进行了分析介绍。

关键词：牵引变电所,铁路,远程故障诊断系统,分析介绍

参考文献

[1]张丽艳, 李群湛, 解绍锋, 陈民武.牵引变电所馈线电流的概率模型[J].西南交通大学学报, 2009 (6) .[1]张丽艳, 李群湛, 解绍锋, 陈民武.牵引变电所馈线电流的概率模型[J].西南交通大学学报, 2009 (6) .

[2]曾德容, 何正友, 于敏.地铁牵引变电所可靠性分析[J].铁道学报, 2008 (4) .[2]曾德容, 何正友, 于敏.地铁牵引变电所可靠性分析[J].铁道学报, 2008 (4) .

铁路牵引变电所 篇7

无人值班牵引变电所的设计、检修、调度与传统牵引变电所相比,都是一次大的变革,无论是一次设备还是二次设备的选择和设计都有其一定的特殊性。如无人值班牵引变电所应该具有有人值班时的功能,它与调度系统的关系应当是除了必须由调度系统完成的一些必要操作以及监控外,牵引变电所还应能完成自身的功能,比如两台主变压器的主备投切、馈线故障的重合闸、电容器的投切等,在这个过程中需要改变人们长期形成的传统习惯和思维方式。以下内容对实现无人值班牵引变电所的几个主要问题进行分析讨论,说明无人值班牵引变电所在设计、检修、调度及管理中应引起注意的事项。

1 设备及材料选择

要实现牵引变电所的无人值班,必须有可靠的一、二次设备作保障。在选择电气设备及材料时,须采用性能优良、维护工作量小、可靠性高的产品。

1)无人值班牵引变电所以实现变电所综合自动化为目的。在二次系统设计时,应取消传统的中央信号屏、变送器屏、闪光电源等;保留就地控制的开关分、合闸按钮;用不同的模块实现对电气设备的各种控制保护功能;利用计算机局部网络通信代替大量的信号电缆连接,控制系统与保护系统方便的交换信息,并可实现自诊断、远方复归和远方修改定值功能。目前我国生产的综合自动化系统集中安装在控制保护屏内,对下端设备采用电缆连接,对上端通过总线与计算机通信,这种安装方式使设备较为集中,有利于维护管理。但它需要建造较大的控制室及采用较多的二次电缆。本文建议对高压室内采用二次设备分散安装的方式,以一个电气回路为一个控制单元,每个单元的控制保护模块就地安装在设备旁,对模块配备I/O接口与通信处理机通过光纤相连。这种方案的优点明显:接线简单、主控制室占地面积小、减少二次电缆数量。2)除主变压器外,其余一次设备尽量采用干式产品。有条件的情况下,可设置部分在线监测设备。如部分一次设备的绝缘套管、牵引变压器油的在线监测。3)控制电缆应采用屏蔽型。这样避免电缆之间产生的电磁污染干扰二次回路,影响控制保护系统正常运行。但要注意电缆屏蔽层的端接方法和端接位置,端接得不好可能会增加电缆的电磁辐射。4)对于无人值班牵引变电所,为减少安全隐患,避免传统钢质接地网因长期腐蚀而可能导致的接地回路断线,牵引变电所接地网及设备引下线宜采用铜质材料。铜材载流量大大优于钢材,因此采用后可减少接地网截面,从而总投资较钢质接地系统增加不多。5)在牵引变电所实行无人值班后,要求直流电源的可靠性及自动化程度更高,功能更加完善,应具有免维护性能。因此,直流配电系统应采用单母线分段接线,操作设备选用自动空气开关;充电系统根据蓄电池运行状态应具有自动强充、均充、浮充的功能;应具有较高的稳压、稳流精度;直流系统的微机监控接口应和牵引变电所综合自动化系统连接,使直流电源的运行状况及时传送到调度端。

2 调度与通信系统

1)要实现牵引变电所的无人值班,必须有一个能保证远方监视和操作、稳定性好的调度自动化系统,用于完成信息的发送、反馈及存储。2)由于传统的有人值班牵引变电所是通过调度端发令,变电所内值班员操作相关电气设备。变电所实行无人值班后,由调度员直接在电力调度所内计算机上遥控操作远方设备。一个人的精力、专业总有一定限制,本文认为,在电力调度所内,调度员与操作人员要严格分开,调度员不能行使操作人员的角色。3)无人值班牵引变电所,其通信通道条件及所内通信系统要求更高。反映变电所运行状态的遥测、遥信量要及时发送到调度端,而调度所的遥控信息要准确的下发执行,因此必须有先进可靠的通信方式及通信系统,保证通信质量,提高牵引变电所运营可靠性。由于光纤具有损耗低、频带宽、数据传输速率高、抗电磁干扰强等优点,通信通道应采用光纤数据专用通道,光端机应设置在电力调度所和牵引变电所内。

3 房屋建筑设计

1)无人值班牵引变电所的主控制室无需在控制屏前留出足够的长度满足值班人员的视觉要求,可节省建筑空间。有人值班牵引变电所的学习室、值班员休息室等部分辅助房屋可以取消。卫生间主要满足值守人员和例行检修期间的要求,面积应该减小,可考虑设计采用化粪池。2)无人值班牵引变电所应多采用耐久性能好、易维护、耐污染、易清洁、防火保温隔热性能好的材料。所内避免大面积装修,普通的水磨石地面在功能上完全可以达到要求。3)在无人值班牵引变电所中,应增加围墙高度,一般不低于2.5 m,增加翻越难度。墙体采用实砌砖围墙,以防凿洞。在围墙四周宜设置红外线报警装置,直接与调度端进行通讯。此外,对于生产房屋的底层门窗要设置防盗栅。4)无人值班牵引变电所应设置烟感温感灭火装置及气体自动灭火装置,在火灾发生时,能够自动切除空调回路和通风回路,在建筑设计中,要加强防火分区,采用耐火建筑材料,防止火灾蔓延。在高压室、主控制室、电缆夹层等处,应按规范设置相应数量的灭火器或灭火设施。

4 视频监控系统

对于无人值班牵引变电所,遥信、遥测、遥控技术完成的是对牵引变电所电气运行状态的监视、测量和控制,但这类系统只是获得远方电气数据,并不能反映变电所运行的其他方面情况。例如:防火、防盗、变压器、开关、刀闸等设备的表面检查,甚至远程操作后电气设备的执行机构位置是否改变。牵引变电所视频监控系统可满足这类要求,调度员只需在调度端就可完成对数个牵引变电所情况的了解。视频监控技术将牵引变电所自动化技术提高到一个新的水平。1)牵引变电所视频监控系统一般由所端监控设备、高速通信通道和通信设备、视频监控主站构成。所内摄像监控设备位于变电所现场,完成视频信号、报警信号的采集以及摄像机控制的各项操作。监控中心一般设置在电力调度所,完成视频信号的解压播放,实现地图显示、图像存储、系统设备管理等。2)视频监控系统能否发挥其最大功能,摄像机在变电所内的安装位置十分关键。一般视频监控系统应监视主变压器、馈线、室内外开关、主控制室、电容器室等,在牵引变电所的大门和围墙也可设置。在摄像机安装时要根据现场设备状况决定安装位置,尽量达到既能看到设备全貌,又能看清重要细节。

5 无人值班牵引变电所的巡视

无人值班牵引变电所通过遥信、遥测、遥控、视频监控等各种措施,将变电所的自动化程度提高很大。而这些措施对变电所设备本身的运行状况不能改善和提高。例如主变渗油、机构频繁打压等在调度端就不一定能够监视到。因此,为了达到发现设备在运行中的异常,以便及早采取措施,防止事故发生的目的,除了定期的试验和检修外,还需要通过运行人员认真及时的巡视检查设备,尽可能早的发现隐患,及时处理,保障牵引变电所正常运行。

6 结语

无人值班牵引变电所在铁路运营中可发挥明显的经济效益、大大提高调度自动化水平。所以对于无人值班牵引变电所的设计、日常运行、检修维护都要综合考虑,它们是密不可分的系统工程。在每一个环节中,工作人员都必须熟悉相关的业务知识,都必须有认真负责的工作态度。此外,在设计、施工、运营中也应形成相应的规章制度来指导和推动无人值班牵引变电所的发展。

参考文献

[1]戴庆华,李文光.无人值班变电站的新建、改造与运行[M].北京:中国电力出版社,2000.

牵引变电所工作票制度 篇8

2、事故抢修、情况紧急时可不开工作票，但应向供电调度报告概况，听从供电调度的指挥；在作业前必须按规定做好安全措施，并将作业的时间、地点、内容及批准人的姓名等记入职守日志中。

3、发票人在工作前要尽早将工作票交给工作领导人和值守员，使之有足够的时间熟悉工作票中内容及做好准备工作。

4、工作领导人和值守员对工作票内容有不同意见时，要向发票人及时提出，经过认真分析，确认正确无误，方准作业。

5、工作票中规定的作业组成员，一般不应更换；若必须更换时，可经发票人同意，若发票人不在，可经工作领导人同意，但工作领导人更换时必须经发票人同意，并均要在工作票上签字。工作领导人应将作业组成员的变更情况及时通知值守员。

6、非专业人员在牵引变电所工作，要按规定办理作业票和安全措施，并在有效监护下方可作业。

铁路牵引变电所 篇9

关键词：变电所,远动系统,综合自动化

概述

铁路供电远动系统是保证电气化铁道正常运行的神经枢纽, 而牵引变电所远动系统又是供电远动系统的关键, 如何更好发挥远动系统的优势, 使远动系统更加可靠;使操作者在运输指挥、事故处置中更安全更便于操作, 是技术工作者追求的目标。

1 远动系统组成、功能

1.1 远动系统的组成

远动的主要任务是集中监视和集中控制。监控系统就是实现电力调度所与变电所供电装置之间远距离实时信息传输、处理, 从而实现对变电所的供电装置的运行状态进行实时监测控制的计算机控制装置, 由调度端和执行端构成其基本框架。

1.2 远动监控系统的功能

牵引供电远动监控系统可以完成对执行端的短路器、隔离开关等设备的遥控操作, 并通过执行端设备将开关的位置信息、中央信号状态信息采集返回调度所, 将执行端各种电量采集后送回调度所。

调度员通过监控系统可以对变电所的供配电运行情况通盘了解和判断, 并调整系统达到最佳供电方式。在变电所设备故障时, 可及时发现短路器跳闸、故障信号、预告信号等, 以便及时处理事故, 防止故障扩大化。牵引供电远动监控系统的具体功能包括:遥控功能, 遥信功能, 遥测功能, 数据统计、分析、处理功能, 故障处理功能[1]。

1.3 远动通信系统功能

远动通信系统是用来传输调度端和执行端之间上、下行远动信息通道的设备。远动通信系统要求具备可靠、准确、实时、兼容的特性, 并具有较强的抗干扰能力。

可靠性要求系统设备运行的可靠性和传输的数据可靠;准确性不高将影响系统的分析判断和执行, 或造成误判误操作;实时性可保障远动系统掌握实时信息, 迅速地获得故障信息并及时处理故障;较好的兼容性为系统的优化稳定提供保障, 为以后的硬件维护检修提供便利;较强的抗干扰能力可以抵抗设备自身以及外界的各种电磁干扰, 保障信道正常工作和远动系统的技术指标正常。

2 牵引变电所远动系统的现状及存在问题

2.1 发展现状

早期的远动设备主要由变电所远动设备、调度端远动设备、远动通道三部分组成。其中变电所远动设备主要包括远动主设备、调制解调器和过程设备;调度端远动设备主要包括远动主设备 (主站) 、调制解调器和人机设备;远动通道主要包括变电所和调度端的MODEM和传输线路, 这一阶段的通道多以电力线载波技术为主。

随着电子技术的发展, 以及远动设备和PC计算机的结合, 出现了数据采集与监控系统, 中期的远动技术开始向提高传输速度、提高编译码的检、纠错能力以及应用智能控制技术对所采集的数据进行预处理和正确性校验等方向发展。使得中期远动技术具有了变电所与调度端从一对一方式发展为一对N方式, 通道开始向微波、光纤等多种方式发展, 远动功能由“二遥”发展到“四遥”的特点。

随着半导体芯片技术、通信技术以及计算机技术的快速发展, 分层分布式的自动化系统结构被广泛采用以及传统上相当独立的远动和继电保护的逐步统一, 远动技术的传统概念与内涵也发生了质的变化, 这样的远动技术被称为变电所自动化技术, 也就是当前的变电所远动技术[1]。

2.2 牵引变电所远动系统存在问题及常见故障

远动系统问题及故障主要是指系统本身的设备、仪器仪表、线路和软件故障, 包括:调度端、执行段和通信系统故障。这些问题和故障主要表现在以下一些方面[2]:

1) 调度端故障主要有主机故障、操作终端故障、模拟屏故障。2) 执行端故障主要有本地主机运行故障、遥控执行故障、遥信执行故障、遥测执行故障。如主变保护盘上元器件故障, 开关位置指示灯显示不正确;变电所远动频繁投入退出, 并且有几个YC量固定不变。3) 通信系统故障, 这类故障都与远动装置接口设备的质量有关, 接口设备的质量问题还会导致远动系统执行故障, 而非远动系统问题。第一, 间隔层馈线保护出现后台计算机对断路器或隔开遥控操作合、分闸开关失灵。第二, 网络层故障。第三, 站控层设备故障。第四, 变电所遭雷击后, 微波通讯和远动信息中断。4) 电磁干扰方面存在的问题, 如机房在建设时没有规定进行门窗屏蔽;电源电缆引线和数据引线接线不规范在一个接线盒内;远动机房内的设备机柜正面采用全玻璃门;远动机房内的设备接地混乱。5) 远动设计存在问题主要有:远动系统上报故障信息警示方式、故障报表信息不统一;不弹出窗口, 需要在细目中查询;无故障报文或报文不全, 报文内容不统一, 只能在历史记录中查询;远动系统重启时, 故障报告记录会缺失;故障报告查询步骤繁琐;系统运行不稳定, 误发报警信息等;界面色彩、底色、相序颜色不统一出现橙色、黄色、红色、线绿色、深绿色等;带电光带颜色、不带电光带颜色不统一出现灰色、白的等。画面显示不统一, 变电所主接线图显示不全, 变电所馈出电方向末端未显示;个别远动系统中没有整体供电示意图;大型枢纽、编组站显示不全, 需要使用滑动条或鼠标的移动才能显示;显示界面存在屏多、画面小、文字小缺陷, 操作站点不能从桌面直接选取。

3 牵引变电所远动系统优化改进及发展趋势

3.1 牵引变电所远动系统优化改进

1) 防止电磁干扰措施。建筑物自身梁、柱、楼板及墙内的钢筋全部连接成一个电气整体, 可以形成一个自然屏蔽网;有数据交换的机房的所有电源和信号线全部采用金属屏蔽电缆, 并对金属层采取接地措施;低频干扰严重场所, 采用双屏蔽电缆或将屏蔽电缆穿入金属管内并将电缆外屏蔽层或金属管两端接地;规范、统一接地线的接地方式方法, 采用接地环接地;电源、信号引线除进行接地外, 应采取滤波措施[3]。2) 硬件维护, 控制硬件的工作环境。3) 软件维护, 对设计、开发中存在的逻辑错误或在调试阶段未被发现的错误进行维护;对系统功能和性能提出新的要求时对软件进行修改或扩充;满足远方供电设备改造、供电远动系统的硬件配置升级。4) 对意外故障或事故进行维护。5) 对既有变电所进行远动改造时, 应遵循经济性、可靠性、“三遥”参数全面、远动系统装置设备功能及空间留有扩充裕量的原则。不宜追求统一结构模式, 以保证现有设备的利用率;配置尽量简单化, 采用高性能设备与元件, 减少冗余设计。6) 其它优化措施。远动系统显示画面正常情况应全屏完整显示并锁定, 特殊较大供电单元的显示应通过滑动条调整显示界面;界面显示色彩、设备图形、音响类别应制定行业标准;设备状态信息、故障信息、历史数据查询步骤应缩短, 以便于操作者使用;系统应具备开关流水记录、设备故障记录, 记录应从上而下, 当前信息显示在最上面, 并能查询历史记录;操作设备开关基本步骤应规范统一;设备故障跳闸显示格式应规范统一;系统某些功能应进行权限设置, 防止操作者误操作。

3.2 牵引变电所远动系统发展趋势

随着计算机技术、网络技术和通讯技术的发展, 将来的变电所远动系统将向变电所综合自动化系统方向发展, 将成为真正意义上的分层体系结构, 面向对象建模, 统一的传输协议, 功能齐全的信息共享, 全面实现数字化的变电所综合自动化系统。主要包括以下几个方面:[3]1) 智能电子装置IED可以满足各种不同的工业应用环境;采用以太网与现场总线网相结合的混合控制网络, 这样可以保证信息传输的确定性和准确性。2) 数字式视频图像监视技术 (遥视) 成为变电所远动系统的重要组成部分。3) 电气设备状态检测与故障诊断技术是发展新领域。目前研究领域主要包括电容型设备、变压器、断路器等的状态检测与故障诊断[3]。4) 光电互感器 (OCT、OVT) 得到广泛应用, 实现数字化变电所。5) 电能质量的在线监测将丰富变电站自动化远动技术的内涵。

4 结语

远动系统规范的科学的发展, 需要管理部门、设计单位、设备厂家与使用单位共同努力, 并在实际应用中积极摸索、实践, 通过不断总结, 逐步完善系统的各个细节, 制定行业标准, 才能使远动控制系统得到长足发展。

参考文献

[1]周嘉宁.铁路供电段电力远动系统方案[J].沿海企业与科技, 2010 (2) :134-138.

[2]王蒲民, 孟寅生.浅谈牵引变电所综合自动化系统中远动技术的应用[J].西铁科技, 2008 (4) :13-15.

铁路牵引变电所 篇10

电气化铁路的高速发展对铁路牵引变电设备提出了更高要求。鉴于定期对牵引变电所进行预防性试验和检修的方法具有人力物力成本较高特点, 以及牵引变电所停电检修存在安全隐患, 预防性试验不能准确反映电气设备的工作运行状态, 国内外不少学者在电力设备在线监测技术方面进行了研究。

在线监测系统在电气化铁路中的应用较晚, 且牵引供电系统具有特殊性。在当前牵引变电所中, 集中式和分布集中式是容性设备在线监测系统最常采用的两种形式。集中式在线监测系统最大的缺点是在复杂的电磁环境下容易受到干扰而产生失真现象, 从而影响测量精度。分布集中式在线监测系统数据采集功能由现场单元实现, 站内处理中心与现场单元间的数据通过数字信号进行传输, 因此不会因传输距离而影响传输效果, 这也是区别于集中式系统的地方。

1容性设备绝缘在线监测原理

绝缘老化是容性设备运行过程中时常出现的问题, 通常由设备中起绝缘作用部分电介质老化引起, 具体表现为介质损耗升高, 引起设备内部温度升高, 而过高的温度又会引起介质碳化、烧焦现象的发生, 进而影响容性设备绝缘性能, 导致其出现击穿现象, 严重情况下还会引起爆炸事故, 对牵引变电系统的安全稳定运行有较大影响。

介质损耗因数通常作为判断容性设备绝缘状况的一项重要指标。介损角δ表示容性设备电流基波与母线电压基波的相位差, 所以只需提取容性设备的泄漏电流与母线电压, 通过相关计算即可得出其介损值tanδ。然而, 从未进行过屏蔽处理的容性设备中提取的电流信号一般都较小 (通常为毫安级) , 并且测量现场电磁环境复杂, 干扰形式多样, 这就对测量设备的软硬件提出了较高要求, 因此精确稳定地测量tanδ有较大难度。目前, 已有不少专家学者对容性设备绝缘在线监测介损角进行了大量相关研究。传统的 “硬件法”因存在对硬件部分的测量精度要求高、现场干扰严重等问题而逐渐被 “软件法”所替代, 具有代表性的软件法有波形拟合法、高阶正弦拟合法、相关函数分析法、正弦波参数法、谐波分析法。

在满足狄里赫利条件的情况下, 对母线参考电压U和容性设备末屏泄漏电流I做傅里叶级数分解, 其数学表达式为:

式中, U0、I0分别表示电压、电流的直流分量;Ukm、Ikm分别表示电压、电流各次谐波的幅值;αk、βk分别表示电压、电流各次谐波的相角。

由于容性设备的电流信号超前其电压信号90°, 因此其介损角正切值表达式为:

式中, α1、β1分别表示电压、电流基波相角。

2系统设计

2.1总体设计

目前, 在线监测系统实施阶段, 需要在现场铺设大量电缆, 工作量较大, 同时系统维护、 升级工作开展较困难。此外, 集中式和分布集中式在线监测系统都需要传递模拟信号。集中式在线监测系统是通过传感器将采集到的模拟信号传送到站内处理中心的。分布集中式在线监测系统虽然其模拟信号传输距离有所缩短, 但是依据现场实施的相关经验, 现场单元与传感器间也有10~30m左右的信号传输距离。变电站内电磁环境较复杂, 电缆传输信号的过程中必然受到较大的电磁干扰;长距离的信号传输同样会引起信号强度衰减。这些诸多因素最终会导致系统测量精度降低。

本文针对上述问题提出一种基于分布式的容性设备绝缘在线监测系统, 系统具体结构如图1所示。分布式容性设备绝缘在线监测系统主要由监测层、控制层、管理层构成。

与集中式和分布集中式的在线监测系统相比, 分布式在线监测系统的主要特点有:简化了系统的层次, 智能处理单元通过总线与站内处理中心进行直接通信, 能够较为独立地对某个设备进行监测, 同时可以较为方便地增减被监测设备, 灵活性较强;为了克服模拟信号远距离传输问题, 监测层中的智能处理单元具有模拟信号处理功能, 从而提升了系统测量的准确性;现场没有模拟信号的远距离传输, 降低了施工量;管理层可对多个变电站的容性设备在线监测系统进行远程管理。

2.2硬件设计

高压电气设备绝缘在线监测装置监测容性设备时, 电流传感器起到至关重要的作用, 其性能将直接关系到容性设备介损测量的可靠性和精确度。单匝穿心式微电流传感器由1个穿心式线圈、1组I/V转换电路及1组信号放大电路构成, 如图2所示。

监测层的核心是智能处理单元, 控制层站内处理中心的工作基础也是智能处理单元, 智能处理单元的原理框图如图3所示。电源模块和时钟模块提供智能处理单元工作时所需的电能和时钟信号, 并与单片机一起构成单片机的最小工作系统。

目前, 工程中应用较多的两种通信方式为德国Bosch公司在20世纪80年代首次提出的CAN和EIA制定的一种串行接口标准RS-485。CAN与RS-485总线性能对比见表1。

CAN总线通信方式主要有以下优点。

(1) 传输距离短, 受到的干扰小, 用数字信号代替模拟信号进行双向传输, 抗干扰能力较强。

(2) 所有数据处理单元均能实现同步性测试, 测试结果具有较好的可互比性。

(3) 现场总线在具体结构上仅有操作管理与现场测控设备两个层次。现场测控设备均有各自的微处理器部分, 相互间的工作是独立的。

(4) 扩展性强。

2.3软件设计

同时利用基于SQL Server 2005与C++Builder6.0等前端软件的开发平台, 将C++作为标准的开发语言, 实现对站内处理中心和段内工作站的软件开发。系统软件具体包括上位机管理诊断、下位机检测两大部分[4]。上位机管理诊断软件主要负责对介损等参量的综合计算和分析诊断, 以及用户操作浏览界面、图表的展现等工作。下位机软件主要负责信号采集、介损测量等相关工作。系统软件结构如图4所示, 主要包括主程序模块、通信模块、数据库模块和专家诊断模块。

(1) 主程序模块主要是从总体上调用通信模块、 数据库模块以及专家诊断模块来实现对容性设备绝缘状况的监测, 它是整个软件系统的核心。此外, 该模块还拥有用户添加、修改等相关权限管理功能, 以及系统监测模式、监测时间的设定和相应通信地址的设定等具体功能。

(2) 通信模块主要实现串口命令的传送与接收、 数据文件的传输、数据格式的转换等相应工作。

(3) 数据库模块完成对数据的增添、 删除、 更新以及存储功能。

(4) 专家诊断模块实现对所测得容性设备参数的分析, 然后对绝缘情况进行相应的故障诊断, 且利用友善的人机界面对设备相关信息进行显示。

3现场应用

3.1现场安装方式

分布式容性设备绝缘在线监测系统开发研制完毕后, 先在实验室对其进行严格的测试, 再将其投入现场运行。现场安装时, 按图5安装步骤正确安装各部分设备及监测软件系统。

在现场安装过程中, 需要注意以下问题。

(1) 信号线与电源线连接时必须先用焊锡焊接后再进行绝缘保护。

(2) 地下电缆必须采用PVC管或镀锌钢管进行防护。

(3) 接线完毕后需做防火、 防潮处理, 保证装备密封性良好。

(4) 保护管连接牢固, 为了避免电缆外皮划伤, 还需打磨保护管两端。

现场安装实物如图6所示。

3.2系统运行

该系统应用于铁路牵引变电所, 在系统硬软件安装完毕后, 启动在线监测系统的配置程序。在对软件进行正确配置后, 系统进入运行状态, 连续运行几天后就可查询监测到的设备运行数据。

该系统在牵引变电所的运行情况表明, 其设计能够满足可靠性要求, 通信可靠, 元器件及系统软件运行稳定正常。

4结束语

本文设计了一种基于CAN总线的由监测层、 控制层、管理层组成的分布式容性设备绝缘在线监测系统。该系统在太原供电段变电所投运, 运行稳定, 具有较强的抗干扰能力, 满足测量精度要求。

摘要：为弥补牵引变电所以往所采用的预防性试验结合定期检修方法保障电气设备安全运行方式的不足, 对电力设备进行在线监测, 尤其是对容性设备进行在线监测。研究现有容性设备在线监测系统, 并在此基础上设计了一种由监测层、控制层与管理层组成的分布式系统, 该系统能够很好地避免和减少传统系统的测量误差。在铁路牵引变电所的现场应用表明, 该系统运行可靠。

关键词：牵引变电所,容性设备,在线监测,分布式

参考文献

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