铁道供变电系统.doc

郑州铁路局电大电气化铁道技术专业 教案1 绪 论 第一章 供变电系统概述 学习目标：了解电力系统的概念；电力牵引供电系统的概述。 重 点：电力牵引供电系统的组成； 难 点：供变电系统相关的主要设备及功能。 教学内容： 电力牵引是一种新型的运输牵引动力。我国铁路运输的牵引动力，目前主要有内燃牵引和电力牵引两种形式。以电力牵引为主要牵引方式的干线称为电气化铁路。 第一条电气化铁道1961年8月15日宝鸡-凤州91km建成通车。 电力牵引特点： 能多拉快跑，提高运输能力。 能综合利用能源，减低燃料消耗。 能减低运输成本，提高劳动生产率。 能改善劳动条件，不污染环境。 能采用综合自动化技术，安全性高。 电力系统概述 由 HYPERLINK /wiki/%E5%8F%91%E7%94%B5 \o ???电 \t _blank 发电、 HYPERLINK /wiki/%E8%BE%93%E7%94%B5 \o 输电 \t _blank 输电、 HYPERLINK /wiki/%E5%8F%98%E7%94%B5 \o 变电 \t _blank 变电、 HYPERLINK /wiki/%E9%85%8D%E7%94%B5 \o 配电 \t _blank 配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的 HYPERLINK /wiki/%E4%B8%80%E6%AC%A1%E8%83%BD%E6%BA%90 \o 一次能源 \t _blank 一次能源通过 HYPERLINK /wiki/%E5%8F%91%E7%94%B5%E5%8A%A8%E5%8A%9B%E8%A3%85%E7%BD%AE \o 发电动力装置 \t _blank 发电动力装置转化成电能，再经输电、变电和配电将电能供应到各用户。 为实现这一功能，电力系统在各个环节和不同层次还具有相应的信息与控制系统，对电能的生产过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度，以保证用户获得安全、经济、优质的电能(图1)。 电力系统中性点运行方式 电力系统中性点的运行方式共三种：中性点不接地运行方式、中性点经消弧线圈接地运行方式、中性点直接接地运行方式和中性点经电抗器接地的三相系统。前两种接地系统统称为小接地电流系统，后两种接地系统又称为大接地电流系统。其中采用最广泛的是中性点不接地、中性点经过消弧线圈接地和中性点直接接地等三种方式。 研究分析中性点运行方式的目的一是分析影响系统可靠运行的因素，二是合理设置设备的绝缘，三是研究如何避免对通信的干扰，四是选择继电保护等。 电力线路存在分散电容，各相对地之间是空气层，空气是绝缘介质，组成分散电容C。分散电容有相对地电容和相间电容。通常不予考虑相间电容。 1、中性点不接地的三相电力系统 输电线路的绝缘水平按线电压设计，当发生单相接地故障时，三相系统仍然对称，接在相间电压上的用电器的供电并未遭到破坏，可以继续运行。但是这种电网长期在单相接地的状态下运行，也是不能允许的，因为这时非故障相电压升高，绝缘薄弱点很可能被击穿，而引起两相接地短路，将严重地损坏电气设备。另一方面由于存在接地容性电流，当接地的电容电流较大时，在接地处引起的电弧就很难自行熄灭。在接地处还可能出现所谓间隙电弧，即周期地熄灭与重燃的电弧。 由于电网是一个具有电感和电容的振荡回路，间歇电弧将引起相对地的过电压，这种过电压会传输到与接地点有直接电连接的整个电网上，更容易引起另一相对地击穿，而形成两相接地短路，危机系统安全。故限制电弧措施，是电力系统中性点不接地运行方式研究的课题之一。因此在中性点不接地电网中，必须设专门的监察装置，以便使运行人员及时地发现一相接地故障，从而切除电网中的故障部分。 2、中性点经消弧线圈接地的三相系统 中性点不接地电力网发生故障时，仍可继续运行2h，但若接地电流值过大，会产生持续性电弧，危胁设备，甚至产生三相或二相短路。 当一相接地电容电流超过允许值时,可以用中性点经消弧线圈接地的方法来解决，该系统即称为中性点经消弧线圈接地系统。常见限制接地电流的措施是中性点经消弧线圈接地。 当W相发生单相接地故障时，中性点电位N上升为相电压 ∵消弧线圈为可调电感线圈 ∴电感电流流过接地点， ∵ 电流方向相反 ∴ 起到相互抵消的作用。 补偿方式有三种：全补偿、欠补偿和过补偿。 全补偿由XL=Xc，网络容易因不对称形成串联谐振过电压，故不采用；欠补偿为容性电流，容易发展成为全补偿方式，所以很少采用；系统通常采用过补偿，使