城轨供变电技术-第九章.doc

精选优质文档-----倾情为你奉上第九章 自用电系统【问题导入】对于地铁变电所中各设备的用电，一般来源于自配所用变，也就是说先将中压母线上的电经降压变压器及其它设备变成低压的交、直流电，然后经各配电盘交由设备使用在变电所中，为了保证供电装置的正常操作和安全运行，需要对以下两类所内低压交、直流用电的供应予以切实保证所用电的作用：1.开关电器的距离控制、信号、继电保护、自动装置以及事故照明等二次设备的直流用电2.变压器冷却风扇、设备加热、蓄电池室内通风、室内外照明、移动油业务、设备检修、蓄电池组的充电等设备的交流用电为确保上述用电，通常装设专用供电系统，称为自用电系统该系统中的交流和直流两部分各自独立，自成体系，故可分为交流自用电、直流自用电两大系统自用电系统在供电系统中处于极其重要的地位，它的工作正常与否直接影响主要电路的正常运行因此，要求无论主电路处于何种工作状态，自用电源均应安全可靠持续供电本章讲述牵引变电所交流自用电系统的结构、功能、技术要求与工作原理学习目标】了解操作电源的作用和所用电的接线方式了解直流系统的组成及各部件的作用掌握蓄电池直流系统及其维护了解直流系统的绝缘监察与电压监察装置第一节交流自用电系统为了可靠的向交流自用电设备供电，牵引变电所通常设有两台容量为50~ 100 kV大功率的自用电变压器（有些所配的为大于110KV的超大功率的），一台工作，一台备用。

每台都应能单独承担变电所的自用电负荷，并且还应装有备用电源自投装置，运行的自用电源一旦发生故障时，备用电源能够自动投入运行自用电变压器一般从（中压环网）牵引侧母线（中压环网）取电，若有独立于变电所系统的地方10kV或35KV三相交流电源时，则自用电变压器中的一台应由该电源供电由于各城市的轨道交通的中压等级一般与市内的中压等级相同，所以不会出两台变压器进线电压不一致的情况一.所用变与降压所的区别：降压变电站则是将10KV——35kV电网电压（中压环网）降为400V，提供车站的动力和照明电源，全线的降压变电所被分成若干个供电分区，每个供电分区一般不超过3个地下站；每一个供电分区均从主变电所(或中心降压变电所)的主变压器，就近引入两路电源；中压网络采用双线双环网接线方式；相邻供电分区间通过环网电缆联络；降压变电所主接线采用分段单母线形式；降压变电所进线开关采用断路器该接线方式运行灵活所用变提供的是所内各设备的交直流电源，虽设备与降压所类同，但工作对象，监控方式有很大不同二.所用电的接线方式：1.所用变的接线方式：下面以中压环网等级为35K为例来说明，主变负责将110KV变为35KV图9-1 所用电的接线方式变电所一般都配有二台所用变（＃1所用变和＃2所用变），＃1、＃2所用变分别接于35kVⅠ.Ⅱ段母线，有的变电所＃2所用变可以上35kVⅡ段母线，也可以上外网中压35kV线路运行。

二台所用变互为备用，以确保所用电供电的可靠性如外网市电改为10KV，系统中110kV以上变电所已出现安装＃3所用变（或者叫临时所用变，接于本变电所以外的10kV线路，作为变电所的应急电源，具体所用变的接线方式见图9-12.所用电的接线方式： 所用电系统为单母线分段接线方式，35kV＃1所用变低压电源经＃1所用变低压空气开关接入所用电Ⅰ段母线，35kV＃2所用变低压电源经＃2所用变低压空气开关接入所用电Ⅱ段母线，所用电Ⅰ、Ⅱ段母线装有联络开关（也叫所用电分段开关），因受所用电分段开关短路容量的限制，以及有时二台所用变分别接于不同的电源（＃1所用变接于35kV母线，＃2所用变一般接于35kV线路），相互之间相位不同，正常情况下，所用电Ⅰ、Ⅱ段母线分列运行（即所用电分段开关断开），接线见图8-13.所用电负载的接线方式：（1）重要负载采用双电源供电，如主变冷却器电源；加热器电源；开关储能电源；直流充电器电源；自动化监控设备逆变电源、通讯电源等采用双回路供电的回路，Ⅰ、Ⅱ段电源之间除有备自投装置外，都装有分段开关或分段闸刀，为防止低压电源Ⅰ、Ⅱ段电源因相位差非同期并列，而引起二台所用变之间造成环流，环流将造成所用变容量不能充分的利用，所用电负载大时，造成所用变过载，发热、严重时，甚至烧坏所用变。

因此所用电造成运行情况下，千万不能并列运行一般运行方式为了保证所用电翻电源操作方便，双电源回路只允许投入Ⅰ段或Ⅱ段电源开关，双回路中的分段开关或分段闸刀合上，这样负载翻电源只需在所用电室进行就可以了，不必到现场见图9-2图9-2双电源供电方式（2）不重要负载采用单电源供电，也称辐射型供电，每个电源只来源于一段，不构成环网图9-3单电源供电方式三.备用电源自动投入装置（APD）  作为备用电源的线路上装设备用电源自动投入装置（Auto-put-into device of reserve-source,缩写为APD），负责则在工作电源线路突然断电时，利用失压保护装置使该线路的断路器跳闸，而备用电源线路的断路器则在APD作用下迅速合闸，使备用电源投入运行1 .继电式备用电源自动投入装置图9-4备用电源自动投入装置的原理电路图（1）正常工作状态 断路器QF1合闸，电源WL1供电；而断路器QF2断开，电源WL2备用QF1的辅助触点QF13-4闭合，时间继电器KT动作，其触点是闭合的，但由于断路器QF1的另一对辅助触点QF11-2处于断开状态，因此合闸接触器KO不会通电动作2）备用电源自动投入 当工作电源WL1断电引起失压保护动作使断路器QF1跳闸时，其辅助触点QF13-4断开，使时间继电器KT断电。

在其延时断开触点尚未断开前，由于断路器QF1的辅助触点QF11-2闭合，接通合闸接触器KO回路，使之动作，接通断路器QF2的合闸线圈YO回路，使QF2合闸，从而使备用电源WL2投入运行在KT的延时断开触点经延时（0.5s）断开时，切断KO合闸回路QF2合闸后，其辅助触点QF21-2断开，切断YO合闸回路2 .PLC装置由于继电器触点要经常分合动作，容易损坏，降低了供电的可靠性，并增加了设备维护的工作量；同时，各继电器之间大量的连接导线不仅使调试检修困难极大，还致使变电站的各部分几乎不可能被连接成一个完整的自动化系统因此，传统的机械触点继电器显然已不能满足变电站自动化对继电保护装置的要求可编程控制器（PLC）是一种新型微电脑式配电控制器其主要特点是用内部已定义的各种辅助继电器（每个PLC可有多达上千个内部继电器）代替传统的机械触点继电器，又通过软件编程方式用内部逻辑关系代替实际的硬件连接线正因为这一特点，如果将PLC引入继电保护装置中，一方面可以克服使用传统继电器所带来的种种弊端；另一方面，又可兼容基于传统继电器的设计思想和技术方案，尤其是对于逻辑关系较为复杂的触点信号处理及操作出口控制，采用PLC编程能使方案设计工作变得更加简单方便，下面介绍备用电源自动投入的PLC程序设计的功能框图。

从图中可看出，这基本上与微机保护典型图相同，稍有区别的是，该装置将通常的计算机继电器逻辑电路分解成保护功能继电器组和PLC 2个部分根据不同保护对象（主变压器差动保护、母线保护、电容器保护、线路保护等），由不同保护功能继电器群组合，使装置分成若干个标准型号，其中所有的单个功能元件均遵循正逻辑法则，在PLC中定义动作节点例如，一个过电压元件动作，在PLC中就有一个相应的常开节点闭合（0→1），而一个失压元件动作，反映在PLC中也是一个相应的常开节点闭合（0→1）PLC编程使用的是与传统二次电路图最相似的梯形图法，存放程序的EEPROM为外插接式，便于随时修改设计方案图9-5备用电源自动投入装置的PLC功能框图四.所用电的事故处理：当所用电突然失去电源时，不论是所用变故障，还是其它原因，均应按顺序优先恢复下列回路供电：1.主变冷却器电源；2.直流系统充电装置电源；3.自动化监控逆变电源4.220kV、110kV、35kV开关储能电源；5.开关机构箱加热器电源；6.通讯电源；7.晚上照明电源第二节直流自用电系统为供给继电保护、控制、信号、计算机监控、事故照明、交流不间断电源等直流负荷，变电站内应设由直流屏供电的直流系统。

直流电源与直流自用电负荷馈线连接构成直流系统直流电源的主要任务就是给继电保护、开关合分及控制提供可靠的直流操作电源，其性能和质量的好坏直接关系到城轨供电系统的稳定运行和设备安全一.直流系统的分类变电所直流系统按获得直流电能方式的不同，一般有下面两种类型1.整流式直流系统整流式直流操作电源分为相控整流和高频开关整流两种，前者依靠改变晶闹管的导通相位来控制整流器输出电压后者采用功率半导体器件，通过周期性通断开关、控制开关元件的占空比来调整输出电压整流式直流操作电源，维修工作量小，容量大，使用寿命长、造价低但整流装置受交流系统运行情况影响大，供电可靠性不强，随着技术的进步，这两种都有使用2．蓄电池组直流系统变电所的直流系统是一个不间断的直流电源，要求配置蓄电池系统蓄电池组是一种独立的电源，不受交流电源的影响，因而整流系统交流失电或发生故障时，蓄电池继续给控制、信号、继电保栌和自动装置供电，同时还可以保证事故照明用电由于蓄电池电压平稳、容量大，既适合于各种较复杂的继电保护和自动装置，也适合于对各类型断路器的操作控制这在下一节说明二.直流系统的基本要求1.变电所一次电路正常带电运行时，直流系统有额定电压输出，保证各种正常操作和监视。

2.变电所一次电路停电时，直流系统仍要求有额定电压输出，保证送电前的各种操作和监视3.变电所一次电路发生短路故障时，直流系统的输出电压和容量应满足保护装置动作及三.直流负荷分类牵引变电所中由操作电源供电的直流负荷，按其用电特性一般有下面三种；1.经常性负荷经常性负荷是指在各种运行状态下，由直流母线不间断供电的负荷如经常带电的继电器、信号灯、经常性的直流照明、计算机，巡回检测装置的逆变电源等2.事故负荷事故负荷是指牵引变电所失去交流电源时，应有直流系统供电的负荷如事故照明、自动、远动装置，计算机、巡回检测装置等负荷3.冲击性负荷冲击性负荷是指断路器合闸时的短时冲击电流和此时直流母线所承受电流（包括经常和事故负荷在内）的总和冲击负荷应按牵引变电所中合闸电流最大的一台断路器的合闸电流统计，并考虑同时合闸的断路器电流的总和四.直流供电网、直流系统是牵引变电所的重要组成部分，它通过直流供电网络向全所直流负荷供电1.为了保证供电的可靠性，直流供电网络的供电原则如下：（1）主控室、就地操作的主配电装置、控制盘的控制、信号电源等各自构成单独的双母线回路供电环网，正常时开环运行2）各级配电装置的断路器合闸线圈，应单独构成双母线回路环网供电，正常时开环运行。

3）事故照明装置由设在主控室的专用事故照明箱供电正常时由交流供电，事故时自动切换至直流电源事故照明装置采用单回路供电4）.其他回路一般采用单回路供电2.变电所直流系统典型接线变电站常用的直流母线接线方式有单母线分段和双母线两种双母线突出优点在于可在不间断对负荷供电的情况下，查找直流系统接地但双母线刀开关用量大，直流屏内设备拥挤，检查维护不便，一般采用单母线分段接线采用双母线变电所直流系统的典型接线：（如下图9-6）图9-6双母线变电所直流系统的典型接线采用单母线分段变电所直流系统的典型接线：（如下图9-7）图9-7单母线分段变电所直流系统的典型接线五.站内直流电压特点的简介：变电所的强电直流电压为：110V或220V，弱电直流电压为48V1.强电直流采。