高速鐵路電力供電系統(tǒng)

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1、第三章高速鐵路電力供電系統(tǒng)高速鐵路電力崗位維修人員，必須掌握高速鐵路電力專業(yè)基本知識。了解高速鐵路電力供電系統(tǒng)和電力SCADA系統(tǒng)基本原理和設計特點。第一節(jié)電力供電系統(tǒng)一、電力系統(tǒng)概述電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、變電站、輸電線、配電系統(tǒng)和負荷組成的有機整體，是現(xiàn)代社會最重要、最龐雜的系統(tǒng)之一。通常把包括動力、發(fā)電、變電、輸電、配電及用電的全部系統(tǒng)稱為動力系統(tǒng)。將電力系統(tǒng)中輸送、變換和分配電能的整個環(huán)節(jié)稱為電力網(wǎng)。它們的關系如圖3-1所示（以水力發(fā)電為例）。圖3-1動力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)和電力網(wǎng)示意圖（一）發(fā)電廠發(fā)電

2、廠就是將煤、水力、原子能等一次能源轉換為電能——二次能源的工廠。按照發(fā)電廠所使用的一次能源不同，發(fā)電廠可分為火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠、原子能發(fā)電廠等，火力發(fā)電和水力發(fā)電在我國電能生產(chǎn)中占有很大的比例，除此之外，還有風力、地熱和太陽能發(fā)電等。001（二）電力網(wǎng)電力網(wǎng)擔負著將發(fā)電廠和電能用戶連接起來組成系統(tǒng)的任務，它對于電力系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟性運行有著重要的意義。圖3-2是電力系統(tǒng)組成示意圖，虛線框內(nèi)是電力系統(tǒng)的電力網(wǎng)部分。電力網(wǎng)由各種電壓等級的輸、配電線路和變（配）電站（所）組成。電力網(wǎng)的任務是將電能從發(fā)電

3、廠輸送和分配到電能用戶。按其功能常分為輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)兩大部分，輸電網(wǎng)是由220kV及以上的輸電線路和與其相連接的變電所組成，是電力系統(tǒng)的主要網(wǎng)絡，其作用是將電能輸送到各個地區(qū)的配電網(wǎng)或直接輸送給大型企業(yè)用戶。配電網(wǎng)是由110kV及以下的配電線路和與其相連接的配電所（或簡單的配電變壓器）組成，其作用是將電能輸送到各類用戶。為了減少電流在輸電網(wǎng)絡上產(chǎn)生的電能損耗，在遠距離的輸電網(wǎng)中，一般采用超高壓（330kV以上）輸電方式。發(fā)電廠的發(fā)電機端電壓不可能過高（一般為6～10kV），電能用戶的電壓也不可能很高（一

4、般為10kV及以下），因此，電力網(wǎng)還擔負著改變電壓等級的作用，這就是變（配）電所（站）。變電所（站）由電力變壓器和配電裝置組成，它是改變電壓和分配電能的場所：將電壓升高的稱為升壓變電所（站），將電壓降低的稱為降壓變電所（站），而配電所（站）只負擔分配電能的任務。圖3-2電力系統(tǒng)組成示意圖（三）電能用戶電能用戶主要包括工礦企業(yè)、鐵路企業(yè)和居民區(qū)等。002工礦企業(yè)、鐵路企業(yè)的電能一般取自電力系統(tǒng)，為了在企業(yè)內(nèi)部合理、經(jīng)濟、可靠地分配、使用電能，往往大型企業(yè)又建構自己的供電系統(tǒng)。二、高速鐵路電力系統(tǒng)高速鐵路電

5、力系統(tǒng)承擔著鐵路運輸生產(chǎn)調度指揮、通信信號、旅客服務等系統(tǒng)供電任務，是確保鐵路安全、穩(wěn)定、高效運營的基礎設施之一。高速鐵路供配電系統(tǒng)主要由外部電源、變（配）電所、沿線兩回高壓電力貫通線路、站場電力線路構成。為了提高高速鐵路電力系統(tǒng)的管理水平和應急處置能力，應用先進的計算機和通信技術，將高速鐵路電力設備納入電力SCADA（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)）系統(tǒng)進行遠程監(jiān)視和控制。高速鐵路電力系統(tǒng)示意圖如圖3-3所示。圖3-3高速鐵路電力系統(tǒng)示意圖（一）高速鐵路電力系統(tǒng)構成1.高速鐵路電力系統(tǒng)的外部電源高速鐵路供電電

6、源應優(yōu)先采用公共電網(wǎng)中可靠的外部電源。當技術經(jīng)濟合理時，可與牽引變電所共用電源，外部電源應保證高速鐵路電力供電的安全性、可靠性、可用性和可維護性。一般情況下，高速鐵路的配電所設置兩路獨立的10kV外部電源，當樞紐地區(qū)用電容量較大，10kV電源無法滿足供電要求時，可與當?shù)毓╇姽緟f(xié)商接引相互003獨立的兩路110kV外部電源，變壓后供貫通線路及樞紐動力照明負荷。2.電力變（配）電所高速鐵路電力變（配）電所采用免維護、少維修設備，按照無人值班設計，通過SCADA系統(tǒng)遠動操作、監(jiān)視。兩路電源供電的10kV變（

7、配）電所應采用單母線分段接線，向區(qū)間10kV貫通線路供電的變（配）電所應設有載調壓器及專用母線段。1）110kV、10kV變（配）電所①設置及其規(guī)模。根據(jù)鐵路用電負荷性質和特點，每間隔40～60km設置鐵路變（配）電所1座，向沿線一級負荷和綜合負荷貫通線路供電，相鄰所對貫通線路形成互供條件，需要時還可跨所供電。110kV變電所宜采用戶外裝置，在用地困難的情況下可采用戶內(nèi)氣體絕緣配電裝置（GIS）；35（10）kV變（配）電所宜采用戶內(nèi)成套配電裝置。②變（配）電所電氣主接線。10kV變（配）電所電氣主接線

8、：雙電源10kV變（配）電所采用單母線分段接線，單電源10kV變（配）電所采用單母線接線；綜合負荷貫通線、一級負荷貫通線分別經(jīng)調壓器調壓后供電。全電纜10kV貫通線，供電可靠性較高，發(fā)生瞬間接地故障的概率較低，接地系統(tǒng)按低電阻方式設計，當發(fā)生單相接地故障，繼電保護裝置動作，能及時切除故障區(qū)段，最大限度地恢復正常供電。實驗證明，當長電纜線路不投入線路電抗進行補償，可安全送電80km，但末端電壓會升高7%。為確保電網(wǎng)安全運行，在長電纜線路上設置