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1、3 变电站电气接线（1）掌握电气主接线的基本要求。（2）掌握常见电气接线的类型及特点。（3）掌握控制电路的功能及基本要求。（4）掌握信号电路的功能。（5）掌握继电保护的定义及任务。（6）掌握继电保护装置的基本要求。（7）掌握继电保护装置的基本构成及工作原理。（8）掌握主变电站、牵引变电所、牵引降压混合变电所、降压变电站自用电配置。知 识 目 标（1）会识别常用的电气设备图形符号和文字符号。（2）会区分不同形式的电气主接线。（3）能看懂牵引变电所、降压变电站、牵引降压混合变电所电气主接线图和二次接线图。（4）会分析主接线和二次接线的原理。3.1电气主接线概述技 能 目 标CONTENT03/04
2、/二次接线概述直流牵引变电所电气主接线01/02/常见电气主接线电气主接线概述05/控制、信号电路CONTENT06/07/自用电系统继电保护系统概述3.1电气主接线概述120%在变电站内，各种电气设备之间主要依靠电气主接线传输电能，电气主接线是牵引变电所的主体部分。为满足预定的功率传送和运行要求，电气主接线的形式必须满足供电可靠性、运行灵活性、经济合理性的要求，能够反映正常和事故情况下的供送电情况。电气主接线反映变电站的基本结构和性能，在运行中表明电能的输送和分配关系。一次设备的运行方式是电气主接线实际检修维护的依据。变电站的电气主接线是指由断路器、隔离开关、互感器、避雷器、主变压器、母线和
3、电缆等高压一次设备，按一定的顺序连接起来用于表示接收和分配电能的电路。3.1.1电气主接线的基本要求及分类 电气主接线的选择正确与否对电力系统的安全、经济运行，对电力系统的稳定性和调度的灵活性，以及对电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护及控制方式的拟定等都有重大的影响。在选择电气主接线时，应注意发电厂或变电站在电力系统中的地位、进出线回路数、电压等级、设备特点及负荷性质等条件，并满足下列基本要求：1.电气主接线的基本要求1 断路器检修时能否不影响供电。2 断路器或母线故障及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要保证对重要用户的供电。尽量避免发电厂、变电站全部停运的可能性。31.电
4、气主接线的基本要求4 大机组、超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求。（1）保证必要的供电可靠性和电能的质量。这是电气主接线应满足的最基本要求。主接线的供电可靠性主要是指将主电路故障或检修所带来的不利影响限制在一定范围内，以提高供电的能力和电能的质量。一般从以下几个方面对主接线的供电可靠性进行定性分析：（2）具有一定的灵活性和方便性。应能灵活地投入和切除某些机组、变压器或线路，从而达到调配电源和负荷的目的；能满足电力系统在事故运行方式、检修运行方式和特殊运行方式下的调度要求；当需要进行检修时，应能够很方便地使断路器、母线及继电保护设备退出运行进行检修，而不致影响电力网的运行或停止对用户供电；必
5、须能够容易地从初期接线过渡到最终接线，以满足扩建的要求。1.电气主接线的基本要求 （3）具有一定的经济性。应力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器及避雷器等一次设备的投资；要尽可能地简化继电保护和二次回路，以节省二次设备和控制电缆；应采取限制短路电流的措施，以便选择轻型的电器和小截面的载流导体；要为配电装置的布置创造条件，以节约用地和节省有色金属、钢材和水泥等基建材料；应经济合理地选择主变压器的型式、容量和台数，要避免出现两次变压，以减少变压器的电能损耗。1.电气主接线的基本要求 母线是接收和分配电能的装置，是电气主接线和配电装置的重要环节。电气主接线一般按有无母线分类，即分
6、为有母线和无母线两大类，具体如表3-1所示。表3-1电气主接线的分类2.电气主接线的分类 主接线图一般用单线图表示。单线图是表示三相相同的交流电气装置中一相连接顺序的图；当三相不完全相同时，用多线图表示。主接线图应使用国标文字及图形符号进行绘制，而电气设备的状态按正常状态画出。所谓正常状态，就是指电路中无电压和外力作用下开关的状态，即断开状态。例如，隔离开关都是以断开状态画出的，如果有特殊情况则应注明。在供安装使用的电气主接线图中，要标出主要电气设备的规格型号。主接线图常用的电气设备图形符号和文字符号如表3-2所示。3.1.2电气主接线图表3-2主接线图常用的电气设备图形符号和文字符号3.1.
7、2电气主接线图 当线路或高压配电装置检修时，需要有明显可见的断口，以保证检修人员及设备的安全。故在电气回路中，在断路器可能出现电源的一侧或两侧均应配置隔离开关。若馈线的用户侧没有电源，则断路器通往用户的那一侧可以不装设隔离开关。若电源是发电机，则发电与出口断路器之间可以不装隔离开关。但有时为了便于对发电机单独进行调整和试验，也可以装设隔离开关或设置可拆卸点。当电压在110 kV及以上时，断路器两侧的隔离开关和线路隔离开关的线路侧均应配置接地开关。对35 kV及以上的母线，在每段母线上亦应设置12组接地开关，以保证电器和母线检修时的安全。3.1.3电气主接线中开关电器的配置原则 （1）明确主接线
8、倒闸作业前后的运行方式，特别掌握电源的供电情况和各开关设备的通断情况。（2）明确倒闸操作中相应的继电保护及自动装置的调整和转换。3.1.4倒闸操作注意事项 （3）停电时，从负荷侧开始，先分负荷侧开关，后分电源侧开关；送电时，先合电源侧开关，后合负荷侧开关。这样使开合的电流最小，万一发生操作失误，可以将影响面减到最小。（4）隔离开关与断路器串联时，隔离开关应先合后分；隔离开关与断路器并联时，隔离开关应先分后合。隔离开关无论是分闸还是合闸都是在断路器闭合的状态下进行的，从而保证了隔离开关不带负荷操作。3.1.4倒闸操作注意事项3.1.4倒闸操作注意事项 （5）隔离开关带接地刀闸时，送电时应先断接地
9、闸刀，后合主刀闸；停电时应先断主刀闸，后合接地刀。否则会造成接地短路。本变电站的母线上有其他变电站的负荷电流通过，称为系统功率穿越。根据变电站在电网中的位置、重要程度和从电力系统取得电源的方式不同，变电站可分为中心变电站、中间（或终端）变电站等几种形式，如图3-1所示。图3-1变电站的类型3.1.5变电站的类型 （1）中心变电站。它具有4路及以上电源进线并有系统功率穿越，除了实现一般变电站的功能外，还向其他变电站供电。（2）中间（或终端）变电站。有2路电源进线的变电站为中间（或终端）变电站，其中，有系统功率穿越的称为通过式变电站，没有系统功率穿越的称为分接式变电站。3.1.5变电站的类型3.2
10、常见电气主接线2 当只有两台主变压器和两条电源进线线路时，可以采用图3-2所示的接线方式。这种接线称为桥形接线。桥形接线的桥臂由断路器及其两侧隔离开关组成，正常运行时处于接通或断开状态（由系统的运行方式决定）。根据桥臂的位置不同，桥形接线可分为内桥接线、外桥接线和双断路器桥形接线三种形式。3.2.1桥形接线1.内桥接线20%内桥接线如图3-2（a）所示，桥臂置于线路断路器的内侧，靠近主变压器。其特点如下：（1）线路发生故障时，仅故障线路的断路器跳闸，其余3条支路可继续工作，并保持相互间的联系。（2）变压器故障时，联络断路器及与故障变压器同侧的线路断路器均自动跳闸，使未故障线路的供电受到影响，需
11、经倒闸操作后，方可恢复对该线路的供电。（3）线路运行时变压器操作复杂。内桥接线适用于输电线路较长、线路故障率较高、穿越功率小和变压器不需要经常改变运行方式的场合。2.外桥接线20%外桥接线如图32（b）所示，桥臂置于线路断路器的外侧。外桥接线的特点如下：（1）变压器发生故障时，仅跳故障变压器支路的断路器，其余支路可继续工作，并保持相互间的联系。（2）线路发生故障时，联络断路器及与故障线路同侧的变压器支路的断路器均自动跳闸，需经倒闸操作后，方可恢复被切除变压器的工作。（3）线路投入与切除时，操作复杂，影响变压器的运行。外桥接线适用于线路较短、故障率较低、主变压器需按经济运行要求经常投切，以及电力
12、系统有较大的穿越功率通过桥臂回路的场合。桥形接线属于无母线的接线形式，简单清晰，设备少，造价低，也易于发展过渡为单母线分段或双母线接线。但因内桥接线中变压器的投入与切除要影响到线路的正常运行，外桥接线中线路的投入与切除要影响到变压器的运行，而且更改运行方式时需利用隔离开关作为操作电器，故桥形接线的工作可靠性和灵活性较差。3.双断路器桥形接线 为了提高供电可靠性，克服内、外桥形接线的不足，使运行方式的调度操作更为方便，确保安全、可靠地供电，可在高压母线与主变压器进线之间增设断路器，双断路器桥形接线如图3-2（c）所示。这种接线方式在35/10 kV的变电站中大量应用。3.双断路器桥形接线图3-2
13、桥形接线 为使每台主变压器能从任一电源回路获得电能，需要设置汇流母线，以便将各电源回路电能汇集起来，再分配到各个用电回路上，以提高供电的可靠性和经济性。如果电源回路和用电回路都通过断路器、隔离开关接在同一套母线上，则构成单母线接线，如图3-3所示。图3-3单母线接线3.2.2单母线接线 单母线接线的优点是接线简单、投资少、操作方便、容易扩建。单母线接线的缺点是检修母线或母线隔离开关时全厂（所）需停电；母线或母线隔离开关故障时全厂（所）需停电；检修出线断路器时，该回路必须停电。因此，单母线接线只适用于小容量和用户对供电可靠性要求不高的发电厂或变电站。为了克服以上缺点，可采用母线分段和加旁路母线的
14、措施。3.2.2单母线接线 （1）单母线隔离开关分段接线。如图3-4所示，当任一段母线及其母线隔离开关停电检修时，可以通过事先断开分段隔离开关QSd，使另一段母线的工作不受影响。但当分段隔离开关QSd投入，两段母线同时运行期间，若任一段母线发生故障，则仍将造成整个配电装置的短时停电。只有使与母线相连的所有断路器跳闸，才可以用分段隔离开关QSd将故障段母线隔开，方能恢复非故障段母线的运行。1.单母线分段接线图3-4单母线隔离开关分段接线 （2）单母线断路器分段接线。如图3-5所示，当分段断路器QFd接通运行时，任一段母线发生故障，在继电保护的作用下，分段断路器和接在故障段上的电源回路断路器便自动
15、断开。这使非故障段母线可以继续运行，缩小了母线故障的停电范围。当分段断路器断开运行时，其除应装有继电保护装置外，还应装有备用电源自动投入装置。分段断路器断开运行，有利于限制短路电流。1.单母线分段接线图3-5单母线断路器分段接线1.单母线分段接线20%以断路器分段的优点。在正常情况下检修母线时，可不中断另一段母线的运行。当任一段母线发生故障时，在继电保护装置的作用下，母线分段断路器断开，从而保证了非故障段母线的不间断供电。可满足采用双回线路供电的重要用户供电可靠性的要求。1.单母线分段接线20%以断路器分段的缺点。当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线上的所有回路都要在检修期间内停电。
16、当采用接于不同段母线的双回线路供电时，常使架空线路出现交叉跨越。扩建时需要向两个方向均衡扩建。单母线分段的数目取决于电源的数目、电网的接线及主接线的运行方式，一般以23段为宜。其连接的回路数一般比不分段的单母线接线增加1倍，但仍不宜过多。单母线分段接线主要应用于中、小容量发电厂的电气主接线，以及各类发电厂的厂用电接线及进出线数量比较多的6220 kV变电站中。1.单母线分段接线 如图3-6所示，在工作母线外侧增设一组旁路母线，并经旁路隔离开关引接到各线路的外侧。另设一组旁路断路器QFp（两侧带隔离开关）跨接于工作母线与旁路母线之间。图3-6单母线带旁路母线接线2.单母线带旁路母线接线 当任一回
17、路的断路器需要停电检修时，该回路可经旁路隔离开关QSp绕道旁路母线，再经旁路断路器QFp及其两侧的隔离开关从工作母线取得电源。此途径即旁路回路，简称旁路。平时，旁路断路器和隔离开关均处于分闸位置，旁路母线不带电。当需检修某线路断路器时，首先合上旁路断路器两侧的隔离开关，然后合上旁路断路器向旁路母线空载升压，检查旁路母线无故障后，再合上该线路的旁路隔离开关。此后，断开该出线断路器及其两侧的隔离开关，这样就由旁路断路器代替了该出线断路器工作。76%2.单母线带旁路母线接线 单母线带旁路母线接线方式的最大优点是供电可靠性高。断路器故障维修时，可不停电进行检修，停电可靠，运用灵活，适用于向重要用户供电
18、，出线回路较多的变电站尤为适用，该接线方式仅适用于110 kV及以下电压等级的母线。旁路断路器在同一时间只能代替一个线路断路器的工作，故当母线出现故障或检修时，仍会造成整个主母线停止工作。为了解决这个问题，可以采用带旁路母线的单母线分段接线。76%2.单母线带旁路母线接线 单母线带旁路母线分段接线方式兼顾旁路母线和母线分段两方面的优点。为了减少投资，可不专设旁路断路器，而用母线分段断路器兼作旁路断路器，常用的接线如图3-7所示。这种接线方式供电的可靠性高，一般用于35110 kV的变电站母线。在正常工作时，靠旁路母线侧的隔离开关QS3、QS4断开，而隔离开关QS1、QS2和分段断路器QFd处于
19、合闸位置（这时QSd是断开的），主接线系统按单母线分段方式运行。当需要检修某一出线断路器（如WL1回路中的QF1）时，可通过倒闸操作将分段断路器作为旁路断路器（QFp）使用，即由QS1、QFp、QS4从母线接至旁路母线，或经QS2、QFd、QS3从母线接至旁路母线，再经过QSp1构成向WL1供电的旁路。此时分段隔离开关QSd是接通的，以保持两段母线并列运行。3.单母线带旁路母线分段接线图3-7单母线带旁路母线分段接线 向旁路母线充电，检查其是否完好。合上QSd；断开QFp和QS2；合上QS4；再合上QFp，使旁路母线空载升压，若旁路母线完好，则QFd不会自动跳闸。01 接通WL1的旁路回路，合
20、上QSp1。这时有两条并列的向WL1供电的通电回路。02 将线路WL1切换至旁路母线上运行。断开断路器QF1及其两侧的隔离开关，并在靠近断路器一侧进行可靠接地。这时，断路器QF1退出运行，进行检修，但线路WL1继续正常供电。033.单母线带旁路母线分段接线现以检修QF1为例，简述其倒闸操作步骤。如图3-8（a）、（b）所示，电源线路(或发电机)与变压器直接连接成一个单元，组成线路（发电机）变压器组，称为单元接线。其中,图3-8（a）是发电机双绕组变压器单元接线，发电机出口处除了接有厂用电分支外，不设母线，也不装出口断路器。发电机和变压器的容量相匹配，必须同时工作，发电机发出的电能直接经过主变压
21、器送往升高电压电网。发电机出口处可装一组隔离开关，以便单独对发电机进行试验，200 MW及以上的发电机由于采用了分相封闭母线，故不宜装设隔离开关，但应有可拆连接点。图3-8（b）是发电机三绕组变压器单元接线，为了保证在发电机停止工作时变压器的高压侧和中压侧仍能保持联系，发电机与变压器之间应装设断路器和隔离开关3.2.3单元接线图3-8单元接线与扩大单元接线 为了减少变压器及其高压侧断路器的台数，节约投资与占地面积，可采用图3-8（c）、（d）所示的扩大单元接线。图3-8（c）是两台发电机与一台双绕组变压器的扩大单元接线；图3-8（d）是两台发电机与一台低压分裂绕组变压器的扩大单元接线，这种接线
22、可限制变压器低压侧的短路电流。扩大单元接线的缺点是运行灵活性较差。单元接线的优点是接线简单、投资少、占地少、操作方便、经济性好，由于不设发电机电压母线，减少了发电机电压侧发生短路故障的概率。76%3.2.3单元接线3.3直流牵引变电所电气主接线33.3.1主变电站 城市轨道交通供电系统按一类负荷设计，每条轨道线路设置2个主变电站，每个主变电站平时由2路互为备用的独立电源供电，以实现不间断供电。1.主变电站的功能与类型20%主变电站从发电厂或城市电网区域变电站获得高压（如110 kV）电源，经降压形成35（33）kV或10 kV以中压环网形式向布置在沿线的牵引变电所、降压变电站输送电能。每个主变
23、电站的主变容量设计满足最大高峰小时负荷的要求，并满足当一个主变电站发生故障（不含中压母线故障）时，另一个主变电站能承担全线牵引负荷及全线动力、级负荷的供电要求。电缆载流量也满足最大高峰小时负荷的要求，同时当主变电站正常运行、环网中一条电缆故障时，能保证地铁正常运行。按照电气主接线的不同，目前城市轨道交通供电系统中的主变电站有两种类型：内桥接线主变电站和线路变压器组接线主变电站。（1）主变压器。A （2）开关柜。B2.主变电站的主要电气设备C （4）控制室设备。（3）接地电阻。（5）自用电变压器。3.主变电站的电气主接线及其运行方式20%城市轨道交通主变电站的两路高压电源进线（110 kV），可
24、以设专线，也可以设一路专线，另一路T接高压侧。设置2台主变压器，变压器的接线形式均选用三相Y，d接线，大部分采用110 kV/35 kV两线圈变压器，少数城市由于历史原因采用110/10 kV两线圈变压器。2台主变压器互为备用，正常情况下并列运行，各承担约50%的用电负荷。主变电站按照其110 kV侧的电气主接线结构，可以分为线路-变压器组接线的主变电站和内桥接线的主变电站。（1）线路-变压器组接线的主变电站。某线路-变压器组接线的主变电站的电气主接线如图3-9所示。图3-9某线路-变压器组接线的主变电站的电气主接线3.主变电站的电气主接线及其运行方式 高压侧电气主接线。线路变压器组接线就是电
25、源线路和变压器直接相连，是一种最简单的接线方式。正常运行方式下，两条线路各带一台主变压器，即1号进线电源通过隔离开关1011和断路器101为1号变压器B1提供电能；2号进线电源通过隔离开关1022和断路器102为2号变压器B2提供电能。76%3.主变电站的电气主接线及其运行方式3.主变电站的电气主接线及其运行方式20%在主变压器一、二级负荷的负载率较低，系统发生故障的情况下，恢复供电操作十分方便。当一台主变压器或一条电源线路故障退出运行时，只需在主变电站中压侧做转移负荷操作，由另一路进线电源的主变压器承担本变电站范围内的全部一、二级用电负荷，如图3-9中闭合母线分段断路器（简称母联断路器）30
26、0即可实现，对相邻变电站无影响。但当主变压器一、二级负荷的负载率高，一台主变压器或一条电源线路故障退出运行时，需要通过相邻主变电站联络来转移部分负荷，实现相互支援。线路-变压器组接线只配置2个设备单元，断路器少，接线简单，系统接线简单，运行可靠、经济，有利于变电站实现自动化、无人化，造价省。但是，线路故障检修停运时，变压器将被迫停运，对变电站的供电负荷影响较大。中压侧电气主接线。主变电站中压侧均采用单母线断路器分段接线。图3-9中，母联断路器300将母线分成两段，分别称为段母线和段母线。1号变压器B1通过断路器301和隔离开关3011将中压电能输送至段母线，并通过馈线断路器311、313、31
27、5、317分别将中压电能输送至地铁沿线的降压变电站和牵引降压混合变电所。2号变压器B2通过断路器302和隔离开关3022将中压电能输送至段母线，并通过馈线断路器312、314、316、318分别将中压电能输送至地铁沿线的降压变电站和牵引降压混合变电所。3.主变电站的电气主接线及其运行方式 正常情况下，两段母线分列运行，即母联断路器300断开。降压变电站和牵引降压混合变电所可以从不同的母线段取得中压电源；当主变电站一段中压母线失电时，通过闭合母联断路器300，另一段中压母线可以迅速恢复对降压变电站和牵引降压混合变电所的供电。3.主变电站的电气主接线及其运行方式 （2）内桥接线的主变电站。某内桥接
28、线的主变电站的电气主接线如图3-10所示。图3-10某内桥接线的主变电站的电气主接线3.主变电站的电气主接线及其运行方式3.主变电站的电气主接线及其运行方式20%高压侧电气主接线。该主变电站110 kV电源采用内桥接线，即在110 kV进线电源中，1号电源经过隔离开关1214、断路器121、隔离开关1211和1011联络1号主变压器B1，形成1号系统；2号电源经过隔离开关1264、断路器126、隔离开关1262和1022联络2号主变压器B2，形成2号系统；在1号系统和2号系统之间，由隔离开关1001、断路器100和隔离开关1002形成连接桥，构成内桥接线。正常运行时，桥断路器100断开，类似于
29、线路变压器组接线，两条线路各带一台主变压器。3.主变电站的电气主接线及其运行方式20%因内桥接线线路侧装有断路器，线路的投入和切除十分方便，故当送电线路发生故障时，只需断开故障线路的断路器，而不会影响另一回路的正常运行。需要时也可以合上内桥上的断路器，由一路进线带2台主变压器。但当主变压器故障时，与该变压器连接的2台断路器都要断开，从而会影响未故障线路的正常运行。另外，内桥上的断路器检修时，电源线路需较长时间停运；出线断路器检修时，电源线路也需较长时间停运。3.主变电站的电气主接线及其运行方式 中压侧电气主接线。该主变电站中压侧也采用单母线断路器分段接线。其结构与运行类似于线路-变压器组接线的
30、主变电站。3.3.2降压变电站 城市轨道交通供电系统中的降压变电站的主要结构基本和设备与工业民用建筑降压变电站一样，所不同的就是设有钢轨电位限制装置。降压变电站为除城市轨道交通列车以外的其他所有地铁用电负荷提供电能，其中包括通信、信号、事故照明和计算机系统等许多一级负荷。这些一级负荷均与城市轨道交通正常运营密不可分。城市轨道交通供 电系统中的降压变电站与城网10 kV变电站一样，都是将中压电经变压器变为380 V/220 V电源供动力照明负荷用电。在引入电源方面，每座降压变电站均从中压环网引入两路电源，有条件时还应从相邻变电站或市电引一路备用电源，对于特别重要的负荷（如控制系统、计算机设备等负
31、荷）还应设蓄电池作为备用电源。1.降压变电站的结构与功能 降压变电站的电气主接线如图3-11所示。35 kV侧为单母线分段，而除跟随式降压变电站外，0.4 kV均为单母线分段。每个降压变电站均设两台动力变压器，分别负责向本变电站所在半个车站及半个区间内的动力照明负荷供电。正常运行时，两台动力变压器分别运行，同时供电，当其中一台动力变压器因故障退出运行时，通过联络开关由另一台动力变压器负担全站一、二级动力照明负荷。图3-11降压变电站的电气主接线2.降压变电站的电气主接线及其运行方式 在城市轨道交通牵引供电系统中，电能从牵引变电所经馈电线、接触网输送给电动列车，再从电动列车经钢轨（轨道回路）、回
32、流线流回牵引变电所。牵引变电所是牵引供电系统的核心。牵引变电所的数量、容量和设置的距离是根据牵引计算的结果，并经过经济、技术比较后确定的。牵引变电所一般设置在城市轨道交通沿线若干车站及车辆段附近。每个牵引变电所按其所需容量设置两组牵引整流机组并列运行，当沿线任一牵引变电所故障解列时，将由其两侧相邻的牵引变电所共同承担该区段的全部牵引负荷。牵引变电所往往与降压变电站合建为牵引降压混合变电所。3.3.3牵引降压混合变电所 （1）35（33）kV/0.4 kV动力变压器。动力变压器采用户内环氧树脂浇注变压器，无载调压，自然风冷，变比为(31.3534.65）kV/0.4 kV，连接组别为/Y1l。动
33、力变压器的保护由热敏电阻组成的温度保护、过流保护及热过载继电保护构成。（2）开关柜。牵引降压混合变电所使用的开关柜主要有中压交流开关柜、0.4 kV低压交流开关柜，以及1 500 V直流开关柜、排流柜、钢轨电位限制装置、负极柜等。中压交流开关柜采用GIS开关柜，其余均采用AIS开关柜，即空气开关柜。1 500 V直流开关柜采用直流快速断路器，操动机构采用电保持型。1.牵引降压混合变电所的主要电气设备牵引降压混合变电所的主要电气设备包括以下几种：1.牵引降压混合变电所的主要电气设备 （3）整流机组。整流机组是牵引降压混合变电所的重点设备，它包括整流变压器和整流器。整流变压器采用户内环氧树脂浇注变
34、压器，无载调压。某牵引降压混合变电所的电气主接线如图3-12所示，35 kV侧和0.4 kV侧均为单母线分段。以降压变压器ST1和ST2为核心构成的降压所部分的结构与运行方式同降压变电站。2.牵引降压混合变电所的电气主接线及其运行方式图3-12某牵引降压混合变电所的电气主接线 每个牵引降压混合变电所按其所需容量设置2套整流机组（RCT1、RCT2）并列运行。2套整流机组均由相同的整流变压器和整流器组成，它们的直流侧并联工作。为使并联时的直流电压相等和直流电流相近，交流中压侧（35 kV）采用不分段的单母线。此整流机组采用12相全波脉动整流，多相整流可获得比较平滑的直流电，并可减少对电网的谐波污
35、染。整流器输出的直流电正极经断路器接到正母线，负极经隔离开关接到负母线。正母线经馈线直流断路器及隔离开关后再送到接触网上；负母线经回流线与钢轨相连。电动车组的受电弓与接触网接触滑行时，其牵引电动机就可从整流机组获得1 500 V的直流电。76%2.牵引降压混合变电所的电气主接线及其运行方式 当其中一套整流机组因故退出运行时，另一套整流机组在具备运行条件的情况下不应退出运行。该运行条件是指整流机组过负荷满足要求，谐波含量满足要求，不影响故障机组的检修。如果这些条件能满足，那么一套整流机组维持运行，既可保持列车运行，又可降低能耗和轨电位，减小杂散电流的影响。76%2.牵引降压混合变电所的电气主接线
36、及其运行方式 通过中压电缆,纵向把上级主变电站和下级牵引变电所、降压变电站连接起来，横向把全线的各个牵引变电所、降压变电站连接起来，便构成了中压供电网络。中压供电网络是供电系统设计的核心内容，涉及外部电源方案、主变电站的位置及数量、牵引变电所及降压变电站的主接线等。中压供电网络有构成形式和电压等级两大属性。考虑到轨道交通牵引负荷的重要性，目前中压供电网络国内均采用双环网链式结构，每个车站的变电站均有两回电源进行供电，根据主变电站的设置位置进行合理分区。3.3.4中压供电网络 我国现行中压配电标准电压等级有35 kV、20 kV、10 kV、6 kV和3 kV。国际标准规定的中压配电标准电压等级
37、有33 kV和20 kV。城市轨道交通中压供电网络电压等级是采用35 kV，还是采用33 kV、20 kV或10 kV，要结合外部电源、线路走向、运能、站点设置、设备供应情况等诸多因素，进行技术经济比较后确定。国内外轨道交通的中压供电网络一般有35（33）kV、20 kV、10 kV三个电压等级。一般集中供电采用的电压等级较高，上海、广州等城市地铁采用35（33）kV、33 kV电压等级，北京、长春、大连等城市地铁采用10 kV电压等级，其他城市地铁均采用35 kV电压等级。不同电压等级的中压供电网络的比较如表3-3所示。1.中压供电网络的电压等级1.中压供电网络的电压等级表3-3不同电压等级
38、的中压供电网络的比较2.中压供电网络的类型20%根据中压供电网络功能的不同，中压供电网络分为牵引供电网络（为牵引变电所供电的中压供电网络，简称牵引网络）和动力照明供电网络（为降压变电站供电的中压供电网络，简称动力照明网络）。目前，国内城市轨道交通工程经常采用的形式有牵引动力照明混合网络和牵引动力照明独立网络。牵引动力照明混合网络采用同一电压等级，并通过公用电源电缆同时向牵引变电所、降压变电站提供中压电能，供电系统的整体性比较好。牵引动力照明独立网络既可采用不同的电压等级，又可采用同一个电压级，牵引网络与动力照明网络相对独立，彼此影响较小。2.中压供电网络的类型20%对于集中式供电系统，牵引网络
39、和动力照明网络既可以采用相对独立的形式，即牵引动力照明独立网络，也可以共用混合网络。对于分散式供电系统，则采用牵引动力照明混合网络。目前，这两种供电系统在国内外均被广泛采用，由于分散式供电系统对城市电网的要求较高，因此目前国内除北京、天津（部分线路）采用该种系统外，其他大部分城市（如上海、广州、深圳、南京、杭州、成都、苏州、西安、郑州及长沙等）均以采用集中式供电系统为主。如图3-13所示，某市地铁1号线的高（中）压供电系统均采用110/35 kV二级电压制，集中供电方式，即每条地铁线路均建设有2个110/35 kV主变电站，每个主变电站均从城市电网引入2路110 kV电源，设置2台110/35
40、 kV主变压器，将110 kV电源降压到35 kV，再通过35 kV中压供电网络将电源分配给地铁车站（车辆段、控制中心）的牵引变电所和降压变电站。3.某市地铁1号线中压供电网络举例图3-12某牵引降压混合变电所的电气主接线3.某市地铁1号线中压供电网络举例 35 kV侧均采用单母线分段的接线形式，根据每条地铁线路车站变电站数量进行分区供电，并配置了适当数量的馈出断路器。35 kV环网电缆配备有导引线差动保护作为主保护，延时过电流保护作为后备保护。3.4二次接线概述4 二次设备是指对一次设备的工作状态进行控制、保护、监视和测量的一系列低压、弱电设备，又称辅助设备。二次设备包括测量、控制和信号装置
41、，继电保护装置，自动装置，操作电源，控制电缆及熔断器等。二次设备通过电压互感器和电流互感器与一次设备取得电的联系。变电站中的二次设备按一定顺序相互连接而成的电路称为二次电路，也称为二次接线。二次接线是供电系统电气接线的重要组成部分，附属于一次接线或一次设备，其基本任务是反映一次设备的工作状况，控制一次设备，当一次设备发生故障时，能使故障部分迅速退出工作，从而保证电力系统处于最佳的运行状态。二次接线按电流制分为直流回路和交流回路。二次回路按功能分为控制回路、合闸回路、信号回路、测量回路、保护回路及远动装置回路等。二次回路的功能如图3-14所示。反映二次设备的配置、相互连接关系和工作原理的电气接线
42、图称为二次接线图。按照用途，一般将二次接线图分为归总式原理接线图、展开式原理接线图和安装接线图。图3-14二次回路的功能1.归总式原理接线图20%归总式原理接线图是以整体的形式表示各二次设备之间的电气连接及其工作原理的接线图。（1）归总式原理接线图的主要特点。将二次接线和一次接线的有关部分画在一起，且电气元件以整体的形式来表示，能表明各二次设备的构成、数量及电气连接情况，图形直观形象，便于设计和记忆，并可清晰地表明二次接线对一次接线的辅助作用。用统一的图形和文字符号表示，按动作顺序画出，便于分析整套装置的动作原理，能使我们对整套保护装置的工作原理有一个整体概念。归总式原理接线图是绘制展开式原理
43、接线图等其他工程图的原始依据。其缺点是将交、直流回路画在一起，连线交叉零乱，又没有元件间的内部连线、端子号码和回路的标号等，对于较复杂的装置很难用原理接线图表现出来，即使画出了图，也很难看清楚，安装接线时容易出错，不便于现场查找回路及进行调试，依靠它排除故障较困难。1.归总式原理接线图 （2）举例说明。下面以图3-15所示的某输电线路过电流保护原理接线为例，说明这种接线图的特点。如图3-15所示，过电流保护装置由一个过电流继电器KA、时间继电器KT、信号继电器KS组成，并通过电流互感器TA和断路器分闸线圈YT与主电路联系在一起。正常时，由于负荷电流经电流互感器变流后流入电流继电器线圈的电流值小
44、于KA的动作值，因而导致各继电器均处于正常状态，常开接点断开。断路器处于合闸位置的动作状态，其常开辅助接点闭合。图3-15某输电线路过电流保护原理接线1.归总式原理接线图 当一次电路发生短路故障时，馈线电流增大，TA的二次电流也随之增大。当二次电流增大至KA的整定动作值时，KA动作，其常开接点闭合，接通了KT线圈的直流回路，其带时限的常开接点延时闭合，使直流电源的正极经KT的常开接点、KS的线圈、断路器常开辅助接点、分闸线圈与直流电源的负极接通，分闸线圈受电，断路器操动机构动作，使断路器跳闸，自动切除故障线路。同时，信号继电器受电动作，其接点转换，发出分闸信号。1.归总式原理接线图 展开式原理
45、接线图是将二次设备按其线圈和接点的接线回路展开并分别画出，将整体形式的二次电路按其供电电源的性质不同，分解成交流电压回路、交流电流回路和直流回路等相对独立的部分，组成多个独立回路。表示二次电路设备配置、连接关系和工作原理的二次接线图，简称展开图。2.展开式原理接线图 按不同的电源回路划分成多个独立回路。例如，直流回路与交流回路分开绘制，直流回路又分控制回路、测量回路、保护回路和信号回路等，交流回路又分电流回路和电压回路。同一元件的线圈、接点按其通过电流性质的不同，分别绘入对应的直流回路和交流回路中。例如，交流电流线圈绘入电流回路，交流电压线圈绘入电压回路。为了避免看图时产生混淆，属于同一元件的
46、线圈和接点标有相同的文字符号。2.展开式原理接线图（1）展开图的结构及特点。展开图的主要特点是以分散的形式表示二次设备之间的电气连接。图3-16为在图3-15的基础上绘制的某输电线路电流保护展开式原理接线。该馈线过电流保护装置的接线可用交流电流回路、直流回路两部分图来表示，同样能说明该保护装置的工作原理。图3-16某输电线路电流保护展开式原理接线2.展开式原理接线图2.展开式原理接线图20%展开图中，属于同一性质电路内的线圈、接点按电流通过的方向顺序（该顺序应便于接线）连接构成各自的回路。在同一回路中，继电器的线圈、接点及其他二次设备按电流流通的顺序从左至右依次连接，称为展开图的“行”。在各行
47、的右侧标出回路作用的文字说明。各回路的排列顺序一般是先交流电流回路、交流电压回路，后直流回路。在每个回路中，对交流回路来说，按U、V、W、N相序分行排列；对直流回路来说，按各元件动作的先后顺序由上而下逐行垂直排列。比较图3-15和图3-16可见，图3-16接线清楚，全图从左到右、从上到下层次清楚，动作顺序层次分明，便于读图和分析，特别在复杂电路中优点更为突出。2.展开式原理接线图20%（2）展开图的阅读方法。展开图的逻辑性很强，在绘制时遵循着一定的规律，所以看图时若能抓住规律则很容易看懂。看图的基本方法如下：根据展开图右侧的文字说明，了解各回路的性质，然后从上到下看通逐个回路。先交流、后直流。
48、交流看电源，直流找线圈，抓住接点不放松，一个一个全查清。先线圈，后接点。先查启动元件，后查启动元件的接点通断的电路。先上后下、先左后右，盘外设备一个也不漏。安装接线图是生产厂家制造控制盘、保护盘及现场施工安装接线所依据的主要图纸，也是变电站运行维护等项工作的主要参考图。它反映的是二次回路中各电气元件的安装位置、内部接线及元件间的线路关系。二次接线安装图包括屏面元件布置图、屏背面接线图和端子板接线图等几个部分。屏面元件布置图是按照一定的比例尺寸将屏面上各个元件和仪表的排列位置及其相互间的距离尺寸标在图样上。屏柜外形尺寸参考国家标准屏柜尺寸，以便与其他控制屏并列时整齐美观。3.安装接线图3.5控制
49、、信号电路53.5.1控制、信号电路概述 变电站在运行时，由于负荷的变化或系统运行方式的改变，经常需要操作切换断路器和隔离开关等设备。断路器的操作是通过其操动机构来完成的，而控制电路就是用来控制操动机构动作的电气回路。按照控制地点的不同，控制电路可分为就地控制电路和控制室集中控制电路。车间变电站和容量较小的总降压变电站的610 kV断路器的操作，一般多在配电装置旁手动进行，也就是就地控制。总降压变电站的主变压器和电压为35 kV以上的进出线断路器及出线回路较多的610 kV断路器，采用就地控制很不安全，容易引起误操作，故可采用由控制室远方集中控制。1.控制电路 按照对控制电路监视方式的不同，控
50、制电路可分为灯光监视控制电路和音响监视控制电路。由控制室集中控制及就地控制的断路器，一般多采用灯光监视控制电路，只在重要情况下才采用音响监视控制电路。1.控制电路 由于断路器操动机构的合闸与跳闸线圈都是按短时通过电流进行设计的，因此控制电路在操作过程中只允许短时通电，操作停止后即自动断电。01 能够准确地指示断路器的分、合闸位置。02 断路器不仅能用控制开关及控制电路进行跳闸及合闸操作，而且能由继电器保护及自动装置实现跳闸及合闸操作。031.控制电路控制电路应达到以下基本要求：能够对控制电源及控制电路进行实时监视。04 断路器操动机构的控制电路要有机械“防跳”装置或电气“防跳”措施。051.控