CN106882084B - 基于三台单相牵引变压器的高铁变电站主接线构造 - Google Patents

基于三台单相牵引变压器的高铁变电站主接线构造 Download PDF

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Abstract

基于三台单相牵引变压器的高铁变电站主接线构造，以对牵引变电所主接线构造进行优化，在接线形式、运行方式满足高速铁路运营需要的前提下，减少设备数量和建设投资。包括三相外部电源进线、高压侧母线、牵引变压器和27.5kV侧母线。三相外部电源进线由第一路进线、第二路进线构成，在牵引变电所内与高压侧母线接线。所述牵引变压器由第1牵引变压器、第2牵引变压器和第3牵引变压器组成，第1牵引变压器和第3牵引变压器高压侧分别通过一组隔离开关、断路器接入高压侧母线，中间的第2牵引变压器高压侧通过断路器和两组隔离开关以不同相序接入高压侧母线。27.5kV母线上由两只隔离开关分段形成27.5kVⅠ段母线、27.5kVⅡ段母线和27.5kVⅢ段母线，第1牵引变压器、第2牵引变压器和第3牵引变压器低压侧各通过一组隔离开关、断路器分别接入27.5kVⅠ段母线、27.5kVⅡ段母线和27.5kVⅢ段母线。

Description

基于三台单相牵引变压器的高铁变电站主接线构造
技术领域
本发明涉及电气化铁路牵引变电所，特别涉及一种基于三台单相牵引变压器的高铁变电站主接线构造。
背景技术
电气化铁路牵引负荷即为电力机车、动车组等，中断供电将造成运输阻塞，在经济、政治上影响极大，故电气化铁路牵引变电所主接线应在电路转换，设备检修和事故处理等情况下保证可靠的供电。
我国牵引变电所主接线中的牵引变压器采用固定备用方式，正常运行时，牵引变压器一台（组）运行，另一台（组）备用。牵引变电所的牵引变压器接线形式应采用单相接线或三相Vx接线。
目前国内绝大部分高速铁路牵引变电所主接线采用了由4台单相牵引变压器两两组成的2组三相Vx接线，如北京至天津（京津高铁）、北京至上海（京沪高铁）、哈尔滨至大连（哈大高铁）、郑州至西安（郑西高铁）、合肥至南京（合宁高铁）、成都至重庆（成渝高铁）、南宁至广州（南广高铁）等。即牵引变电所有两路高压外部电源进线，所内配置4台单相牵引变压器，在正常运行时，由二台单相接线变压器构成的一组Vx牵引变压器运行，另二单相接线变压器构成的一组Vx牵引变压器备用。当一组牵引变压器故障时，通过倒闸作业将备用的一组Vx接线牵引变压器投入运行，实现向高速铁路电力机车供电。
例如，京津城际高速铁路牵引变电所的牵引变压器和自耦牵引变压器均采用固定备用方式，牵引变压器正常时一组投入运行，另一组备用。即牵引变电所均采用了4台单相牵引变压器，每2台牵引变压器构成一组同时工作时承担全部负荷。
目前在我国的牵引供电系统日常运行中，因牵引变电所外部电源或牵引变压器设备故障全所退出运行的情况尚无报道，也就是说牵引变电所两路外部电源和四台（两组）牵引变压器同时出现故障的概率非常之低。随着电气装备制造业水平的不断提升、牵引供电系统运营维护制度的不断健全、电气设备检修手段的持续进步，正常运行情况下牵引变电所另外两台非工作的单相牵引变压器占据着牵引变电所的半壁江山作为后备显得过于冗余，这样的方案不可避免的产生了工程直接投资大、变电站占地面积大、设备运营维护成本高的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于三台单相牵引变压器的高铁变电站主接线构造，以对牵引变电所主接线构造进行优化，在接线形式、运行方式满足高速铁路运营需要的前提下，减少设备数量和建设投资。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
本发明基于三台单相牵引变压器的高铁变电站主接线构造，包括三相外部电源进线、高压侧母线、牵引变压器和27.5 kV侧母线，其特征是：所述三相外部电源进线由第一路进线、第二路进线构成，在牵引变电所内与高压侧母线接线；所述牵引变压器由第1牵引变压器、第2牵引变压器和第3牵引变压器组成，第1牵引变压器和第3牵引变压器高压侧分别通过一组隔离开关、断路器接入高压侧母线，中间的第2牵引变压器高压侧通过断路器和两组隔离开关以不同相序接入高压侧母线；所述27.5 kV母线上由第3隔离开关、第4隔离开关分段形成27.5 kVⅠ段母线、27.5 kVⅡ段母线和27.5 kVⅢ段母线，第1牵引变压器、第2牵引变压器和第3牵引变压器低压侧各通过一组隔离开关、断路器分别接入27.5 kVⅠ段母线、27.5 kVⅡ段母线和27.5 kVⅢ段母线，牵引变电所四条馈线分别接入27.5 kVⅠ段母线、27.5 kVⅢ段母线向线路上运行的动车组供电。
本发明的有益效果是，通过对牵引变电所主接线构造进行优化，正常时可由三台变压器中的任意两台同时运行、另一台停运，极端情况下可由三台变压器中任意一台运行、另两台停运，以三台牵引变压器满足高速铁路运营需要，有效减少设备数量和建设投资。据测算，一座牵引变电所可节约用地1080m2左右，设备及安装费用可节省200余万元，且能降低铁路部门运营维护成本，经济效益突出。
附图说明
本说明书包括如下一幅附图：
图1是本发明基于三台单相牵引变压器的高铁变电站主接线构造的示意图。
图中示出构件和对应的标记：第1牵引变压器1T，第2牵引变压器2T，第3牵引变压器3T；第一路进线10，第二路进线11，高压侧母线12，左侧段高压母线121、中段高压母线122、右侧段高压母线123、27.5kVⅠ段母线13、27.5kVⅡ段母线14、27.5kVⅢ段母线15，馈线16；第1隔离开关1001QS，第2隔离开关1002QS，第3隔离开关2001QS，第4隔离开关2002QS，第5隔离开关1011QS，第6隔离开关1031QS，第7隔离开关1012QS，第8隔离开关2011QS，第9隔离开关1021QS，第9隔离开关1022QS，第10隔离开关2021QS，第11隔离开关1032QS，第12隔离开关2031QS；第1断路器101QF，第2断路器201QF，第3断路器102QF，第4断路器202QF，第5断路器103QF，第6断路器203QF。
实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
参照图1，本发明基于三台单相牵引变压器的高铁变电站主接线构造，包括三相外部电源进线、高压侧母线12、牵引变压器和27.5 kV侧母线。所述三相外部电源进线由第一路进线10、第二路进线11构成，在牵引变电所内与高压侧母线12接线；所述牵引变压器由第1牵引变压器1T、第2牵引变压器2T和第3牵引变压器3T组成，第1牵引变压器1T和第3牵引变压器3T高压侧分别通过一组隔离开关、断路器接入高压侧母线，中间的第2牵引变压器2T高压侧通过断路器和两组隔离开关以不同相序接入高压侧母线。所述27.5 kV母线上由第3隔离开关2001QS、第4隔离开关2002QS分段形成27.5 kVⅠ段母线13、27.5 kVⅡ段母线14和27.5 kVⅢ段母线15，第1牵引变压器1T、第2牵引变压器2T和第3牵引变压器3T低压侧各通过一组隔离开关、断路器分别接入27.5 kVⅠ段母线13、27.5 kVⅡ段母线14和27.5 kVⅢ段母线15，牵引变电所四条馈线分别接入27.5 kVⅠ段母线13、27.5 kVⅢ段母线15向线路上运行的动车组供电。
第2牵引变压器2T可根据需要闭合两组高压隔离开关以实现接入不同的外部电源相序，从而实现配合左右两侧第1牵引变压器1T、第2牵引变压器2T所需的不同相序。在正常运行时，牵引变电所任意两台牵引变压器运行，另外一台备用。
参照图1，通过第3隔离开关2001QS、第4隔离开关2002QS可将27.5 kVⅡ段母线14与27.5 kVⅠ段母线13、27.5 kVⅢ段母线15实现连接或分段，或将27.5 kVⅠ段母线13、27.5kVⅡ段母线14和27.5 kVⅢ段母线15连接为一个整体。牵引变电所馈线侧出线断路器分别接至27.5 kVⅠ段母线13、27.5 kVⅢ段母线15（也可接至27.5 kVⅡ段母线14）。27.5kV馈线断路器备用方式可采用上、下行互为备用、50%备用或100%备用。
牵引变电所采用两路外部电源进线并采用三台牵引变压器，进线电源和牵引变压器会组合出多种运行方式。推荐方式如图1所示，在正常运行时， 第一路进线10（或第二路进线11）带电运行，第二路进线11（或第一路进线10）备用，第1牵引变压器1T、第3牵引变压器3T运行（第1牵引变压器1T、第3牵引变压器3T组成一组Vx接线），第2牵引变压器2T备用。27.5kVⅠ段母线13和27.5kVⅢ段母线15带电，对应第2牵引变压器2T的27.5kVⅡ段母线14备用，27.5 kV侧母线上的隔离开关均打开。当第一路进线10（或第二路进线11）出现故障时，可让第一路进线10（或第二路进线11）退出运行，检有压后将第二路进线11（或第一路进线10）投入。同时，当任意一台牵引变压器出现故障时，备用牵引变压器及其27.5kV侧母线可以投入代替故障牵引变压器，27.5 kV侧母线通过隔离开关实现将故障牵引变压器所对应的母线带电，此时牵引变电所仍可实现Vx接线的运行方式。即使在极端情况下，两台牵引变压器均退出运行，仍可实现一台单相牵引变压器供电。
牵引变电所的三牵引变压器运行除上述描述外，还有几种其他运行方式可供选择，可采用：a.一路进线带一台单相牵引变压器运行；b.一路进线带两台单相牵引变压器同相序并列运行；c.两路进线分别带两台单相牵引变压器运行；d.两路进线中的其中一路带两台单相牵引变压器并列运行，另一路带一台单相牵引变压器运行的组合方式。
参照图1，所述三相外部电源进线在第一路进线10上设置第5隔离开关1011QS，在第二路进线11上设置第6隔离开关1031QS。所述高压侧母线12可以采用单母线，也可以在其上设置第1隔离开关1001QS和第2隔离开关1002QS形成左侧段高压母线121、中段高压母线122和右侧段高压母线123。
参照图1，所述第1牵引变压器1T高压侧通过第7隔离开关1012QS、第1断路器101QF接入左侧段高压母线121（如AB相），通过第7隔离开关1012QS和第1断路器101QF的分合闸实现第1牵引变压器1T的停电和送电。低压侧通过第8隔离开关2011QS、第2断路器201QF接入27.5kVⅠ段母线13，通过第8隔离开关2011QS和第2断路器201QF的分合闸实现第1牵引变压器1T向Ⅰ段母线13停电和送电。
参照图1，所述第2牵引变压器2T高压侧通过第3断路器102QF和第8隔离开关2011QS、第9隔离开关1021QS接入中段高压母线122。通过第8隔离开关2011QS、第9隔离开关1021QS和第3断路器102QF的分合闸实现第2牵引变压器2T的停电和送电。通过第8隔离开关2011QS和第3断路器102QF的分合闸，第2牵引变压器2T可接入或退出高压侧母线的其中一相（如AB相）。通过第9隔离开关1021QS和第3断路器102QF的分合闸，第2牵引变压器2T可接入或退出高压侧母线的另外一相（如CB相）。第2牵引变压器2T低压侧通过第10隔离开关2021QS、第4断路器202QF接入27.5kVⅡ段母线14，通过第10隔离开关2021QS和第4断路器202QF的分合闸实现第2牵引变压器2T向Ⅱ段母线14停电和送电。
参照图1，所述第3牵引变压器3T高压侧通过第11隔离开关1032QS、第5断路器103QF接入右侧段高压母线123，通过11隔离开关1032QS和第5断路器103QF的分合闸实现第3牵引变压器3T的停电和送电。低压侧通过第12隔离开关2031QS、第6断路器203QF接入27.5kVⅢ段母线15，通过第12隔离开关2031QS、第6断路器203QF的分合闸实现第3牵引变压器3T向Ⅲ段母线15停电和送电。
参照图1，27.5kV侧分别设置27.5kVⅠ段母线13、27.5kVⅡ段母线14和27.5kVⅢ段母线15，其中27.5kVⅠ段母线13、27.5kVⅡ段母线14之间采用第3隔离开关2001QS连接，27.5kVⅡ段母线14、27.5kVⅢ段母线15之间采用第4隔离开关2002QS连接。
牵引变电所内当第1牵引变压器1T和第3牵引变压器并列运行时，第3隔离开关2001QS和第4隔离开关2002QS均为分闸状态。
牵引变电所内当第1牵引变压器1T和第2牵引变压器2T并列运行时，第3隔离开关2001QS为分闸状态，第4隔离开关2002QS为合闸状态。
牵引变电所内当第2牵引变压器2T和第3牵引变压器3T并列运行时，第3隔离开关2001QS为合闸状态，第4隔离开关2002QS为分闸状态。
牵引变电所内当任意一台牵引变压器单独运行时，第3隔离开关2001QS和第4隔离开关2002QS均为合闸状态。
牵引变电所四条馈线分别接入27.5kVⅠ段母线13、27.5kVⅢ段母线，向线路上运行的动车组供电。
以上所述只是用图解说明本发明基于三台单相牵引变压器的高铁变电站主接线构造的一些原理，并非是要将发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

Claims (5)

1.基于三台单相牵引变压器的高铁变电站主接线构造，包括三相外部电源进线、高压侧母线（12）、牵引变压器和27.5 kV侧母线，其特征是：所述三相外部电源进线由第一路进线（10）、第二路进线（11）构成，在牵引变电所内与高压侧母线（12）接线；所述牵引变压器由第1牵引变压器（1T）、第2牵引变压器（2T）和第3牵引变压器（3T）组成，第1牵引变压器（1T）和第3牵引变压器（3T）高压侧分别通过一组隔离开关、断路器接入高压侧母线，中间的第2牵引变压器（2T）高压侧通过断路器和两组隔离开关以不同相序接入高压侧母线；所述27.5kV母线上由第3隔离开关（2001QS）、第4隔离开关（2002QS）分段形成27.5 kVⅠ段母线（13）、27.5 kVⅡ段母线（14）和27.5 kVⅢ段母线（15），第1牵引变压器（1T）、第2牵引变压器（2T）和第3牵引变压器（3T）低压侧各通过一组隔离开关、断路器分别接入27.5 kVⅠ段母线（13）、27.5 kVⅡ段母线（14）和27.5 kVⅢ段母线（15），牵引变电所四条馈线分别接入27.5 kVⅠ段母线（13）、27.5 kVⅢ段母线（15）向线路上运行的动车组供电。
2.如权利要求1所述基于三台单相牵引变压器的高铁变电站主接线构造，其特征是：所述高压侧母线（12）上设置第1隔离开关（1001QS）和第2隔离开关（1002QS），形成左侧段高压母线（121）、中段高压母线（122）和右侧段高压母线（123）。
3.如权利要求2所述基于三台单相牵引变压器的高铁变电站主接线构造，其特征是：所述第1牵引变压器（1T）高压侧通过第7隔离开关（1012QS）、第1断路器（101QF）接入左侧段高压母线（121），低压侧通过第8隔离开关（2011QS）、第2断路器（201QF）接入27.5 kVⅠ段母线（13）。
4.如权利要求2所述的基于三台单相牵引变压器的高铁变电站主接线构造，其特征是：所述第2牵引变压器（2T）高压侧通过第3断路器（102QF）和第8隔离开关（2011QS）、第9隔离开关（1021QS）接入中段高压母线（122），低压侧通过第10隔离开关（2021QS）、第4断路器（202QF）接入27.5 kVⅡ段母线（14）。
5.如权利要求2所述的基于三台单相牵引变压器的高铁变电站主接线构造，其特征是：所述第3牵引变压器（3T）高压侧通过第11隔离开关（1032QS）、第5断路器（103QF）接入右侧段高压母线（123），低压侧通过第12隔离开关（2031QS）、第6断路器（203QF）接入27.5 kVⅢ段母线（15）。
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