工頻單相交流電力機車是功率很大的單相負荷，必然會影響到三相電力系統的對稱性。
因此牽引變電所的重要任務不僅是將電力系統送來的高壓電變為電力機車所需的電壓．而且還通過採用不同形式的變壓器及其結線，使電力機車的單相負荷對電力系統的不良影響降低到最小。
根據所採用的變壓器的型別不同，牽引變電所通常又分為：單相牽引變電所（包括純單相變電所，單相v，v結和三相v,v結變電所）；三相變電所；
牽引變壓器原邊額定電壓為110 vv a-220 kv，副邊額定電壓為55 kv或27.5 kv，比牽引網額定電壓高10%。
為了提高牽引供電的可靠性，牽引變電所一般都安裝兩台變壓器，即所謂冗餘配置。每台變壓器就能承擔全部負荷。正常執行時，一台工作，另一台作為檢修或故障時的備用。
第一節單相牽引變電所
採用單相變壓器的牽引變電所稱為單相牽引變電所。
電力機車是單相交流負荷，顯然，牽引變電所採用單相變壓器最為直觀簡單，如圖2—1所示。
單相變壓器的高壓繞組ax接三相電源的某兩相，例如圖中a、c相，電壓為110 kv或220 kv 。低壓繞組ax的首端a接到牽引母線上，末端x與鋼軌連線。低壓繞組輸出電壓為27.
5 kv。
應該說明，單相牽引變壓器和一般單相變壓器的絕緣結構不同。一般單相變壓器，或是單獨使用，或是組成三相組式變壓器，都是一端接高壓，另一端接地或接中性點，故可採用分級絕緣，接地端的絕緣水平較低。而單相牽引變壓器的高壓繞組兩端都接高壓，故對地的絕緣要求相同，即所謂全絕緣。
1、三相v,v結線
三相v,v結線是將兩台v,v結線的單相變壓器安裝在同一油箱內，所以可視為單相變壓器結線。如圖2—6所示。一台單相變壓器的高壓繞組為a1-x1，低繞組為al-xl，另一台為a2—x2與a2—x2。
高壓繞組引出3個端子a,b,c接三相電源，所以通常又稱為三相v,v結線變壓器。
第二節饋線電流
饋線電流是指牽引變電所牽引側母線經由饋電線送到牽引網中的電流。這個電流就是牽引變電所的負荷電流。
牽引變電所的負荷與動力系統負荷有很大的差別，其特點是：
(1)列車以變化的速度沿區間走行，因而牽引負荷是運動著的；
(2)列車負荷的大小是隨時變化的，線路上列車密集則負荷大，反之則負荷小以至為零；
(3)列車可以在供電區段上任意布置，即負荷在供電區段上任意分布；
(4)由於採用半導體整流式機車，整流後使得接觸網上的電流變為非正弦波。
從圖3一3可清楚的看到牽引負荷劇烈的變化。
當電力機車位於供電臂其一位置時，其牽引電流從負荷點流回牽引變電所時分成兩條支路，一部分從鋼軌中流回，一部分從大地流回，所以在計算感抗時是不方便的。為了簡化計算，在符合原來的實際情況下，將併聯的軌道迴路與大地迴路分開，分成兩個等值電路。一條是由牽引變電所—接觸網—電力機車—大地迴路—牽引變電所。
這條迴路的特點是在整個迴路中流過的電流均為牽引電流，作用在這個回路上的電壓是牽引變電所端壓與電力機車弓上電壓的相量差，為有源迴路，另一條是軌道—大地迴路。
第三節牽引變電所裝置
一、概述
變電所內的電氣裝置按所屬電路性質分為兩大類：一次高壓電路中所有的電氣裝置，即為一次裝置；二次控制、訊號和測量電路中的所有電氣裝置即為二次裝置。
一次裝置按其在一次電路中的功用又可分為變換裝置、控制裝置、保護裝置、補償裝置和成套裝置等型別。
1．變換裝置
用以變換電能電壓或電流的裝置。如電力變壓器、電壓互感器、電流互感器等。
2．控制裝置
用以控制電路通斷的裝置。如各種高、低壓開關裝置。
3．保護裝置
用以防護電路過電流或過電壓的裝置。如高、低壓熔斷器和避雷器等。
4．補償裝置
用以補償電路的無功功率以提高系統功率因數的裝置。如高、低壓電容器、靜止無功補償裝置等。
5．成套裝置
按一定的線路方案將有關一次、二次裝置組合而成的裝置。如高壓開關櫃，低壓配電屏，高、低壓電容器櫃和成套變電站等。
二、 變壓器
1、變壓器的作用
變壓器是變電所最主要的裝置之一。其作用是將交流電源的電壓進行公升高或降低。
2、變壓器的工作原理
變壓器的工作原理如圖2-1所示，它是一種按電磁感應原理工作的電氣裝置。乙個單相變壓器的原、副邊兩個線圈繞在乙個鐵心上，副邊開路，原邊施加交流電壓u1。則原邊線圈中流過電流i1，在鐵心中產生磁通。
磁通穿過副邊線圈在鐵心中閉合，在副邊感應乙個電動勢e2。當變壓器副邊接上負載後，在電勢的作用下將有副邊電流i2通過，這樣負載兩端會有乙個電壓降u2，電壓降 u2約等於 e2，u2約等於 e1，所以
u1/u2=e1/e2=w1/w2=k
式中u1、u2為原、副邊線圈的端電壓，w1、w2為原、副邊線圈的匝數，k稱為變壓器的變比。由上式可以看出，由於變壓器原、副邊線圈匝數不同，因而起到了變換電壓的作用。變壓器的電壓變比是繞組的匝數比，電流變比是繞組匝數比的倒數。
根據上述原理可以製造出單相、三相等各種變壓器。
3、變壓器的結構
電力變壓器根據容量、電壓等級、線圈數的不同，外形和附件不完全相同，但主要部件基本上是相同的。變壓器的外形和結構可參看圖2-2。變壓器的主要部件及其功能如下：
1)．鐵心
鐵心是用導磁性能良好的矽鋼片疊裝組成，它形成乙個磁通閉合迴路，變壓器的
一、二次繞組都繞在鐵心上。
2)．線圈
線圈又稱為繞組，是變壓器的導電迴路。線圈用銅線或鋁線繞成多層圓筒形。線圈繞在鐵心柱上，導線外邊包有絕緣材料，形成導線之間及導線對地的絕緣。
3)．油箱
油箱是變壓器的外殼，內部充滿變壓器油，鐵心和繞組都安裝在油箱內，鐵心和繞組浸在油中。變壓器油是絕緣的，它一方面起絕緣作用，同時也起散熱作用。變壓器的一些部件安裝在油箱上。
4)．油枕
油枕也稱油櫃。變壓器油固溫度變化會發生熱脹冷縮現象，油麵也將隨溫度的變化而上公升或下降、油枕的作用是儲油與補油，使變壓器油箱內保證充滿油，同時油枕縮小了變壓器與空氣的接觸面，減少了油的老化速度。油枕側面裝有油位計，可以監視油的變化。
5)．呼吸器
油枕內空氣隨變壓器油的體積膨脹或縮小，排出或吸人的空氣都要經過呼吸器。呼吸器內裝有乾燥劑，吸收空氣中的水分，並對空氣起過濾作用，保持變壓器油的清潔。
6)．防爆裝置
防爆裝置有防爆管和壓力釋放裝置兩種。防爆裝置是安裝在變壓器頂蓋上的。當變壓器內部發生故障，變壓器油劇烈分解產生大量氣體，使油箱內壓力劇增時，防爆裝置將油及氣體排出，防止變壓器油箱**或變形。
7)．散熱器
散熱器安裝在油箱壁上，上下有管道與油箱相通，變壓器上部油溫與下部油溫有溫差時，通過散熱器形成油的對流，經散熱器冷卻後流回油箱，起到降低變壓器油溫度的作用。為了提高冷卻效果，可以採用自冷、強迫風冷和強迫水冷等措施。目前牽引變電所普遍採用的自然風冷冷卻方式。
8)．絕緣套管
變壓器繞組的引出線採用絕緣套管，以便與箱體絕緣。絕緣套管有純瓷、充油和電容等不同形式。
9)．瓦斯繼電器
瓦斯繼電器又稱為氣體繼電器，是變壓器內部故障的主保護裝置，它裝在油箱和油枕的連線管上。當變壓器內部發生嚴重的障時，瓦斯繼電器接通斷路器跳閘迴路；當變壓器內部發生不嚴重故障時，瓦斯繼電器接通故障訊號迴路。
10)．溫度計
溫度計用來測量油箱裡上層油溫，監視變壓器執行是否正常
11)．調壓裝置
調壓裝置是為了保證變壓器二次測電壓而設定的。當電源電壓變動時，利用調壓裝置調節變壓器的二次電壓。調壓裝置分為有載調壓和無載調壓兩種。
有載調壓可以在變壓器帶負載的狀態下進行電壓調節，而無載調壓裝置的調壓則必須在不帶負才能進行操作。目前牽引變電所採用的是無載調壓。配電的調壓器採用的是有載調壓。
4、變壓器的主要技術引數
1)．額定電壓un
包括變壓器一次側和二次側的額定電壓un1和un2。變壓器的二次側額定電壓un2是指變壓器空載狀態下當一次線圈加其額定電壓uni時，獲得的二次測線圈端壓。其表示的是線電壓。
2)．額定電流in指線圈額定電流。
3)．額定容量sn
額定容量指變壓器在額定電壓和額定電流條件下，連續執行時輸送的容量。單相變壓器的額定容量為sn=unin；三相變壓器的額定容量為 sn= unin，這裡 un和in為相應變壓器的額定線電流和線電壓。
4)．變比k
變比是指變壓器一次繞組額定電壓和二次繞組額定電壓之比，也是變壓器一次繞組線圈匝數和二次繞組線圈匝數之比。
5)．銅損△s0
銅損是指變壓器一次、二次額定電流流過繞組時產生的能量損耗。
6)．鐵損△sk
鐵損是指變壓器在額定電壓下，在鐵心中產生的能量損耗。
7)．空載電流人ik％
空載電流是指變壓器在額定電壓下空載執行時，一次繞組中流過的電流。一般以百分數表示。
8)．連線組別
連線組別是指三相變壓器一次繞組與二次繞組連線的方式，如星形（y）連線、三角形（△）連線，目前新包神採用的是v/v接線方式。
三、高壓開關裝置
1、高壓斷路器
（1）斷路器的作用
斷路器又叫高壓開關，它是變電所的重要裝置之一。斷路器不僅可以切斷與閉合高壓電路的空載電流和負載電流，而且，當系統發生故障時，它與保護裝置、自動裝置相配合，可以迅速地切斷故障電流，以減少停電範圍。防止事故擴大，保證系統的安全執行。
（2）斷路器的結構和種類
斷路器的主要結構大體分為導流部分、滅弧部分、絕緣部分和操作機構部分。
斷路器在閉合時起接通口路的作用。當斷路器斷開時，觸頭雖已分開，但觸頭間仍會產生電弧，因而斷路器應具有滅弧能力。斷路器的滅弧方法有多種，從滅弧方法上可以將斷路器分為以下幾類：
1)．油斷路器
2). 六氯化硫斷路器
六氧化硫是一種無色、無臭、無毒、不燃的惰性氣體，它月有良好的滅弧和絕緣性能，用六氯化硫氣體作為滅弧和絕緣介質的新型氣吹斷路器，已得到了廣泛的應用。
牽引變電所技術
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