电气主接线认识，学习子情境2

学习任务书

小组编号：____________ 成员名单：____________

学习任务描述

通过本情境的学习，要求能够做到：熟悉各种电气设备的电气符号，了解电气主接线的定义、用途、基本形式，清楚对电气主接线的基本要求，能从电气主接线上判别供电方式。

学习任务：电气主接线的认识。

学习对象：电气主接线。

工 具：电气符号图、主接线图等。

学习步骤：

（1）了解主接线的用途。

（2）熟悉电气设备的电气符号。

（3）会识别牵引变电所主接线的形式。

（4）能依据主接线判别变电所的供电方式。

（5）能根据主接线图进行简单的模拟操作。

学习方法

资讯：接受学习任务，根据引导问题，通过学习查找资料、网络信息等，建立总体印象。

计划：与小组成员、老师、师傅讨论电气主接线在变电所中的影响和意义。

决策：与老师或师傅进行专业交流，确定本项目的工作步骤和涉及的工具，拟定检查、评价标准。

实施：按确定的工作步骤完成行动化学习任务，发现问题，共同分析，遇到无法解决的问题时请老师或师傅帮助解决。

检查：（1）生产文件准备好了吗？

（2）图纸准备好了吗？

（3）安全事项有哪些？

评价：与同学、老师、师傅进行专业交流，有改进的建议吗？

学习目标

（1）了解主接线的用途。

（2）会识别变电所主接线的形式。

（3）能根据主接线图进行简单的模拟操作。

（4）会搜集主接线上设备运行、故障、缺陷情况等试验方面的资料。

行动化学习任务

第一部分：进行电气主接线知识的理论学习

任务1：知道主接线的用途。

任务2：熟悉电气设备的电气符号。

任务3：会识别变电所主接线的形式。

任务4：能根据主接线图进行简单的模拟操作。

第二部分：针对不同变电所的主接线进行识图训练

任务5：采用双T的单线、复线三相牵引变电所识图训练。

任务6：复线AT牵引变电所识图训练。

任务7：桥式接线的牵引变电所识图训练。

任务8：单线区线三相牵引变电所主接线识图训练。

学习信息

一、牵引变电所电气主接线的概念

牵引变电所（包括开闭所、分区所）的电气主接线是由变电所中各种隔离开关、主变压器、母线、电流互感器、电压互感器、避雷器、断路器、电缆等主要电气设备，按一定顺序用导线连接而成的，用以接受和分配电能的电路。它反映了牵引变电所的基本结构和性能，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，成为实际运行操作的依据。

表明一次电气设备相互连接关系和工作原理的电气接线图，称为主接线图。在主接线图上，各种设备以规定的文字符号、图形和设备之间的连线来表示，并标明各主要设备的规格、数量和型号。

画主接线时的几点约定：

（1）一般用单线图表示。所谓单线图是指当三相对称时，只画出其中一相，表示三相；当三相不对称时，分别画出三相。

（2）图形符号和文字符号均采用国际标准符号。

二、对电气主接线的基本要求

对电气主接线的基本要求：

（1）安全性。符合国家标准和有关设计规范的要求，能充分保证在进行各种操作时工作人员的人身安全和设备安全，以及在安全条件下进行维护检修工作。

（2）可靠性。牵引变电所是电力系统的一级负荷，它应有独立的双回路电源供电。独立的双回路电源是指互不影响的两回110 kV线路。

（3）灵活性。主接线中的任一元件检修、试验时，应很容易退出运行，并且不影响其他元件的正常工作，并且按照《牵引供电系统规章与规则》的规定留下安全距离，以保证检修、试验时工作人员的安全。

（4）经济性。在满足上述要求的前提下，主接线应力求简单，使投资最省、运行费用最低，并且节约电能和金属材料的消耗量，尽量减少占地面积，而且应适应今后的发展，便于扩建。

总之，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，保证向牵引负荷安全、可靠、灵活、经济的供电。

三、牵引变电所高压侧电气主接线的主要形式及特点

（一）牵引变电所高压侧电气主接线

牵引变电所从电力系统高压电网获取电能，经变电所变压输送给牵引网，通常把接电力系统高压电网一侧称为一次侧或高压侧；将接牵引网的一侧称为二次侧或牵引侧。由于牵引负荷属于一级负荷，所以引入电源至少为两路，变电所变压器一般为两台。牵引变电所有中心变电所、中间变电所和终端变电所，不同的变电所其主接线方式不同。

1. 中心牵引变电所主接线

中心牵引变电所除了要给牵引负荷供电外，还要向邻近的牵引变电所和地区变电所供电。因此，中心牵引变电所主接线与一般牵引变电所主接线的差别在高压侧而非低压侧。中心牵引变电所110 kV侧主接线多采用单母线分段或单母线分段带旁路母线的形式。

2. 中间及终端式牵引变电所主接线

其与中心牵引变电所主接线的差别在于不存在向邻近牵引变电所和附近地区变电所供电的情况，但中间变电所会存在系统穿越功率，通常采用桥式接线；终端变电所一般采用双T接线。

在电气化枢纽地区，设置开闭所，用于把从牵引变电所引来的馈线再作为开闭所的电源进线，这种开闭所通常采用单母线或单母线分段接线方式。

在AT供电系统中，设置开闭所，用于把供电系统划分成若干个小的区域。

3. 分区所主接线

分区所主接线常见于复线牵引供电系统中，其功能有：

（1）对接触网末端在必要时进行并联，以提高接触网末端的电压水平。

（2）实施必要时的穿越区供电。

分区所主接线有两断路器、三断路器和四断路器接线几种。

三断路器分区所主接线如图2.2.1所示。

图2.2.1 分区所主接线

（二）牵引变电所电气主接线的形式

不同类型的牵引变电所采取不同形式的电气主接线，牵引变电所常见的有桥式接线、线路分支接线、单母线接线和双母线接线等。

1. 桥式接线

桥形接线能满足牵引变电所的可靠性，具有一定的运行灵活性，使用电器少，建造费用低，在结构上便于发展为单母线或具有旁路母线的单母线接线。桥式接线没有母线，因而不会发生由母线故障或检修所引起的停电，经济性和可靠性有所提高。

当只有两台变压器和两条线路时，宜采用桥式接线。桥式接线根据断路器的安装位置可分为内桥接线和外桥接线两种，如图2.2.2所示。

图2.2.2 桥式接线

内桥接线的桥断路器QF3接在变压器侧，另外两台断路器QF1和QF2接在线路上，如图2.2.2（a）所示。内桥接线在运行中的特点为：

① 当一条线路发生故障时，只有该线路侧的断路器跳开，其余三条回路能正常工作。

② 当变压器发生故障时，对应出现断路器和桥断路器都会自动跳开，导致该出线回路停电。要先将故障变压器对应的隔离开关断开，再接通故障变压器对应的断路器和桥断路器，才能恢复对该回路的供电。

③ 需要切除或投入一条线路时，只要将该线路侧的断路器断开或接通，其余三条回路能正常工作。

④ 需要切除变压器时，要先断开该线路断路器和桥断路器以及变压器低压侧的断路器，然后再断开变压器的隔离开关，最后再接通该回路的断路器和桥断路器，与投入变压器步骤相反。

内桥接线在线路故障或切除、投入时，不影响其余回路故障，并且操作简单；而在变压器的切换或投入时，要使相应回路停电，且操作复杂，所以这种接线一般用在变压器不需要经常换的线路。

外桥接线的桥断路器接在线路侧，另外两台断路器接在变压器回路中，如图 2.2.2（b）所示。外桥接线在运行中的特点与内桥接线的相反：在线路故障或切除、投入时，要使相应变压器短时停电，并且操作复杂；而在变压器故障或切除、投入时不影响其余回路故障，并且操作简单。所以这种接线适用于变压器需要经常切换的情况。

2. 线路分支接线（双T接线）

线路分支接线的示意如图2.2.3所示。

电气化牵引变电所常用的接线就是线路分支接线，即双T接线。还有一些接线形式，如单元接线、扩大单元接线等，多用于发电厂的主接线。

牵引变电所有两路电源进线WL1和WL2，分别经隔离开关QS1（QS2）、断路器QF1（QF2）向变压器T1（T2）送电。断路器QF1和QF2起控制和保护作用，隔离开关QS1和QS2在各种状态时起隔离电压和倒闸变化运行方式的作用，两电源WL1和WL2间无系统功率穿越；为增加运行灵活性，增设了以隔离开关组成的跨条（QS3和QS4）将两路电源连接。

特点：

① 接线简单，设备少，投资省。

② 无电源线路保护，二次装置较简单。

3. 单母线接线

图2.2.4所示为单母线接线图。

图2.2.3 双T接线

图2.2.4 单母线接线图

特点：

① 接线简单，设备少，投资省；

② 母线失效，检修母线、断路器和隔离开关都会造成不同范围的停电，供电可靠性不高。

为了克服单母线接线的某种缺陷，单母线接线形式下派生出以下几种接线：

（1）单母线分段接线。

用分断断路器将母线分成两段或两个以上区段的单母线接线称为单母线分段接线，如图2.2.5所示。

图2.2.5 单母线分段接线图

正常运行时，母联断路器QFB闭合，两段母线联通和单母线接线相同，具有单母线接线的所有优点；也有QFB断开，两侧分段运行，一侧失压，QFB自投的运行方式。

当母线故障时，母联断路器QFB在继电保护装置的作用下，将故障段与正常段分开，保证非故障段母线继续运行，使停电范围缩小一半。

当检修某母线隔离开关时，母线断路器QFB断开，使停电范围也缩小一半。

特点：

① 各段母线可轮换检修；

② 供电可靠性较高；

③ 线路断路器无备用。

单母线分段的接线，广泛应用在10～35 kV地区负荷、城市电牵引各种变电所和110 kV电源进线回路较少的接线系统。

（2）隔离开关分段的单母线接线。

将图 2.2.5 中分段断路器去掉，其余不变，这种接线称为隔离开关分段的单母线接线。这种接线在正常计划检修母线隔离开关时，通过倒闸作业可使停电范围缩小一半。但在母线故障时，因隔离开关不能带负荷分断，故与不分段单母线接线一样，会造成全所停电，通过倒闸作业之后，非故障母线才可恢复供电。所以，牵引变电所110 kV侧母线不采用隔离开关分段单母线接线。

（3）单母线带旁路母线接线。(www.xing528.com)

如图 2.2.6 所示，单母线带旁路线接线与单母线最大差别在于增加一条备用母线，在主母线和旁路母线之间增加一台旁路断路器QFR。

图2.2.6 单母线带旁路母线的接线图

正常运行时，旁路隔离开关QSR和旁路断路器QFR均断开，其他开关均闭合。此时运行状态与单母线分段接线完全一致。当任一电源进线回路需要检修时，可用旁路断路器代替其工作，使电源线路仍然可以正常工作。

特点：

① 有备用断路器，使检修断路器时不中断供电，提高供电的可靠性；

② 增加了旁路隔离开关和旁路断路器，设备多，投资大；

③ 倒闸作业较复杂，占地面积大，经济性较差。

广泛适用于牵引负荷和35 kV以上电压变电所中，特别是负荷较重要、线路断路器多、检修断路器不允许停电的场合。

（4）简化型带旁路母线的单母线分段接线。

由于母线隔离开关及线路断路器同时检修的可靠性较小，在保证供电可靠性不变的情况下，可以将母线分段断路器与旁路断路器巧妙合并，降低成本，提高经济性。图 2.2.7 所示为简化型带旁路断路器的单母线分段接线图，其最大特点是断路器QFB具有双重身份，既是分段断路器，又是旁路断路器。

图2.2.7 分段断路器兼作旁路断路器的单母线接线图

正常运行时，各线路旁路隔离开关断开，QSB断开，其余开关均闭合，此时接线属分段的单母线接线，隔离开关QSW7、QSW8与断路器QFB作为母线分段开关起作用。这种情况下，旁路母线是带电的，可以随时发现旁路母线的隐患，预防事故的发生。

当检修线路断路器时，可让断路器QFB先退出母线分段断路器的工作，再投入旁路断路器工作。

特点：

① 经济性较好；

② 倒闸作业较复杂。

这种接线适用于中心变电所中。

4. 双母线接线

这种结构设置了两条母线，两条母线之间通过母联断路器连接，每条母线进线或用户馈线都通过两台隔离开关和母线相连，正常时母联断路器断开。

特点：

① 缩短停电时间；

② 供电可靠性高；

③ 较好的运行灵活性；

适用于牵引变电所电源回路较多，且具有通过母线给其他变电所输送大功率供电回路的场合，对于110 kV以上电压的变电所母线，如线路较多且检修断路器不允许停电，则可采用具有旁路母线的双母线接线。

双母线接线派生出来的主接线形式有：双母线带旁路母线接线、双母线分段接线。

目前在牵引变电所中没有采用这种接线。

四、牵引变电所牵引侧电气主接线

牵引变电所牵引侧主接线主要由主变压器牵引侧电源进线、回流母线和牵引侧馈线组成。

牵引变电所牵引侧是单相馈出，所以母线只有单相或两相，一般采用单母线和隔离开关分段的单母线接线。牵引侧的额定电压为25 kV和50 kV两种，电压为25 kV的直接供电给接触网，而电压为50 kV的经自耦变压器（AT）变压为25 kV供电给接触网。

1. 电源进线（主变压器牵引侧）

电源进线包括从主变压器牵引侧出线端子a、b、c（或a、x）开始至回流母线的接线，其主要任务是连接变压器出线端子至回流的母线。由于变压器运行方式相对稳定，母线故障率较低，所以该处断路器不设备用，主变差动保护和测量电流互感器接线也较简单。

（1）主变压器为三相YN, d11接线。

牵引侧W相端子经电流互感器接地和钢轨，只设U、V两相母线从主变压器出线端经电流互感器和断路器分别与对应母线相连接，如图2.2.8所示。

图2.2.8 YN, d11接线主变压器27.5 kV侧接线

（2）主变压器采用V/V接线。

主变压器采用单相接线，两变压器牵引侧端子X经电流互感器接地和钢轨，两个端子a、b 分别经断路器接至对应母线，由于不同相，母线中间用两台隔离开关分段。两台分段隔离开关之间的母线上设置备用变压器专用进线断路器，如图2.2.9所示。

图2.2.9 单相V/V接线主变压器27.5 kV侧接线

（3）主变压器采用三相-两相斯科特接线。

主变压器M座和T座分别引出两根线，经电流互感器和电动隔离开关送至对应母线，母线采用两组隔离开关分段。主变压器二次侧电压为 55 kV，为配合户外配电装置，在变压器出线处安装有避雷器，并且每台主变压器负荷侧接反斯科特接线变压器，为牵引变电所提供所内用电，如图2.2.10所示。

图2.2.10 斯科特接线主变压器55 kV侧接线

2. 牵引侧馈线的接线

牵引侧馈线的接线是指从牵引侧母线至接触网馈线间的接线。由于接触网工作环境恶劣、无备用、故障率高，所以牵引侧馈线断路器操作频繁、要求高。对牵引侧馈线的接线往往采用馈线断路器的备用工作方式。

（1）100%备用接线。

图2.2.11所示为100%备用接线，其优点在于当工作断路器需要检修时，可由备用断路器代替，备用率 100%，适用于单线电气化区段。因为单线区段两供电臂不同相，不宜公共备用。

（2）50%备用接线。

图2.2.12所示为50%备用接线，每两条馈线设一台备用断路器，通过隔离开关，备用断路器可代替任一台断路器工作。这种接线适用于同相牵引母线上有两条馈线的场合，比100%备用接线的经济性要好。

图2.2.11 馈线100%备用接线

图2.2.12 馈线50%备用接线

（3）带旁路断路器和旁路母线的接线。

图 2.2.13 所示为带旁路断路器和旁路母线的接线，通过旁路隔离开关，旁路断路器可代替任一馈线断路器工作。这种接线适用于每相馈出线较多的场合，如铁路枢纽地区，以减少备用断路器的数量、节省投资。

图2.2.13 带旁路母线的接线

五、开闭所电气主接线

开闭所的主要作用一是增大馈线数量；二是将长供电臂分段，缩小停电范围，提高供电可靠性。

1. 直接供电方式和BT供电方式的开闭所接线

开闭所一般有两路电源进线，单线区段两路电源从相邻两接触网引入，复线区段电源由同一供电分区的上、下行接触网或由相邻两供电臂的接触网引入。开闭所的馈线一般在3回路以上，故一般采用带旁路母线的单母线接线形式，旁路断路器作为备用，如图2.2.14所示。

图2.2.14 开闭所主接线 （非AT供电方式）

2. AT供电方式的开闭所接线

图2.2.15所示为AT供电方式的开闭所接线。由于AT供电方式供电距离长，牵引变电所之间距离近百公里，为提高供电的可靠性，常在牵引变电所和分区所之间设开闭所，通过开闭所还可实现上、下行牵引网并联供电，提高供电的灵活性。

正常工作时，QF1、QF2、QF3处于合闸状态，QS1～QS4均闭合，QS5和QS8或QS6和QS7两组隔离开关中任一组闭合，另一组断开。上下行牵引网任一线路故障时，如上行线变电至开闭所区段发生故障，QF1和QF3在继电保护装置作用下自动分闸，上下行开闭所至段以及下行线路继续工作，减小了停电范围。

图2.2.15 开闭所主接线（AT供电方式）

六、分区所电气主接线

分区所的主要作用是便于运行方式的灵活改变，提高供电可靠性和供电质量。

1. 单线区段的分区所接线

如图2.2.16所示，正常运行时，分区所内断路器及两侧隔离开关断开；当闭合隔离开关QS 和断路器时可实现双边供电，提高末端电压；当一侧变电所出现故障无法供电时，可以由另一侧变电所越区供电，提高供电可靠性。

2. 直接供电方式下的分区所主接线

图2.2.17所示为设有与分相绝缘器并联的隔离开关（或断路器），供需要时越区供电。

图2.2.16 单线区段的分区所主接线

图2.2.17 直供方式下的分区所主接线

3. 复线区段AT供电方式下的分区所主接线

如图2.2.18所示，分区所同侧的上、下行接触网通过断路器QF1、QF2接通并联供电。由两相邻牵引变电所供电的接触网在网上用分相绝缘器断开，在分区所内用电动隔离开关QS1、QS2将两侧接触网隔离。正常时，QS1、QS2断开，只有在越区供电时QS1、QS2才闭合。左侧上行线及右侧下行线上各接一台单相所用电变压器，其余两回进线上各接一台单相电压互感器供测量、保护及重合闸时检查电压用。相邻两牵引网上、下行T、F线间各接一台自耦变压器和避雷器，同一侧两台自耦变压器中心抽头的N线经接地保护装置接地。

图2.2.18 复线区段AT供电方式下的分区所主接线

七、AT所电气主接线

如图2.2.19所示，AT所中自耦变压器的两个出线端分别经隔离开关（或断路器）跨接于接触网和正馈线间，其中点经中性线、电流互感器、隔离开关与钢轨、接触网保护线相连，接触网与钢轨间电压为27.5 kV。

图2.2.19 复线区段AT所主接线

资讯单

计划和决策单

计划和决策单见附录附表2.2.1。

实 施

一、理论知识问答

1. 什么是电气主接线？电气主接线的作用是什么？

2. 常见的主接线的形式，通常分为______和______两大类，有汇流母线主接线有______、______、______、______、______等；无汇流母线主接线有______、______、______等。这些基本的电气接线形式广泛应用于不同电压等级情况下。根据搜集的资料，讨论牵引变电所采用的主接线形式有哪些？

3. 指出牵引变电所常见主接线的类型是什么？并指出各自的优缺点？

4. 电气主接线上设备操作注意事项。

（1）操作隔离开关时，应先检查相应回路的______，以防止带负荷拉、合隔离开关。

（2）线路停、送电时，必须按顺序拉、合隔离开关。停电操作时，必须先拉______，后拉线路侧______，再拉母线侧隔离开关。送电操作顺序与停电顺序______。这是因为发生误操作时，按上述顺序可缩小事故范围，避免人为使事故扩大到母线。

（3）断路器不允许现场带负荷手动合闸。这是因为____________。

（4）遥控操作断路器，扳动控制开关时，不要______，以免损坏控制开关。

（5）断路器经操作后，应查看有关的______的指示，判别断路器动作的正确性。但不能只以信号灯及测量仪表的指示来判别断路器的分、合状态，还应到______断路器的机械位置指示装置来确定其实际所处的分、合位置。

（6）合闸时应先合______，再合______；拉闸时应先拉开______，然后再拉开______。这是因为隔离开关由于构造及性能上的限制，一般不能接通或切断负荷电流。否则将引起很大电弧，容易烧坏触头，甚至造成相间短路或伤害操作人员。

5. 对电气主接线的基本要求是什么？

6. 主接线上设备的常见故障有哪些？其解决方法是什么？

主接线上设备常见故障类型分析表

二、实施操作过程（实施操作单）

1. 小组成员共同绘制牵引变电所电气主接线图。

2. 讨论此接线图的形式及优点。

3. 对照主接线图现场识别主要的电气设备。

4. 读图训练，根据图2.2.20回答下列问题。

（1）该变电所的一次侧的电气主接线是什么？

（2）该变电所的牵引侧的电气主接线是什么？

（3）该变电所中有无补偿装置？该变电所有多少台电压互感器？

（4）当1回带2号变，且4条馈线均有电时，请说明各断路器和隔离开关的位置状态。此时1ZB投入，A相并联电容补偿装置投入，3YH、5YH投入。

检查单

检查单见附录附表2.2.2。

评价单

评价单见附录附表2.2.3。

备忘录

备 注

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