牵引变电所有哪些类型?它的主要电气设备是什么?
DC牵引变电所的作用是将区域电网中的高压电降压整流,使之成为DC 1500伏、750伏或600伏供城市交通使用,然后送至接触网,为DC电力机车或电动车供电。
交流牵引变电所根据牵引变压器绕组连接的不同分为三相、单相和三相-两相牵引变电所。
①三相牵引变电所:变压器的一次绕组通常采用星形接法,二次绕组采用三角形接法。三角形的一个连接点连接到铁路行车轨道上,另外两个连接点分别连接到牵引变电所左右两侧供电区的接触网上。因为两边相差60°,所以需要分割。这种牵引变电所的优点是变压器二次侧保持三相,可用于变电所本身和当地的三相电;缺点是变压器的容量没有得到充分利用。
②单相牵引变电所:采用1~2台单相变压器。当使用单相变压器时,次级绕组的一端连接到轨道,另一端同时供应到左和右供电区的接触网。为了维护方便,两个电源分区由相关部分隔离。如果使用两台单相变压器,其一次绕组分别接在两对不同的高压三相母线上,以平衡三相负荷;两个次级绕组以V形连接,公共点连接到走线。另两端分别给两侧的分区供电,使用相关的区段。单相变电站的优点是变压器容量得到充分利用。但区域性负荷需要专用变压器;简单的单相接线也影响三相系统的平衡。
③三相-两相牵引变电所:变压器一次绕组呈T形连接,与三相高压母线相连;二次侧由两相连接,公共端连接到轨道,另外两端分别连接到电源隔板。因为它们之间的相位差为90 °,所以需要将两个分区分开。这种牵引变电所在一定程度上克服了三相和单相牵引变电所的缺点。我国早期的牵引变电所多采用三相牵引变电所,20世纪80年代开始出现三相-两相牵引变电所。
另外,由于历史原因,欧美一些国家有单相牵引变电站,频率为16 30或25 Hz,但现在发展的主流是单相工频交流牵引系统及相应的变电站。历史上有过三相电力牵引及其变电站,但由于三相接触网结构复杂,现在一般不使用。我国干线电力牵引采用单相工频25 kV交流电。牵引变电所将输入的110 kV三相交流电转换成25 kV单相交流电送至接触网,从而完成电力牵引的供电任务。
变电站内的主要电力设备是单台容量超过10000 KVA的降压变压器,称为主变压器或牵引变压器。大多数工业、采矿和城市交通使用DC电力牵引,所以除了降压变压器,DC牵引变电站还有一个半导体整流器,将交流电转换成DC。此外,还有用于接通和切断电源电路的主断路器、用于维护和安全的隔离开关,以及用于自动和遥控控制和保护的自动控制系统和断电保护系统。