德國鐵路的16.7Hz牽引供電系統

2015-12-24 22:39:25 來源：用戶投稿作者：NCC

1.3.1 電能的產生

德國鐵路通過12座水力發電站和熱電廠以及10座變流所生產和自備單相16.7Hz牽引電能。于2000年底用于集中牽引供電網的裝機容量達到2588MW，其中熱電廠占57%，水力發電站占14%，集中式旋轉變流設備占24%以及靜態變流設備占5%。特別值得提及的是在內卡威斯海姆的第一公共核電廠內的最大16.7Hz單相交流發電機的容量為187.5MVA，其功率因數為COS＝0.83。同樣無與倫比的是為平衡牽引供電網出現負荷高峰而在朗根卜勞采騰建設的抽水蓄能電站，它有兩臺均為75MW的16.7Hz單相交流發電機。另外在分散式牽引供電網區域的分散式旋轉變流所 (DRCS) 的裝機容量為608MW。在分散式變流所中以10MVA的額定功率用同步-同步變流方式產生16.7Hz電能。因此，在分散式旋轉變流所中借助這種變流設備把頻率由50Hz轉換成16.7Hz，并同時把三相電能轉換成單相牽引電能。

1.3.2 電能傳輸和接觸網供電

在發電之后，16.7Hz的電能通過經由110kV架空線的德國鐵路牽引電網進行傳輸，至2000年的年底，德國鐵路110kV架空線路網長度總共有7409km，并向161座牽引變電所供電。通過在哈爾廷根 (Haltingen) 和興根 (Singen) 處的3臺耦合變壓器與瑞士聯邦鐵路 (SBB) 的132kV牽引電網在斯臺道爾夫 (Steindorf) 和茲爾 (Zirl) 直接與奧地利聯邦鐵路 (OBB) 的110kV牽引電網聯網。德國110kV架空線路網為電力牽引運輸提供最佳能源并確保可靠供電。因為該網作為帶接地滅弧線圈電網運行，電流為100A的12個消弧線圈可補償線路的全部電容。

110kV架空線路的一部分沿著德國鐵路的干線鐵路通往各個分別作為帶雙母線的中心

圖1.10 德國鐵路接觸網供電示意圖

變電所或簡單組合式變電所(見第1.3.3節)。圖1.10為這種線路供電方式的例子。

1.3.3 德國鐵路的16.7Hz標準變電所

1.3.3.1 標準變電所的功能和種類

按照標準規定，變電所設有開關、控制、測量、保護信號裝置以及必要的互感器。用它可以按要求切斷和連通電路，以及迅速和有選擇地切斷故障設備，或者為維修任務切斷某些電路。

在德國鐵路16.7Hz單相交流15kV的牽引變電所、開閉所和分區所均按照DB 995規程設計和施工。

德國鐵路標準牽引變電所規定為無人值班，并由帶有標準接口，可根據功能要求以單元形式選型和組裝的標準部件組成。　標準適用于以下設施：

—帶有110kV設備和15kV設備的變電所 (SS);

—帶有110kV設備的高壓開關站;

—帶有15kV設備的開閉所 (SP);

—帶有15kV斷路器的分區所 (CP)。

德國鐵路的變電所把16.7Hz牽引電網的110kV標稱電壓降至接觸網的15kV標稱電壓，并將牽引電能分配給各條饋線。

沒有變壓器的開關站用作110kV牽引供電線路的連接和分路。

開閉所連接多條線路接觸網以及饋電線，并以15kV電壓向單邊供電接觸區段供電。

分區所連接兩個供電臂，尤其適用于變電所間距很大或者出于保護技術原因以及單邊供電區段很長的情況。

德國鐵路所保存的牽引變電所設計手冊成為規劃和建造不同類型牽引變電所的主要依據。所規范的標準化接口使不同生產廠家生產相同設備和設備的不斷地開發成為可能。它包含大量的設計文件和線路圖，這是規劃、設計和建造所有標準牽引變電所的基礎！

第一代標準變電所設備還包括壓縮空氣斷路器以及絕大部分機械式繼電器的控制、報警和保護技術。在20世紀80年代初采用的15kV真空斷路器和電子信息處理和保護系統，設備體積的縮小和大幅度降低的建造和維護費用等為第二代變電所設備的顯著特征[1.10]。

1.3.3.2 110kV戶外設備

根據運行要求，德國鐵路規程955以及標準規范規定了110kV設備的構成，主要包括：

—有雙母線，兩個縱向隔斷和一個連接裝置的110kV設備;

—有單母線和兩個縱向隔斷的110kV設備;

—組合式變電所用整體運行的110kV設備。

每個變電所均由多條回路構成，例如牽引供電回路，變壓器，縱向隔斷回路或集成回路，這些回路根據當地條件要求從多種回路標準型號中選擇。圖1.11為組合式變電所的典型總接線圖，而圖1.12是其平面布置圖。帶單母線或雙母線的牽引變電所在變壓器回路和牽引架空接觸網回路中都配備有斷路器，而德國鐵路的組合式變電所在牽引架空接觸網回路的出線處不設置斷路器。