德国铁路的16.7Hz牵引供电系统

2015-12-24 22:39:25 来源：用户投稿作者：NCC

1.3.1 电能的产生

德国铁路通过12座水力发电站和热电厂以及10座变流所生产和自备单相16.7Hz牵引电能。于2000年底用于集中牵引供电网的装机容量达到2588MW，其中热电厂占57%，水力发电站占14%，集中式旋转变流设备占24%以及静态变流设备占5%。特别值得提及的是在内卡威斯海姆的第一公共核电厂内的最大16.7Hz单相交流发电机的容量为187.5MVA，其功率因数为COS＝0.83。同样无与伦比的是为平衡牵引供电网出现负荷高峰而在朗根卜劳采腾建设的抽水蓄能电站，它有两台均为75MW的16.7Hz单相交流发电机。另外在分散式牵引供电网区域的分散式旋转变流所 (DRCS) 的装机容量为608MW。在分散式变流所中以10MVA的额定功率用同步-同步变流方式产生16.7Hz电能。因此，在分散式旋转变流所中借助这种变流设备把频率由50Hz转换成16.7Hz，并同时把三相电能转换成单相牵引电能。

1.3.2 电能传输和接触网供电

在发电之后，16.7Hz的电能通过经由110kV架空线的德国铁路牵引电网进行传输，至2000年的年底，德国铁路110kV架空线路网长度总共有7409km，并向161座牵引变电所供电。通过在哈尔廷根 (Haltingen) 和兴根 (Singen) 处的3台耦合变压器与瑞士联邦铁路 (SBB) 的132kV牵引电网在斯台道尔夫 (Steindorf) 和兹尔 (Zirl) 直接与奥地利联邦铁路 (OBB) 的110kV牵引电网联网。德国110kV架空线路网为电力牵引运输提供最佳能源并确保可靠供电。因为该网作为带接地灭弧线圈电网运行，电流为100A的12个消弧线圈可补偿线路的全部电容。

110kV架空线路的一部分沿着德国铁路的干线铁路通往各个分别作为带双母线的中心

图1.10 德国铁路接触网供电示意图

变电所或简单组合式变电所(见第1.3.3节)。图1.10为这种线路供电方式的例子。

1.3.3 德国铁路的16.7Hz标准变电所

1.3.3.1 标准变电所的功能和种类

按照标准规定，变电所设有开关、控制、测量、保护信号装置以及必要的互感器。用它可以按要求切断和连通电路，以及迅速和有选择地切断故障设备，或者为维修任务切断某些电路。

在德国铁路16.7Hz单相交流15kV的牵引变电所、开闭所和分区所均按照DB 995规程设计和施工。

德国铁路标准牵引变电所规定为无人值班，并由带有标准接口，可根据功能要求以单元形式选型和组装的标准部件组成。　标准适用于以下设施：

—带有110kV设备和15kV设备的变电所 (SS);

—带有110kV设备的高压开关站;

—带有15kV设备的开闭所 (SP);

—带有15kV断路器的分区所 (CP)。

德国铁路的变电所把16.7Hz牵引电网的110kV标称电压降至接触网的15kV标称电压，并将牵引电能分配给各条馈线。

没有变压器的开关站用作110kV牵引供电线路的连接和分路。

开闭所连接多条线路接触网以及馈电线，并以15kV电压向单边供电接触区段供电。

分区所连接两个供电臂，尤其适用于变电所间距很大或者出于保护技术原因以及单边供电区段很长的情况。

德国铁路所保存的牵引变电所设计手册成为规划和建造不同类型牵引变电所的主要依据。所规范的标准化接口使不同生产厂家生产相同设备和设备的不断地开发成为可能。它包含大量的设计文件和线路图，这是规划、设计和建造所有标准牵引变电所的基础！

第一代标准变电所设备还包括压缩空气断路器以及绝大部分机械式继电器的控制、报警和保护技术。在20世纪80年代初采用的15kV真空断路器和电子信息处理和保护系统，设备体积的缩小和大幅度降低的建造和维护费用等为第二代变电所设备的显著特征[1.10]。

1.3.3.2 110kV户外设备

根据运行要求，德国铁路规程955以及标准规范规定了110kV设备的构成，主要包括：

—有双母线，两个纵向隔断和一个连接装置的110kV设备;

—有单母线和两个纵向隔断的110kV设备;

—组合式变电所用整体运行的110kV设备。

每个变电所均由多条回路构成，例如牵引供电回路，变压器，纵向隔断回路或集成回路，这些回路根据当地条件要求从多种回路标准型号中选择。图1.11为组合式变电所的典型总接线图，而图1.12是其平面布置图。带单母线或双母线的牵引变电所在变压器回路和牵引架空接触网回路中都配备有断路器，而德国铁路的组合式变电所在牵引架空接触网回路的出线处不设置断路器。