牵引变电所学习指导及习题Word格式.docx

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根据变电所的作用不同，可分为枢纽变电所、地区变电所和终端变电所。

其中枢纽变电所也称中心变电所，它具有四个及以上电源汇集，进行电能汇合和交换，通过主变压器将几个不同电压的电网连接起来，形成电力枢纽；

地区变电所有两个及以上电源，负责向一个地区供电；

终端变电所直接向用户提供电能，这类变电所只有电能的消耗，而无其他电网的电能交换。

电力用户是将电能转换为其他能量而消耗的。

根据用户对供电连续性的不同要求，分为一级负荷、二级负荷和三级负荷三种。

电力牵引用户属于一级负荷。

二、电力系统中性点运行方式

电力系统中性点运行方式有中性点不接地、中性点经消弧线圈接地、中性点直接接地三种。

通常将中性点不接地和中性点经消弧线圈接地的系统，称为小电流接地系统；

将中性点直接接地的系统称为大电流接地系统。

对于中性点不接地的三相电力系统，当发生单相接地时，系统的相间电压对称关系没有改变，对三相负载无影响，因此允许系统继续运行。

但是由于故障相对地电压为原来对地电压的倍，故障相接地电流上升为原来对地电容电流的3倍，如系统仍长期运行，可能引起两相接地短路故障，故只允许短期运行。

中性点经消弧线圈接地的三相电力系统，当发生单相接地时，一般采用过补偿关系，来减小接地电流。

中性点直接接地的三相电力系统，发生单相接地时，接地相直接经过地而形成单相短路电流，数值很大继电保护装置会立即动作，由断路器切断故障线路。

因中性点电位被接地体钳位，中性点对地电压始终为零，非故障相电压不会因为其他相发生单相接地而升高。

在我国实用中，110kV及其以上电压的电网均采用大电流接地系统。

※所需学时

本章所需讲授课程课时数为2学时

※复习题

一、填空题

1.电力系统主要由发电厂、＿＿＿、变配电设备、＿＿＿组成。

2.变电所根据作用可分为＿＿＿＿＿＿、地区变电所、＿＿＿＿＿三种。

其中，＿＿＿＿＿＿＿要求有四路及以上电源汇集。

3.额定电压是指三相系统的＿＿电压。

4.电力用户中的一级负荷要求要有＿＿＿＿＿＿＿＿电源供电；

次要用户一般要求＿＿＿＿＿电源供电。

电力牵引用户属于＿＿级负荷。

5.中性点运行方式有＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿三种。

6.中性点直接接地的系统发生单相接地故障时，非故障相电压的变化情况是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

7.动力和照明混合使用的配电系统，应采用中性点直接接地的＿＿＿＿＿方式。

8.对于中性点不接地的三相电力系统，当发生单相接地时，系统的相间电压对称关系＿＿＿＿，故障相对地电压为原来对地电压的＿＿＿倍，故障相接地电流上升为原来对地电容电流的＿＿＿＿倍。

二、简答题

⒈什么是发电厂、变电所、电力系用和电力网？

⒉变电所分哪些类型？

⒊什么是额定电压、额定电流和额定容量？

一次设备的额定电压时如何规定的？

⒋牵引变电所中常用的额定电压有哪些？

⒌什么叫电力系统的中性点？

我国电力系统中性点运行方式有哪几种？

⒍中性点不接地三相系统中，发生单相接地故障时，简述各种电压和电流如何变

化？

⒎试述消弧线圈的工作原理。

消弧线圈有哪几种补偿方式？

常采用哪一种？

为什么？

⒏一般什么情况下采用大电流接地方式？

⒐一般什么情况下采用小电流接地方式？

⒑试比较各种不同中性点运行方式的优缺点，并说明适用范围。

第二章电力牵引供电系统概述

1.掌握牵引供电系统的组成及各部分作用

2.理解牵引供电系统各部分之间的关系

3.理解换相连接的作用

4.掌握牵引供电的五种供电方式及其特点、适用范围

为电力机车不间断可靠供电的完整系统称之为电力牵引系统。

我国电气化采

用的是工频单相交流值，电压25kV（27.5kV）或50kV（55kV）。

一、电力牵引供电系统的组成

电力牵引供电系统是指从电力系统或一次供电系统接受电能，通过变压、变相或换流后，向电力机车负荷提供所需电流制式的电能，并完成牵引电能传输、配电等全部功能的完整系统。

工频交流单相电力牵引供电系统主要由牵引变电所和牵引网两部分组成。

牵引网实行单相供电，由馈电线、接触网、轨道电路及回流线等组成。

为使电能有效、可靠的供给电力机车，牵引网上还装有分相绝缘器、分断绝缘器等设备，供电系统中还有开闭所、分区所等。

我国规定牵引网额定电压为25kV，额定频率为50Hz。

牵引供电构成的回路是：

牵引变电所—馈电线—电力机车—钢轨和大地—回流线—牵引变电所。

牵引变电所是交流工频单相电力牵引供变电系统的重要环节。

它的作用是将电力系统引入的110kV或220kV三相交流电转换成27.5kV或（2×

27.5）kV的单相交流电，通过馈电线送至铁路线上的接触网，供电力机车取用。

有少数牵引变电所还承担向铁路地区工农业用户的10kV动力负荷供电。

所以牵引变电所是接受和分配电能并改变电能电压的枢纽，是电力系统和电力机车之间的重要环节。

它主要由牵引变压器和相应的配电装置构成。

架空接触网是一种悬挂在电气化铁道钢轨上方并和轨面保持一定距离的链型货单导线系统，专为电力机车或电动车组提供电力的特殊懂点回路，机车通过受电弓与接触网华东接触取得电能。

二、牵引供电系统的换相连接

为了减小负序分量对电力系统的影响，在实际中处采用斯科特接线变压器外，还官方采用换相连接的方法。

换相连接是把牵引负荷这样的单向负载分别均匀的依次接到系统的三相中去，对整个电力系统而言形成宏观意义的平衡对称。

换相连接满足两个基本要求，其一是原边依次均匀接入三个相中；

其次要使牵引侧两相相邻分相处的断口电压不应超过接触网的对地电压。

三、牵引供电的供电方式

交流电力牵引供电系统因牵引网对抑制通信干扰采取的技术措施不同而采用不同的供电方式。

牵引供电系统的供电方式主要包括直接供电方式、带回流线的供电方式、带吸流变压器（BT）的供电方式，以及自耦变压器（AT）供电方式、同轴电力电缆的供电方式。

牵引网的供电方式则包括单边供电、上下行并联供电和双边供电方式。

直接供电方式是在牵引网中不增加特殊防护措施的一种供电方式，这种供电方式结构简单，投资省，牵引网阻损较小，能耗也较低。

但其对通信线路干扰大，一般采用在铁路沿线通信线路已采用地下屏蔽电缆的区段。

BT供电方式是在牵引网中架设有吸流电压器—回流线装置的一种供电方式。

与直接供电方式相比，是在系统中增加了吸流变压器设备。

牵引回流由特设的回流线流回牵引变电所，

由于接触网与回流线中流过的电流大致相等，方向相反，一次对邻近的通信线路的电磁感应绝大部分被抵消，从而降低了对通信线路的干扰。

这种供电方式由于在牵引网中串联了吸流变压器，牵引网的阻抗比直接供电方式约大50%，能耗也较大。

DN供电方式是在接触网支柱上架有一条与钢轨并联的回流线，这种供电方式取消了吸流变压器，保留了回流线。

利用接触网与回流线之间的互感作用，使钢轨中的回流尽可能的由回流线流回牵引变电所。

因为能部分抵消接触网对临近通信线路的干扰，但其防干扰效果不如BT供电方式。

这种供电方式可能在对通信线路防干扰要求不高的区段采用。

由于取消了吸流变压器，只保留了回流线，因此牵引网阻抗比直接供电方式低一些，造价也比BT供电方式低。

目前，这种供电方式在我国电气化铁路上得到了广泛的应用。

AT既能有效地减轻牵引网对通信的干扰，又能适应高速、大功率电力机车运行，故近年来，在我国得到了迅速发展。

这种供电方式是每隔10km左右在接触网与正馈线之间并联接入一台自耦变压器，绕组的中点与钢轨相接。

自耦变压

器将牵引网的供电电压提高一倍，而供给电力机车的电压仍未25kV。

自耦变压器供电方式牵引网阻抗很小，因此电压损失小，电能损耗低，供电能力大，供电距离长。

由于牵引变电所间距离加大，减少了牵引变电所的数量，也减少了电力系统对电气化铁路供电的工程和投资。

但由于牵引变电所和牵引网比较复杂，加大了电气化铁路自身的投资。

这种供电方式一般在重载铁路、高速铁路等负荷大的电气化铁路上采用。

1.我国电力牵引供电系统采用的电流制是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

2.牵引变电所主要由＿＿＿＿＿＿＿和相应的配电装置构成。

其中三相—两相牵引变电所采用的是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿变压器。

3.在三相牵引变电所中，一般采用＿＿＿＿变压器作为主变压器，该变压器的低压侧绕组一相接接地网和钢轨或回流线，另外两相接＿＿＿＿＿＿＿＿。

4.牵引供电回路是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

5.牵引网是由＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿组成的双导线供电系统。

6.能够实现相邻两供电区段双边并联供电的是＿＿＿＿＿＿＿＿。

7.电气化铁道的供电方式有＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿五种。

8.AT供电方式的馈电电压为直接供电方式的＿＿倍，供给电力机车的电压为＿＿＿＿KV。

9.换相连接是把牵引负荷这样的单向负载分别均匀的＿＿＿接到系统的三相中去，对整个电力系统而言形成宏观意义的平衡对称。

10.换相连接满足两个基本要求，其一是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；

其次要使牵引侧两相相邻分相处的断口电压不应超过＿＿＿＿＿＿＿＿。

⒈我国电气化铁道供电方式采用那种？

有何特点？

⒉电力牵引供电系统有哪几部分构成？

其作用是什么？

⒊牵引变电所有哪些种类？

各有何特点？

⒋什么是牵引变电所的换相连接？

⒌牵引变电所为什么要换相连接？

⒍牵引供电的方式有哪几种？

分别具有什么特点？

适用于什么场合？

第三章高压断路器及其操动机构

1.掌握电弧的实质

2.理解电弧的形成和熄灭

3.了解几种常用的灭弧方法

4.掌握高压断路器的的作用及分类

5.掌握少油断路器、六氟化硫断路器、真空断路器的结构、特性及使用要求

和操作原则

6.掌握断路器操动机构的作用、分类及各类操作机构的基本原理和特点

一、电弧的形成、燃烧和熄灭

电弧的实质是一种气体放电现象。

在阴极表面，犹豫热电子发射或强电场发射的自由电子，在强电场作用下，逐渐加速运动，在弧隙中不断与气体原子碰撞，使中性原子产生游离，因为弧隙中自由电子数量不断增加。

由于不断的碰撞，弧隙中其体温度不断升高，而引起热游离。

由于碰撞游离和热游离的作用，触头间有大量自由电子，使原来绝缘的介质变成了导电通道，使介质击穿而形成电弧。

在介质游离的同时，还存在着复合与扩散两种去游离过程。

当游离速度小于去游离速度时，弧隙中带电质点减少，当减小到无法维持电弧时，电弧就熄灭了。

常用的熄弧方法有气体吹弧、利用电磁法熄弧、采用多断口熄弧、提高触头分离速度、采用气体作为灭弧介质、采用真空熄弧和将长电弧分裂成一串短电弧等方法。

二、高压断路器

高压断路器是电力系统中最为重要的电器。

在正常运行状态下，依靠断路器接通或断开负荷电流起控制作用；

在故障状态时，依靠断路器与继电保护装置配合迅速而准确的切断短路电流而起保护作用。

它具有很强的灭弧能力，性能完善，同时具有控制和保护双重作用。

断路器在断开