完整版轨道交通电气工程概论习题答案.docx

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完整版轨道交通电气工程概论习题答案

轨道交通电气工程概论

第一章

1、电力工业的主要特点是什么？

①电能的生产、传输、消耗同时完成，电能不能大量存储；

②电力系统的暂态过程非常迅速；

③除含有直流输电系统的复合电力系统外，电力系统中的频率是统一的；

④电力系统中的事故时有发生，造成供电中断的事故会造成重大损失；

⑤电力系统的容量和覆盖的地理范围越来越大，其特征是：

大容量、跨地区和国界、高电压、高度自动化、交直流混合；

⑥各电力系统的组成要素和运行特点各不相同，它随系统的发展而改变。

2、电力系统主要由哪几部分构成，其作用如何？

电力系统是由发电厂、变电所、输电线、配电系统及负荷组成的。

是由多个发电、输电、变电、配电、用电、控制等子系统构成的电能生产和消费的庞大网络。

它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置（主要包括锅炉、汽轮机、发电机及电厂辅助生产系统等）转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心，通过各种设备再转换成动力、热、光等不同形式的能量，为地区经济和人民生活服务。

3、什么是电力系统的一次系统、二次系统？

发电厂和变电所的电气设备分为一次设备和二次设备。

一次设备（也称主设备）是构成电力系统的主体，它是直接生产、输送和分配电能的设备，包括发电机、电力变压器、断路器、隔离开关、电力母线、电力电缆和输电线路等。

二次设备是对一次设备进行控制、调节、保护和监测的设备，它包括控制器具、继电保护和自动装置、测量仪表、信号器具等。

二次设备通过电压互感器和电流互感器与一次设备取得电的联系。

一次设备及其连接的回路称为一次回路。

二次设备按照一定的规则连接起来以实现某种技术要求的电气回路称为二次回路。

继电保护和安全自动装置,调度自动化和通信等辅助系统是二次系统。

4、火电厂有几类？

它们的主要运行特点是什么？

请简述其生产流程。

用煤、天然气等作为燃料，可分为热电厂和发电厂。

运行特点：

①火电厂的出力稳定，只要发电设备正常、燃料充足，就可按其额定装机容量发电；②火电厂有最小技术出力的限制，负荷太小时可能出现锅炉燃烧不稳定的现象；③火电厂机组起动技术复杂，且需耗费大量的燃料、电能等；④火电厂所消耗的燃料和冷却水量相当大。

流程：

燃煤产生水蒸汽（化学能转化为热能）；蒸气推动汽轮机作功（热能转化为机械能）；汽轮机带动发电机发电，送电

5、核电厂的运行原理是什么？

结合日本大地震简述你对核电厂的认识。

核电厂主要由反应堆、蒸汽发生器、汽轮机及发电机4部分组成。

反应堆核心称堆蕊，核燃料U235o或Pu235o放在堆蕊中。

堆蕊为中子轰击原子核产生裂变能的中枢，称活性区。

反应堆内核裂变所产生的热能使堆蕊温度极高，需用冷却剂加以吸收。

冷却剂吸热增温后，经一次回路流到蒸汽发生器，热量传递给二次回路管道中的水，使其变为蒸汽。

冷却剂最后用泵抽回反应堆。

蒸汽从二次回路进入汽轮机做功，驱动发电机。

6、架空输电线路由哪几个主要部分组成，其作用如何？

组成：

架空输电线路由线路杆塔、导线、绝缘子等构成，架设在地面之上。

作用：

杆塔是架空输电线路的主要支撑结构；导线由导电良好的金属制成，有足够粗的截面（以保持适当的通流密度）和较大曲率半径（以减小电晕放电）；绝缘子串由单个悬式（或棒式）绝缘子串接而成，需满足绝缘强度和机械强度的要求。

7、变电站（所）如何分类的？

简述几种典型变电站功能。

变电所是联系发电厂和电力用户的中间环节，起电压变换和分配电能作用。

枢纽变电所：

位于电力系统的枢纽点，汇集多个电源，连接电力系统的高压和中压，电压等级330kV以上，负责向区域变电所和中间变电所供电。

中间变电所：

位于枢纽和区域变电所之间，使长距离输电线路分段，高压侧以交换潮流为主，起功率交换作用。

一般汇集2～3路电源，电压等级220~330kV。

通过功率，降压向当地用户供电，停电将使区域电网解列

区域变电所：

负责向某一地区或城市供电，110kV或220kV--110kV或35kV。

当该变电所停电时将使该地区的供电中断。

终端变电所：

在输电线路的终端，直接向电力用户供电，高压侧电压一般为110kV。

当全所停电时，只影响该变电所的供电用户。

牵引变电所：

是一种专用变电所，110kV或220kV--27.5kV或55kV，用于向电气化铁路的电力牵引网和电力机车供电，是一种特殊的终端变电所。

8、变电所的主要主接线有哪几种形式？

有汇流母线和无汇流母线两大类，前者包括单母线结线、双母线结线；后者包括单元结线、桥形结线。

9、断路器和隔离开关的主要区别是什么？

各有何用途？

隔离开关的作用是①隔离高压电源②倒闸操作③接通或断开小电流电路；

高压断路器既能切除正常负载，又要能排除短路故障，同时承担控制和保护双重责任

隔离开关不能用来切断负荷电流或短路电流。

隔离开关主要用来将高压配电装置中需要停电的部分与带电部分可靠地隔离，以保证检修工作的安全。

①隔离高压电源，将需检修或需隔离的电气设备与带电部分可靠地断开，形成明显断点，确保操作人员和电气设备安全；

②倒闸操作，在双母线接线的配电装置中，可利用隔离开关将设备或供电线从一组母线切换到另一组母线；

③接通或断开小电流电路，接或断开励磁电流不超过2A的空载变压器、电容电流不超过5A的空载线路及互感器和避雷器

断路器主要任务是：

①在正常情况下开断和关合负载电流，分、合电路；

②当电力系统发生故障时，切除故障电路；

③配合自动重合闸多次关合或开断电路。

10、电流互感器副边为什么不能开路？

电压互感器副边为什么不能短路？

同一个电流互感器的I是固定的，由U＝IR得当副边开路时R无限大，电压U也会无限大，所以当电流互感器开路时容易产生高压电击事；同样的电压互感器里U是固定的，由I＝U/R，当电压互感器短路时，会产生大无限大的电流，从而烧毁互感器。

第二章

1、轨道交通电气化起源于什么年代？

世界上第一条真正意义的电气化轨道交通诞生于1879年。

2、电气化铁路运输有何优越性？

电气化铁路是以电能作为牵引动力的一种交通运输形式，它具有牵引功率大、能源综合利用率高、劳动生产率高、不污染环境、便于实现自动化控制、能促进沿线地区电力工业发展的特点，已成为铁路运输现代化的标志。

3、电力牵引负荷有何特点？

它对电力系统有哪些不利影响？

移动负荷特点影响：

电压电流波动剧烈，电压过低时造成列车启动困难，电流波动过大造成保护灵敏度降低。

单向负荷特点：

不对称，不产生负序分量。

直流负荷特点：

产生谐波分量。

4、什么叫牵引供电系统？

它由哪几部分组成？

牵引供电系统包括牵引变电所和牵引网两大部分。

牵引电力系统：

将地方电力系统的电源引入牵引供电系统，通过牵引变压器变压为合适电力机车运行的电压制式，向电力机车提供连续电能。

牵引供电系统包括牵引变电所和牵引网两大部分。

牵引变电所：

由牵引变压器、高压断路器等一次设备和用于监控的二次设备组成，其主要作用是将电力系统送来的三相高压电变换为适合电力机车使用的电能，并降低电力牵引负荷对电力系统的不良影响。

牵引网：

包括馈电线、接触网、钢轨、回流线、大地回路。

馈电线是连接牵引变电所和接触网的电力供给线，多为铜绞线；钢轨在电气化铁路中有三大作用：

列车导轨、牵引电流的电气回路、信号系统的信号回路；回流线是连接钢轨和牵引变电所的电连接线，主要为回流提供电气通路。

接触网是牵引网的核心，是电气化铁道的主要供电设施，功能是全天候不间断地向电力机车供电。

５、轨道交通有哪些形式，各有什么优缺点？

城市轨道交通种类繁多，按用途分城市铁路、市郊铁路、地下铁道、轻轨交通、城市有轨电车、独轨交通、磁悬浮线路、机场联络铁路、新交通系统等。

具有节能、省地、运量大、全天候、无污染（或少污染）又安全等特点，属绿色环保交通体系，符合可持续发展的原则，特别适应于大中城市。

优点都差不多，自行可再发挥。

轨道交通包括了地铁、轻轨、空中轨道列车、有轨电车和磁悬浮列车等。

轻轨是一种电气化铁路系统，

优点：

节省土地、减少噪音、减少干扰、节约能源、减少污染

特点：

（1）列车运行使用自动化信号系统

（2）列车运行使用专用轨道和车站

（3）列车运行最高时速一般为每小时200公里

（4）列车最大编组为4节

（5）轻轨线路单向每小时运量为1～3万人

地铁也是一种电气化铁路系统，运能与轻轨相比较大。

它必须有单独的道路；车辆由多节车厢组成，速度及加速都较快；有复杂的信号系统；并需有较高的站台上下客。

行驶的道路一般在地面、地下和高架线上.

优点：

节省土地、减少噪音、减少干扰、节约能源、减少污染。

缺点：

建造成本高、建设周期长、前期时间长、抗自然灾害能力弱。

空中轨道列车是一种悬挂式单轨交通系统。

轨道在列车上方，由钢铁或水泥立柱支撑在空中。

由于将地面交通移至空中，在无需扩展城市现有公路设施的基础上，可缓解城市交通难题。

由于它设计上的独特性，从而具有造价低、工程快、无污染、占地面积小、可拆卸等优点。

它每小时的运输量可达到1万5千人次。

有轨电车

优点：

对于中型城市来说，路面电车是实用廉宜的选择。

一公里路面路面电车线所需的投资只是一公里地下铁路的三分一；

无需在地下挖掘隧道；

相较其他路面交通工具，路面电车更有效减少交通意外的比率；

路面电车因为以电力推动关系，车辆不会排放废气，是一种无污染的环保交通工具。

缺点：

速度慢、噪声大、占用城市街道、舒式度差

　　成本不及公共汽车低，对小型城市来说财政负担颇重；

　　效率比地下铁路低：

　　路面电车的速度一般较地下铁慢，除非路面电车行驶的大部分路段是专用的（主要行驶专用路段的路面电车一般称为轻便铁路）；

　　路面电车每小时可载客约7000人，但地下铁路每小时载客可达12,000人。

　　路面电车路轨占用路面，路面交通要为路面电车改道，并让出行车线；

需要设置架空电缆。

磁悬浮列车

优点：

总的来说，磁悬浮列车具有高速，低噪音，环保，经济和舒适等特点。

缺点：

1.磁悬浮有一大缺点，它的车厢不能变轨，不像轨道列车可以从一条铁轨借助道岔进入另一铁轨。

一条轨道只能容纳一列列车往返运行，使用效率越低。

2.由于磁悬浮系统是凭借电磁力来进行悬浮，导向和驱动功能的，一旦断电，磁悬浮列车将发生严重的安全事故，因此断电后磁悬浮的安全保障措施仍然没有得到完全解决。

3.强磁场对人的健康，生态环境的平衡与电子产品的运行都会产生不良影响。

６、地铁和轻轨有什么区别和联系？

联系：

都可以建在地下、地面或高架上。

都选用轨距为1435毫米的国际标准双轨作为列车轨道（增强轨道的稳定性，减少养护和维修的工作量，增大回流断面和减少杂散电流）。

区别：

国际标准：

A、B、C三种型号，对应3米、2.8米、2.6米列车宽度。

A型或B型列车称地铁，采用5～8节编组列车；C型列车称轻轨（上海8号线除外），2～4节编组列车，列车的车型和编组决定了车轴重量和站台长度。

我国标准：

轴重相对较轻，单方向输送能力在1万～3万人次的轨道交通系统，称轻轨；每小时客运量3万～8万人次的轨道交通系统，称地铁。

７、地铁和轻轨供电系统由哪些部分组成？

地铁与轻轨的供电系统分为主变电所、牵引变电系统、变配电系统3部分。

８、请简述磁浮列车的分类及其基本原理。

分类：

常导吸引型，超导排斥型。

原理：

磁悬浮列车利用“同名磁极相斥，异名磁极相吸”的原理，让磁铁具有抗拒地心引力的能力，使车体完全脱离轨道，悬浮在距离轨道约1厘米处，腾空行驶，创造了近乎“零高度”空间飞行的奇迹。

磁悬浮列车分为常导型和超导型两大类

磁悬浮列车是一种利用磁极吸引力和排斥力的高科技交通工具。

简单地说，排斥力使列车悬起来、吸引力让列车开动。

吸力悬浮系统：

利用机车上的常规电磁铁和导轨上的铁磁轨道相互吸引，把列车吸上来，悬空运行斥力悬浮系统原理:

利用电磁感应原