1、單元1 城市軌道交通供電系統概述1.1 城市軌道交通概述1.2 城軌供電系統的功能1.3 城軌供電系統的組成1.4 城軌供電系統的發展1.5 城軌供電系統的迷流腐蝕與防護 【主要內容】1.1 城市軌道交通概述 一、城市軌道交通的定義和特點二、城市軌道交通的類型三、城市軌道交通系統的組成1、城市軌道交通定義:通常以電能為動力,采取輪軌運轉方式的快速大運量公共交通之總稱。一、城市軌道交通的定義和特點 2、城市軌道交通的特點： （1）安全 （2）快捷 （3）準時 （4）舒適 （5）運量大 （6）無污染（或少污染） （7）占地少， 不破壞地面景觀一、城市軌道交通的定義和特點 二、城市軌道交通的類型1、

2、地鐵地下鐵道交通（簡稱地鐵），是一種在城市中修建的快速、大運量的軌道交通。 二、城市軌道交通的類型2、輕軌城市輕軌鐵路（簡稱輕軌），泛指高峰時單向客運量在13萬人次/h 的中等運量的軌道交通系統。 二、城市軌道交通的類型3、市郊鐵路市郊鐵路是指把城市市區與郊區、尤其是遠郊區聯系起來的長距離城市軌道交通系統。 二、城市軌道交通的類型4、獨軌獨軌鐵道是指車輛在一根軌道上運行的一種軌道交通系統。通常分為跨坐式和懸掛式兩種類型。 三、城市軌道交通系統的組成城市軌道交通系統1、車輛城市軌道交通的車輛是用來運輸旅客的工具。按有無動力可分為兩大類： (1)拖車(T)：本身無動力牽引裝置 (2)動車(M)：本

3、身帶有動力牽引裝置 三、城市軌道交通系統的組成2、供電系統城市軌道交通供電電源一般取自城市電網，通過城市電網一次電力系統和軌道交通供電系統實現輸送或變換，最后以適當的電壓等級一定的電流形式（直流或交流電）供給給通風、空調、照明、通信、信號、給排水、防災報警、電梯、電動扶梯等用電設備。三、城市軌道交通系統的組成3、通信系統城市軌道交通的通信系統是傳遞語言、文字、數據、圖像等多種信息的綜合業務數字系統。它包括：數字傳輸、電話交換、高度電話、有線和無線通信，閉路電視、有線廣播、時鐘、電源等設備系統。三、城市軌道交通系統的組成4、信號系統城市軌道交通的信號系統是保證列車運行安全和提高線路通過能力的重要

4、設施。實現這一方式的關鍵設備是列車自動控制系統ATC。三、城市軌道交通系統的組成三、城市軌道交通系統的組成5、其他 自動售檢票、暖通空調、屏蔽門、自動扶梯和電梯等車站設施和防火、滅火、給排水系統等環控設施。 電力監控系統、機電設備監控系統、屏蔽門監控系統、防淹門(FG)互聯系統、火災自動報警、廣播系統、閉路電視系統、車載信息系統、車站信息系統、自動檢售票系統、信號系統、時鐘系統等綜合監控系統。城軌供電系統的功能：1、全方位的服務功能 2、故障自救功能 3、系統的自我保護功能4、防止誤操作的功能5、方便靈活的調度功能6、完善的控制、顯示和計量功能7、電磁兼容功能 1.2 城軌供電系統的功能1.3

5、 城軌供電系統的組成城市軌道交通作為城市電網的一個重要用戶，主要有外部供電系統、牽引供電系統和動力照明系統三大組成部分。1發電廠（站）；2升壓變壓器；3電力網；4主降壓變電站；5直流牽引變電所；6饋電線；7接觸網；8走形軌；9回流線。一、外部供電系統1.外部供電系統：從發電廠（站）經升壓、高壓輸電網、區域變電站至主降壓變電站部分。二、牽引供電系統2.牽引供電系統： 從主降壓變電站及其以后部分，包括：直流牽引變電所、饋電線、接觸網、走行軌及回流線等。 三、動力照明供電系統動力照明供電系統 ：1、降壓變電站2、配電所（室）3、配電線路1.4 城軌供電系統的發展伴隨著軌道交通的發展，電力牽引方式有許

6、多不同的 制式出現。何謂制式? 供電系統向電動車輛或電力機車供電所采用的電流或電 壓的種類（或形式）。為什么會有不同的制式出現？ 低壓直流直流串勵電機端電壓限制低頻單相交流制功率增大能耗損失大直流串激電動機端電壓不能太高工頻單相交流制單相交流整流子電機整流換向問題采用低頻電源，系統更復雜，需專門供電我國干線電氣化鐵路采用供電電壓25KV存在分相區問題三相交流制式易調速，性能好技術成熟一、供電制式的發展供電網復雜投資大，被淘汰世界各國的城市軌道交通的供電電壓都在直流550-1500V之間。IEC標準：600V、750V和1500V。我國國標：750V、1500V。北京和天津地鐵采用DC750V第

7、三軌供電。上海、廣州、南京、深圳和大連采用DC1500V接觸網饋電。 二、城軌供電系統的供電制式1.5 城軌供電系統的迷流腐蝕與防護一、迷流的形成二、迷流的危害三、迷流的防護1、直流牽引雜散電流的形成:一、迷流的形成2、雜散電流的腐蝕原理:一、迷流的形成1、若地下雜散電流流入電氣接地裝置，將引起過高的接 地電位，使設備無法正常工作。2、若鋼軌（走行軌）局部或整體對地的絕緣變差，則此 鋼軌（走行軌）對大地的泄漏電流增大，引起牽引變 電所的框架保護動作，導致整個牽引變電所的斷路器 會跳閘，全所失電，影響地鐵的正常運營。3、對城市軌道隧道、道床或其他建筑物的結構鋼以及地 下的金屬管線（如電纜、金屬管

8、件等）造成電腐蝕， 縮短了其使用壽命。二、迷流的危害1、雜散電流的防護原則：（1）堵：隔離和控制所有可能的雜散電流泄漏途徑 ， 減少雜散電流進入城市軌道的主體結構、設備及可 能與其相關的設施。（2）排：通過雜散電流的收集及排流系統，提供雜散電 流返回至牽引變電所負母線的通路，防止雜散電流 繼續向本系統外泄漏，以減少腐蝕。 （3）監測：設計完備的雜散電流監測系統，監視、測量 雜散電流的大小，為運營維護提供依據。三、迷流的防護2、雜散電流防護的措施：（1）降低走行軌對地的電位（2）增加走行軌對地的過渡電阻 （3）敷設雜散電流收集網三、迷流的防護復習與思考城市軌道交通的特點是什么？城市軌道交通有哪些

9、類型？各有什么特點？城軌供電系統的功能及要求是什么？城軌供電系統由哪些部分組成？各組成部分的作用是什么？城軌供電系統采用何種供電制式？迷流腐蝕形成的原因是什么？如何防護？單元2 外部供電系統2.1 電源2.2 外部供電方式2.3 主變電所2.4 中壓供電網絡 【主要內容】2.1 電源 一、城軌供電系統對外部電源的要求二、城軌交通供電系統的電源電壓等級三、電源外線的一般設計原則四、諧波及其治理一、城軌供電系統對外部電源的要求1、國標對一級負荷電源的規定:國標供配電系統設計規范（GB 50052-2009）規定： 一級負荷應由兩路電源供電；當一路電源發生故障時，另一路電源不應同時受到損壞。一級負荷

10、中特別重要的負荷，除由兩個電源供電外，尚應增設應急電源，并嚴禁將其他負荷接入應急系統。一、城軌供電系統對外部電源的要求1、國標對一級負荷電源的規定:（GB 50052-2009）對應急電源的規定： 獨立于正常電源的發電機組。供電網絡中獨立于正常電源的專用的饋電線路。蓄電池。干電池。 城軌交通供電系統的主變電所、牽引變電所、降壓變電所，都要求能獲得2路電源。 一、城軌供電系統對外部電源的要求2、城軌交通供電系統對電源的要求：2路電源要求來自不同的變電所或同一變電所的不同母線。每個進線電源的容量應滿足變電所全部1、2級負荷的要求。2路電源應分列運行，互為備用，當1路電源發生故障時，由另1路電源恢復

11、供電。為便于運營管理和減少損耗，要求集中式供電的主變電所的站位和分散式供電的電源點，要盡量靠近城軌交通線路，減少引入城軌交通的電纜通道的長度。 一、城軌供電系統對外部電源的要求2、城軌交通供電系統對電源的要求：設有兩座以上主變電所的應急電源系統中，在保證城軌電動車組安全快捷地運送旅客的基本功能的前提下，要求將下列負荷納入應急電源系統：保證一定運輸能力的牽引負荷：一定運輸能力的負荷應是指高峰小時以下的運輸能力時的負荷。保證地鐵正常運行必須的動力照明負荷：通信、信號、自動售檢票機、屏蔽門、工作照明、變電所自用電、自動扶梯。二、城軌交通供電系統的電源電壓等級1、城網電壓等級現狀與發展：國家標準標準電

12、壓( GB156-2003)的規定 ：220 kV及以上的電壓等級為高壓送電網。110 kV、66 kV等級為高壓配電網。1 kV以上35 kV及以下電壓等級為中壓配電網。1kV及以下為低壓配電網。國外城軌供電系統廣泛采用20 kV中壓網絡。二、城軌交通供電系統的電源電壓等級2、集中式供電對外部電源電壓等級的要求：集中式供電要求從城網引進高壓電源。集中式外部電源方案，目前外部電源電壓等級一般為110kV。 東北地區沈陽、哈爾濱等則為66 kV。 二、城軌交通供電系統的電源電壓等級3、分散式供電對外部電源電壓等級的要求：分散式供電需要從城網直接引入中壓電源。中壓網絡的電壓等級應與城網相一致。 可

13、以采用35kV，也可以采用10kV。 三、電源外線的一般設計原則1、所有電源外線應就近從城網引至電源變電所（主變電所或電源開閉所）。2、對于分散式供電方案，引至同一電源開閉所的兩回電源線路應從城網變電站不同饋電母線直接引入，電源線路在城區應采用電纜線路引入，在郊區宜采用電纜線路（也可采用架空線路）引入。3、對于集中式供電方案，引至同一主變電所的兩回電源線路至少應有一回電源直接從城網變電站饋電母線專用回路引入。電源線路在城區宜采用電纜線路引入，在郊區可采用架空線路引入。三、電源外線的一般設計原則4、對于電纜線路，引至同一電源變電所的兩回電源線路應敷設在不同的電纜通路或同一通路的不同支架和管道內。

14、5、電纜（架空線）導體的輸送容量，應根據主變壓器容量確定。6、電纜（架空線）線路工程設計應考慮當地氣象條件。7、電纜（架空線）的技術條件應滿足運行要求。8、電纜型式及導線截面積的計算應根據不同環境溫度、敷設方式下的載流量等確定。9、電纜金屬外護套的感應電壓應滿足電力工程電纜設計規范(GB50217)的相關要求。三、電源外線的一般設計原則10、電纜（架空線）線路應滿足防雷要求。11、電纜（架空線）線路應滿足防震要求。12、電纜線路應滿足防蟻要求。13、電纜線路應滿足防火要求。14、電纜在主變電所外敷設時，可以采用隨道內、電纜溝、 直埋、穿管等方式。15、電纜在主變電所內敷設時，可以采用電纜支架等

15、方式。16、電纜（架空線）線路不應干擾線路附近通信設施的良好 運行，否則應采取相應措施。17、沿電纜線路敷設的光纖的技術性能應滿足運行要求。四、諧波及其治理1、諧波的概念：在理想干凈的電力系統中，電流和電壓都是純粹的正弦波。由于電力系統中某些設備和負荷的非線性特性，即所加電壓與產生的電流不成線性正比）關系而造成波形畸變。當電力系統向非線性設備及負荷供電時，這些設備或負荷在傳遞（如變壓器）、變換（如交直流換流器）、吸收（如電弧爐）系統發電機所供給的基波能量的同時，又把部分基波能量轉換為諧波能量，向系統倒送大量的高次諧波，使電力系統的正弦波形畸變，電能質量降低。四、諧波及其治理2、諧波的危害諧波對

16、供電線路產生了附加損耗。諧波影響各種電氣設備的正常工作諧波使電網中的電容器產生諧振。諧波對附近的通信系統產生干擾。四、諧波及其治理3、諧波的治理增加牽引整流機組的脈波數。安裝濾波裝置或諧波補償裝置。諧波補償裝置。熒光燈。一、集中供電 二、分散供電三、混合供電四、三種電源供電方案的比較2.2 外部供電方式一、集中供電集中供電：由城軌專用主變電所構成的供電方案。一、集中供電集中供電舉例：上海地鐵外部集中供電二、分散供電分散供電：在地鐵沿線直接由城市電網引入多路地鐵所需要的電源而構成的供電系統。 三、混合供電混合供電 ：以集中式供電為主，個別地段直接引入城市電網電源作為補充，稱之為混合式供電。 為保

17、證系統的可靠性，無論采用哪種供電方式，構成系統時都應首先采用環網式供電方式。四、三種電源供電方案的比較（1）供電質量（2）供電可靠性（3）中壓網絡電壓（4）對城網影響（5）資源共享（6）工程實施2.3 主變電所一、主變電所的位置選擇 二、主變電所的設備三、主變電所的主接線 一、主變電所的位置選擇1、應盡量靠近地鐵線路、接近負荷中心。2、各主變電所的負荷平衡，并使其兩側的供電距離基本相同。3、靠近地鐵車站，以縮短電纜通道的距離，減少和城市地下管網的交叉和干擾。4、應考慮路網規劃與其他地鐵線路資源共享，并預留電纜通道和容量。二、主變電所的設備為減少占地面積，主變電所應設計成室內式。主變電所宜選用S

18、F6絕緣全封閉組合電器（GIS）。主變電所無需另設電容補償裝置。主變電所二次回路：有就地級、距離級和遠動級三級控制設計應與地鐵牽引變電所相協調，采用綜合自動化系統。 每座主變電所從城市電網引入兩路獨立的110kV或63kV電源 。三、主變電所的主接線2.4 中壓供電網絡一、中壓供電網絡的電壓等級二、中壓供電網絡的構成形式三、國內城市軌道交通中壓網絡現狀一、中壓供電網絡的電壓等級（1）35KV中壓網絡（2）33KV中壓網絡（3）20KV中壓網絡（4）10KV中壓網絡以上幾種中壓網絡的比較如下表：一、中壓供電網絡的電壓等級序號項 目35 kV33 kV20 kV10 kV1適用標準國家標準國際標準

19、國家、國際標準國家、國際標準2對外部電壓等級要求城網可以沒有35 kV城網可以沒有33 kV城網可以沒有20kV一般城網均已有10 kV3設備國產化國 內國 外國 內國 內4環網柜情況無環網柜有環網柜有環網柜有環網柜5設備尺寸及占用變電所面積較大，不利于減小車站體量較小(C-GIS)，利于減小車站體量較小，利于減小車站體量，節省土建投資較小，利于減小車站體量6設備價格適 中最 高適中，比35 kV低最 低7輸電容量較 大較 大適中，比10 kV大較 小8輸電距離較 長較 長適中，比10 kV長較 短9城市軌道交通應用國內有采用國內外有采用國外有采用國內外有采用二、中壓供電網絡的構成形式1、構成

20、原則:（1）安全可靠，經濟合理，滿足供用電的要求。（2）接線簡單，負荷平衡，保護完善。（3）環網供電，調度方便，誤操作機會為零。（4）各種變電所皆為雙電源，主接線盡可能一致。二、中壓供電網絡的構成形式2、構成形式：集中供電：中壓網絡的構成形式為樹型(二叉樹)結構 二、中壓供電網絡的構成形式2、構成形式：分散供電：中壓網絡的構成形式一般采用點對點的結構國內通常采用的中壓供電網絡為10kV、35kV兩個電壓等級。三、國內城市軌道交通中壓網絡現狀復習與思考城軌交通供電系統對電源有哪些要求？城軌交通供電系統的電源電壓等級有哪幾種？城市軌道交通供電系統為什么會產生諧波？如何治理？外部供電系統對城軌交通的

21、供電方式有哪幾種？各有什么特點？城軌交通主動變電所的位置應該如何選擇？什么是中壓網絡？中壓網絡有哪些電壓等級？中壓網絡有哪些構成形式？單元3 牽引變電所的主要電氣設備3.1 概述3.2 整流機組3.3 高壓開關設備3.4 互感器3.5 避雷裝置3.6 成套設備 【主要內容】3.1 概述一、牽引變電所的類型和原理二、直流牽引變電所的設備分類直流牽引變電所從雙電源受電，經整流機組變壓器降壓，分相后，按一定整流接線方式由大功率硅整流器把三相交流電變換為與直流牽引網相應電壓等級的直流電，向電動車組供電。直流牽引變電所間距離僅幾千米，一般不設分區所和開閉所。 一、牽引變電所的類型和原理二、直流牽引變電所

22、的設備分類一次電路：為了實現牽引變電所的受電、變電和配電的功 能，在牽引變電所所中，必須把各種電氣設備按一定的接 線方案連接起來，組成一個完整的供配電系統。在這個系 統中擔負輸送、變換和分配電能任務的電路稱為主電路。 一次設備：一次電路中的所有電氣設備。 二、直流牽引變電所的設備分類二次電路：用來控制、指示、監測和保護主電路及其主電 路中設備運行的電路稱為二次電路（二次回路)。 二次設備：二次電路中的所有電氣設備。 一次設備按其在一次電路中的功用又可分為：（1）變換設備（2）控制設備（3）保護設備（4）補償設備（5）成套設備 二、直流牽引變電所的設備分類3.2 整流機組一、變壓器二、整流器三、

23、等效24脈波整流機組1、作用和原理：一、變壓器2、變壓器的構造: 1信號溫度計；2銘牌；3呼吸器；4油枕；5油標；6安全氣道；7氣體繼電器；8高壓套管；9低壓套管；10分接開關；11油箱；12鐵心；13繞組；14放油閥；15小車；16接地端子一、變壓器（1）鐵心：用導磁良好的硅鋼片疊裝而成，形成閉合回路。（2）線圈：又稱為繞組，是變壓器的導電回路，用銅線或鋁 線繞成多層圓筒形。（3）油箱：把變壓器連成一個整體及進行散熱。（4）油枕：又稱為油柜，油枕的作用是儲油與補油，減少油 的老化速度。（5）呼吸器：過濾空氣，從而保持油的清潔。（6）防爆裝置：防止變壓器油箱爆炸或變形。一、變壓器（7）散熱器：

24、降低變壓器油溫度，有自冷、強迫風冷和強迫 水冷等措施。（8）絕緣套管：與箱體絕緣。（9）瓦斯繼電器：當變壓器內部發生嚴重故障時，瓦斯繼電 器接通斷路器跳閘回路；當變壓器內部發生不嚴重故障 時，瓦斯繼電器按通故障信號回路。（10）溫度計：測量油箱上層油溫，監視變壓器運行是否正常。（11）調壓裝置：保證變壓器二次側電壓。分有載調壓和無載 調壓兩種。一、變壓器3、變壓器的主要技術參數（1）額定電壓（2）額定電流（3）額定容量（4）變比一、變壓器3、變壓器的主要技術參數（5）銅損（6）鐵損（7）阻抗電壓降（8）空載電流（9）連接組別一、變壓器4、變壓器的分類（1）按變壓器的應用方式分：升壓變壓器和降壓

25、變壓器。（2）按變壓器的相數分：單相、三相和多相變壓器。（3）按線圈形式分：單線圈變壓器（自耦變壓器）、雙線圈變 壓器、三線圈變壓器。（4）按變壓器鐵心和線圈的相對位置分：心式變壓器和殼式變 壓器兩種。心式變壓器的線圈包在鐵心的外圍，殼式變壓 器的鐵心包在線圈的外圍。（5）按變壓器絕緣和冷卻方式分有油浸式、干式和充氣式三種。（6）按調壓裝置的種類分有載調壓變壓器和無載調壓變壓器。一、變壓器（1）三相半波整流電路 變壓器二次側接成星形，一次側接成三角形，避免3次諧波流入電網。共陰極接法共陽極接法。三相電路觸發角的起點，是以自然換相點來計算的，而不是以過零點。二、整流器1、工作原理（2）兩組三相半

26、波整流連接兩組半波共陰、陽極串聯，如其負荷電流相等，則零線電流為零，零線可以取消；兩組整流器共用一組三相副邊繞組，對每相繞組其通過的電流方向依次相反，這樣就提高了各繞組的通電時間，提高利用率，而且前后的電流方向是相反的，消除了直流磁化的問題。二、整流器1、工作原理（3）三相橋式整流電路二、整流器1、工作原理2、整流器的構造整流器由大功率二極管及散熱器、保護器件、故障顯示器等組成。整流器要求可靠性高，噪聲、諧波污染小，維修小。城軌交通直流牽引供電系統的整流器直流電壓不太高，而電流很大，故采用兩組整流并聯工作的方法。整流器的過電流、過電壓保護十分重要。整流器柜一般采用無焊接全螺栓結構，以便故障時拆

27、卸更換。整流器設備外形尺寸有差異與散熱器選型有關。二、整流器為提高功率因素，降低網側電壓波形畸變，減少對電網的干擾，降低輸出直流電壓的紋波系數，城軌供電系統牽引變電所整流機組采用等效24脈波整流電路。三、等效24脈波整流機組高壓開關設備正常工作情況下可靠地接通或斷開電路；在改變運行方式時進行切換操作；當系統中發生故障時迅速切除故障部分，以保證非故障部分的正 常運行；在設備檢修時隔離帶電部分，以保證工作人員的安全。 3.3 高壓開關設備一、高壓斷路器 二、高壓隔離開關三、熔斷器四、高壓負荷開關3.3 高壓開關設備一、高壓斷路器1、功能：高壓斷路器（文字符號為QF）是牽引變電所高壓電器設備中最重要

28、的設備，是一次電力系統中控制和保護電路的關鍵設備。 （1）控制作用，即根據需要將部分電氣設備或線路投入或退 出運行。 （2）保護作用，即在電氣設備或電力線路發生故障時，繼電 保護裝置發出跳閘信號，起動斷路器，將故障部分設備 或線路從電網中迅速切除，確保電網中無故障部分的正 常運行。 2、結構一、高壓斷路器3、分類與型號 按其采用的滅弧介質分，有油斷路器、六氟化硫斷路器、真 空斷路器等類型。按其安裝地點分，有屋內式和屋外式兩種 。油斷路器按其油的多少和油的作用，又分為多油式和少油式。多油斷路器的油既做滅弧介質，又作絕緣介質，利用油作其 相對地（外殼）甚至相與相之間的絕緣，因此油量多。少油斷路器只

29、有滅弧介質，因此油量少，比較安全。油斷路器結構簡單，價格便宜，但油在滅弧中易碳化，檢修 周期短，維護工作量大，污染大，被SF6和真空斷路器取代。一、高壓斷路器一、高壓斷路器一、高壓斷路器4、真空斷路器真空斷路器利用真空度約為10-4Pa（運行中不低于10-2Pa）的 高真空作為內絕緣和滅弧介質。當滅弧室內被抽成10-4的高 真空時，其絕緣強度要比絕緣油、一個大氣壓力下的SF6和 空氣的絕緣強度高很多。所以，真空擊穿產生電弧，是由觸 頭蒸發出來的金屬蒸氣幫助形成的。真空斷路器在35kV及以下電壓等級中處于優勢地位。一、高壓斷路器4、真空斷路器真空斷路器是由真空滅弧 室、絕緣支撐、傳動機構、 操動

30、機構、機座（框架） 等組成。 按真空滅弧室的布置方式 可分為落地式和懸掛式兩 種基本形式。1真空滅弧室；2絕緣支撐；3傳動機構；4基座；5操動機構一、高壓斷路器（1）真空滅弧室真空滅弧室是真空斷路器中最重要的部件。 1靜觸頭；2動觸頭；3屏蔽罩；4波紋管；5與外殼封接的金屬法蘭盤；6波紋管屏蔽罩；7絕緣外殼一、高壓斷路器外殼：整個外殼通常由絕緣材料和金屬組成。對外殼的要 求首先是氣密封要好；其次是要有一定的機械強度；再是有良好的絕緣性能。波紋管：波紋管既要保證滅弧室完全密封，又要在滅弧室 外部操動時使觸頭作分合運動，允許伸縮量決定了滅弧室所能獲得的觸頭最大開距。一、高壓斷路器屏蔽罩：觸頭周圍的

31、屏蔽罩主要是用來吸附燃弧時觸頭上 蒸發的金屬蒸氣，防止絕緣外殼因金屬蒸氣的污染而引起絕緣強度降低和絕緣破壞，同時，也有利于熄弧后弧隙介質強度的迅速恢復。 觸頭：是真空滅弧室內最為重要的元件，滅弧室的開斷能 力和電氣壽命主要由觸頭狀況來決定。根據觸頭開斷時滅弧的基本原理不同，可分為非磁吹觸頭和磁吹觸頭兩大類。一、高壓斷路器（2）操動機構操動機構是帶動高壓斷路器傳動機構進行合閘和分閘的機構。依斷路器合閘時所用能量形式不同，操動機構可分以下幾種：手動機構（CS型）指用人力進行合閘的操動構。電磁機構（CD型）指用電磁鐵合閘的操動機構。彈簧機構（CT型） 指事先用人力或電動機使彈簧儲能實現 合閘的彈簧合

32、閘操動機構。一、高壓斷路器（2）操動機構電動機機構（CJ型）用電動機合閘與分閘的操動機構。液壓機構（CY型）指用高壓油推動活塞實現合閘與分閘的 操動機構。氣動機構（CQ型）指用壓縮空氣推動活塞實現合閘與分閘 的操動機構。一、高壓斷路器 儲能：一、高壓斷路器 合閘操作：合閘電磁鐵操作：接到合閘命令后，合閘電磁鐵的動鐵芯 被吸向下運動，拉動導板也向下運動，使杠桿向反時針方 向轉動，并帶動固定在定位件上的滾輪13運動，推動定位 件作順時針轉動將儲能維持解除，完成合閘操作。手動按鈕操作：按動安裝在面板上的合閘按鈕，使其推動 脫扣板，通過調節螺桿推動定位件作順時針轉動，完成合 閘操作。 一、高壓斷路器分

33、閘操作： 自動分閘操作：當機構處于合閘狀態時，一旦脫扣器接到分閘 信號，過流脫扣電磁鐵或分閘電磁鐵向上吸動，將帶動頂桿推 動脫扣板作順時針移動，從而帶動鎖扣作逆時針轉動，使鎖扣 與鎖扣之間的搭接解除。解除后的鎖扣在儲能彈簧的帶動下作 逆時針轉動，通過杠桿推動半軸作順時針轉動，從而完成分閘 操作。手分按鈕分閘操作：當用手分按鈕推動分閘連桿時，帶動了固 定在半軸上的脫扣板向上運動，從而帶動半軸轉動，解除扇形 板與半軸的扣接，使扇形板轉動，完成分閘動作。 一、高壓斷路器二、高壓隔離開關高壓隔離開關（文字符號為QS）又稱隔離刀閘，是一種結構比較簡單的高壓開關電器。在合閘狀態下能可靠的通過額定電流和短路

34、電流，但因為它沒有專門的滅弧裝置，不能用來切斷負荷電流和短路電流。使用時應與斷路器配合，只有在斷路器斷開時才能進行操作。隔離開關在分閘時，動靜觸頭間形成明顯可見的斷口，絕緣可靠。 1、作用：（1）隔離高壓電源，以保證其他設備的檢修安全。（2）倒閘操作：當合閘時，先合隔離開關，后合斷路器； 分閘時，先分斷路器，后分隔離開關。這種操作通常 稱為倒閘操作。為了保證安全，一般要裝有和斷路器 之間的連鎖裝置，以防止誤操作。（3）接通和斷開小電流電路。 二、高壓隔離開關2、分類和型號：按照不同的分類方式，隔離開關有多種類型。（1）按裝設地點的不同，可分為戶內式和戶外式兩種。（2）按絕緣支柱數目，分為柱式、

35、雙柱式和三柱式三種。（3）按動觸頭運動方式，可分為水平旋轉式、垂直旋轉式、 擺動式和插入式等。二、高壓隔離開關2、分類和型號：（4）按有無接地閘刀，可分為無接地閘刀、一側有接地閘 刀、兩側有接地閘刀三種。（5）按操動機構的不同，可分為手動式、電動式、氣動式 和液壓式等。（6）按極數，可分為單極、雙極、三極三種，以及按安裝 方式分為平裝式和套管式等。二、高壓隔離開關2、分類和型號：二、高壓隔離開關3、10KV高壓隔離開關：二、高壓隔離開關1上接線端子；2靜觸頭；3閘刀；4套管絕緣子；5下接線端子；6框架；7轉軸；8拐臂；9升降絕緣子；10支柱絕緣子3、10KV高壓隔離開關：二、高壓隔離開關4、操

36、作注意事項：二、高壓隔離開關在操作隔離開關時，應注意操作順序。當合閘時，先合隔離開關，后合斷路器；分閘時，先分斷路器，后分隔離開關。這種操作通常稱為倒閘操作。為了保證安全，一般要裝有和斷路器之間的連鎖裝置，以防止誤操作。停電時先拉線路側隔離開關，送電時先合母線側隔離開關。而且在操作隔離開關前，先注意檢查斷路器確實在斷開位置后，才能操作隔離開關。1、作用和特點：熔斷器（文字符號為FU）是一種保護電器。它串聯在電路中，當電路發生短路或過負荷時，熔體熔斷，切斷故障電路使電氣設備免遭損壞，并維持電力系統其余部分的正常工作。三、熔斷器優點：結構簡單、體積小、布置緊湊、使用方便；動作直 接，不需要繼電保護

37、和二次回路相配合；價格低。缺點：每次熔斷后須停電更換熔件才能再次使用，增加了 停電時間；保護特性不穩定，可靠性低；保護選擇 性不易配合。三、熔斷器2、分類和型號：（1）按安裝地點分：戶內式（N）和戶外式（W）；（2）按使用電壓高低分：高壓熔斷器和低壓熔斷器；（3）按滅弧方法分：瓷插式（C），封閉產氣式（M），封閉填料 式（T），產氣縱吹式；（4）按限流特性分：限流式和非限流式。三、熔斷器2、分類和型號：三、熔斷器3、結構和工作原理：熔斷器主要由金屬熔件（熔體）、支持熔件的觸頭、滅弧裝 置和絕緣底座等部分組成。 熔斷器串聯在電路中使用，安裝在被保護設備或線路的電源 側。當電路中發生過負荷或短路時

38、，熔體被過負荷或短路電 流加熱，并在被保護設備的溫度未達到破壞其絕緣之前熔 斷，使電路斷開，設備得到了保護。熔斷器具有安秒特性。 三、熔斷器1、作用：高壓負荷開關（文字符號為QL）是在高壓隔離開關的基礎上加入簡單滅弧裝置而成的，具有一定開斷和關合能力的開關電器。它具有一定的分合閘速度，能通過一定的短路電流，也能開斷正常的負荷電流和過負荷電流，但不能開斷短路電流。因此，高壓負荷開關可用于控制供電線路的負荷電流，也可用來控制空載線路、空載變壓器及電容器等。四、高壓負荷開關高壓負荷開關在分閘時有明顯的斷口，可起到隔離開關的作用，與高壓熔斷器串聯使用，前者作為操作電器投切電路的正常負荷電流，而后者作為

39、保護電器開斷電路的短路電流及過負荷電流。四、高壓負荷開關2、分類與型號：（1）按使用地點分為戶內型和戶外型。（2）按滅弧方式的不同，可以分為產氣式、壓氣式、壓縮空 氣式、油浸式、真空式、SF6式等，近年來，真空式發 展很快，在配電網中得到了廣泛應用。（3）按是否帶熔斷器可分為帶熔斷器和不帶熔斷器。四、高壓負荷開關2、分類與型號：四、高壓負荷開關3、結構：四、高壓負荷開關互感器是電壓、電流變換設備。供電系統中的高電壓、大電流參數無法直接測量，供電設備的運行狀態也無法直接從主回路上取的參數，因此，需要將高電壓、大電流變成低電壓和小電流，以供繼電保護和電氣測量使用。3.4 互感器（1）變壓/流：互感

40、器將一次側的高電壓、大電流變成二次 側標準的低電壓和小電流。 （2）隔離高壓，安全絕緣：采用互感器作為一次與二次電路 之間的中間元件，既可避免一次電路的高電壓直接引入 儀表，繼電器保護設備等二次設備，又可避免二次電路 的故障影響一次側電路。（3）擴大儀表的范圍：采用互感器以后，相當于擴大了儀表、 繼電器的使用范圍。 3.4 互感器一、電流互感器（TA） 二、電壓互感器（TV）3.4 互感器1、外形結構：一、電流互感器（TA）2、分類型號：（1）按安裝地點可分為屋內和屋外式。（2）按安裝方式可分為穿墻式、支持式和裝入式。穿墻式裝在墻 壁或金屬結構的孔中，可節約穿墻套管；支持式安裝在平面 或支柱上

41、；裝入式是套裝在35kv及以上的變壓器或多油斷路 器油箱內的套管上，故也稱為套管式。一、電流互感器（TA）2、分類型號：（3）按絕緣可分為干式、澆注式、油浸式等。干式用絕緣膠浸 漬，用于屋內低壓電流互感器；澆注式以環氧樹脂作絕緣， 目前，僅用于35kv及以下的屋內電流互感器；油浸式多為屋 外式。（4）按一次繞組匝數可分為單匝式和多匝式。單匝式分為貫穿型 和母線型兩種。（5）按電流互感器的工作原理，可分為電磁式、電容式、光電式 和無線電式。一、電流互感器（TA）2、分類型號：一、電流互感器（TA）3、工作原理：一、電流互感器（TA）4、使用注意事項：（1）電流互感器在工作時其二次側不得開路。 （

42、2）電流互感器的二次側必須有一端接地。（3）電流互感器在連接時，要注意其端子的極性。一、電流互感器（TA）5、操作和維護：（1）電流互感器的運行和停用，通常是在被測量電路的斷路器斷 開后進行的 。 （2）在停電時，停用電流互感器應將縱向連接端子板取下，將標 有“進”側的端子橫向短接。 （3）在電流互感器啟、停用時，應注意在取下端子板時是否出現 火花。 一、電流互感器（TA）1、外形結構：二、電壓互感器（TV）2、分類和型號：（1）按安裝地點可分為戶內式和戶外式。（2）按相數可分為單相式和三相式。（3）按每相繞組數可分為雙繞組和三繞組式。三繞組電壓互感器 有兩個二次側繞組：基本二次繞組和輔助二次

43、繞組。輔助二 次繞組供接地保護用。（4）按絕緣可分為干式、澆注式、油浸式、串級油浸式 和電容 式等。干式多用于低壓；澆注式用于335kV；油浸式主要 用于35kV及以上的電壓互感器。二、電壓互感器（TV）2、分類和型號：二、電壓互感器（TV）3、工作原理：二、電壓互感器（TV）4、使用注意事項：（1）電壓互感器的一、二次側必須加熔斷器保護，不得短路。 （2）電流互感器的二次側必須有一端接地。（3）電流互感器在連接時，要注意其端子的極性。二、電壓互感器（TV）5、運行和維護：電壓互感器在額定容量下允許長期運行，但不允許超過最大容量運行。電壓互感器在運行中不能短路。在運行中，值班員必須注意檢查二次

44、回路是否有短路現象，并及時消除。當電壓互感器二次回路短路時，一般情況下高壓熔斷器不會熔斷，但此時電壓互感器內部有異聲，將二次熔斷器取下后異聲停止，其他現象與斷線情況相同。二、電壓互感器（TV）一、接閃器 二、避雷器3.5 避雷裝置接閃器就是專門用來接受直擊雷閃的金屬物體。接閃器的金屬桿稱為避雷針。避雷針是防止直擊雷 的有效措施。 避雷線是用來保護架空電力線路和露天配電裝置免 受直擊雷的裝置。避雷帶和避雷網用于在建筑物的邊緣及凸出部分上 加裝，通過引下線和接地裝置很好地連接。 所有接閃器都必須經過引下線與接地裝置相連。 一、接閃器避雷器有管型避雷器，閥型避雷器，金屬氧化物避雷器等多 種類型。管型

45、避雷器又稱排氣式避雷器, 主要用于變配電所的進線保 護和線路絕緣弱點的保護，性能較好的管型避雷器還可用于 保護配電變壓器。 閥型避雷器由火花間隙和閥片組成，裝在密封的磁套管內。 閥型避雷器的火花間隙組是由多個單間隙串聯組成的。二、避雷器管型避雷器 閥型避雷器 閥型避雷器的工作原理：正常運行時，間隙介質處于絕緣狀態，僅有極小的泄漏電流通過閥片。當系統出現雷電過電壓時，火花間隙很快被擊穿，使雷電沖擊電流很容易通過閥性電阻而引入大地，釋放過電壓負荷，閥片在大的沖擊電流下電阻由高變低，所以沖擊電流在其上產生的壓降（殘壓）較低，此時，作用在被保護設備上的電壓只是避雷器的殘壓，從而使電氣設備得到了保護。二

46、、避雷器 1間隙；2電阻閥片 成套設備是制造廠成套供應的設備。成套設備是按電氣主接線的要求，把開關設備、保護測量電器、母線和必要的輔助設備組合在一起，裝配在一個或兩個全封閉或半封閉的金屬柜中，用來接受、分配和控制電能的總體裝置。制造廠可生產各種不同一次線路方案的開關柜供用戶選用。3.6 成套設備一、成套設備的分類與特點二、高壓成套配電裝置（高壓開關柜）三、六氟化硫全封閉組合電器3.6 成套設備按電氣設備安裝的地點，可分為屋內成套設備和屋外成套設備。 為了節約用地，一般35kV及以下成套設備宜采用屋內式。 按電壓等級分成高壓成套設備和低壓成套設備。 按結構形式分為固定式和移開式（抽屜式）。一、成

47、套設備的分類與特點按開關柜隔離構成形式分為鎧裝式、間隔式、箱型、環網柜。根據一次線路安裝的主要元器件和用途，成套設備又可分為 很多種柜，如油斷路器柜、負荷開關柜、熔斷器柜、電壓互 感器柜、隔離開關柜、避雷器柜。 低壓成套設備只有屋內式一種，高壓開關柜則有屋內式和屋 外式兩種。 一、成套設備的分類與特點高壓開關柜有固定式和手車式（移開式）兩大類型。固定式高壓開關柜柜內所有電器部件都固定在不能移動的 臺架上，構造簡單，也較為經濟。這種防誤型開關柜裝設 了防止電氣誤操作和保障人身安全的閉鎖裝置，即所謂 “五防”：防止誤分、誤合斷路器；防止帶負荷誤拉、 誤合隔離開關；防止帶電誤掛地線；防止帶接地線誤

48、合隔離開關；防止人員誤入帶電間隔。二、高壓配電裝置（高壓開關柜）手車式（或移開式）高壓開關柜是一部分電器部件固定在可移動的手車上，另一部分電器部件裝置在固定的臺架上。當高壓斷路器出現故障需要檢修時，可隨時將其手車拉出，然后推入同類備用小車，即可恢復供電。因此采用手車式開關柜檢修方便安全，恢復供電快，可靠性高，但價格較貴。二、高壓配電裝置（高壓開關柜）新系列高壓開關柜的全型號表示和含義： 二、高壓配電裝置（高壓開關柜）六氟化硫全封閉組合電器是將變電所一次接線中的高壓電器元件：斷路器、母線、隔離開關、接地開關、電流互感器、電壓互感器、避雷器、出線套管、電纜終端等的組合，全部元件封閉于接地的金屬桶體

49、內，充以一定壓力的六氟化硫氣體，形成以六氟化硫為絕緣介質的金屬封閉式開關設備，并通過電纜終端、進出線套管或封閉母線與外界相連。三、六氟化硫全封閉組合電器全封閉組合電器是一種新型的組合式電氣設備，它是在六 氟化硫斷路器的基礎上進一步發展形成的，把各種控制和 保護電器全部進行封閉的組合電氣設備。由于六氟化硫氣 體絕緣性能優越，所以組合電器體積小，能節省變電站占 地面積，使變電站建設成本降低。在地鐵變電所中，由于空間相對較小，對設備之間的安全 距離、設備檢修等方面有較高的要求，十分適合采用封裝 式的組合電器。三、六氟化硫全封閉組合電器三、六氟化硫全封閉組合電器全封閉組合電器（GIS）具有很大的優越性

50、。由于六氟化硫氣體具有很高的絕緣強度，采用全封閉組合電器可縮小各元件之間的絕緣距離，從而使整套配電裝置的占地面積和空間體積縮小，且現場的施工工作量大大減小。電氣設備進行封裝以后，避免了各種惡劣環境的影響，減少了設備故障的可能性，提高了人身安全和設備檢修周期。城軌交通牽引變電所的類型有哪些？城軌交通牽引變電所中有哪些類型的設備？簡述整流機組的結構原理。高壓斷路器的作用是什么？簡述高壓斷路器的結構及各部分功能。高壓隔離開關在線路中的主要作用是什么？隔離開關配合斷路器進行停、送電操作時，應遵守的安全操作規定是什么？復習與思考高壓負荷開關、高壓熔斷器的作用是什么？互感器在電力系統中有什么作用？互感器在

51、使用中要注意什么？為什么運行中電流互感器不允許開路？而電壓互感器不允許短路？高壓開關柜的“五防”是什么？什么是GIS組合電器？它在應用當中有哪些優點？復習與思考單元4 牽引變電所的電氣接線4.1 電氣主接線形式4.2 直流牽引變電所電氣主接線4.3 次接線概述4.4 牽引變電所的控制、信號電路 【主要內容】4.1 電氣主接線形式一、概述二、單母線接線三、雙母線接線四、橋形接線變電所的電氣主接線是指由變壓器、斷路器、開關設備、母線等及其連接導線所組成的接受和分配電能的電路。 1、對電氣主接線的基本要求：（1）保證必要的供電可靠性和電能的質量（2）具有一定的運行靈活性（3）操作應盡可能簡單、方便

52、（4）應具有擴建的可能性（5）技術上先進，經濟上合理 一、概述2、電氣主接線的基本類型電氣主接線按有無母線分可分為有母線和無母線兩大類。有母線的主接線形式包括單母線和雙母線。單母線又分為單母線無分段、單母線有分段、單母線分段 帶旁路母線等形式。 雙母線又分為普通雙母線、雙母線分段、3/2斷路器（又叫 一臺半斷路器）、雙母線及帶旁路母線的雙母線等形式。 無母線的主接線形式有單元接線、橋形接線和角形接線。 一、概述 3、電氣主接線圖：用規定的設備文字和圖形符號將各電氣 設備，按連接順序排列，詳細表示電氣設備的組成和連接關系的接線圖。電氣主接線圖一般畫成單線圖。 一、概述一、概述1、單母線不分段接線

53、：二、單母線接線單電源供電單母線不分段接線 雙單電源供電單母線不分段接線 適于小容量和用戶對供電可靠性要求不高的發電廠或變電所中。1、單母線不分段接線：優點：結構簡單、清晰、設備少、投資小、運行操作方便且有利于擴建。隔離開關僅在檢修電氣設備時作隔離電源用，不作為倒閘操作電器。缺點：（1）母線或母線隔離開關檢修時，連接在母線上的所有回路都 將停止工作。（2）當母線或母線隔離開關發生短路故障或斷路器靠母線側絕 緣套管損壞時，所有斷路器將自動斷開，造成全部停電。（3）檢修任一電源或出線斷路器時，該回路必須停電。二、單母線接線2、單母線分段接線： 根據電源的數目和功率，母線可分為23段。一般認為單母線

54、分段接線應用在610kV。二、單母線接線用斷路器分段 用隔離開關分段 2、單母線分段接線：優點：提高了供電的可靠性和靈活性。缺點：（1）當一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，必須斷 開接在該分段上的全部電源和出線，這樣就減少了 系統的發電量，并使該段單回路供電的用戶停電。（2）任一出線斷路器檢修時，該回路必須停止工作。二、單母線接線3、帶旁路母線的單母線接線：平時旁路斷路器和旁路隔離開關均處于分閘位置，旁路母線不帶電。當需檢修某線路斷路器時，首先合上旁路斷路器兩側的隔離開關，然后合上旁路斷路器向旁路母線空載升壓，檢查旁路母線無故障后，再合上該線路的旁路隔離開關（等電位操作）。此后，斷開該出線斷

55、路器及其兩側的隔離開關，這樣就由旁路斷路器代替該出線斷路器工作。二、單母線接線3、帶旁路母線的單母線接線：優點：可以不停電檢修斷路器，提高了供電可靠性。缺點：當母線出現故障或檢修時，仍然會造成整個主接線 停止工作。二、單母線接線4、帶旁路母線的單母線分段接線：以檢修1QF為例，簡述其倒閘操作步驟：（1）向旁路母線充電，檢查其是否完好。 合上QSd；斷開QFP和QS2；合上QS4； 再合上QFP，使旁路母線空載升壓， 若旁路母線完好，QFP不會自動跳閘。（2）接通1WL的旁路回路。合上1QSP。有 兩條并列的向1WL供電的通電回路。（3）將線路1WL切換至旁路母線上運行。 斷開斷路器1QF及兩側

56、的隔離開關， 并在靠近斷路器一側進行可靠接地。 這時，斷路器1QF退出運行，進行檢 修，但線路1WL繼續正常供電。二、單母線接線1、雙母線不分段接線： 它有兩組母線，一組為工作母線，另一組為備用母線。兩組母線之間通過母線聯絡斷路器（簡稱母聯斷路器）連接。每一電源和每一出線都經一臺斷路器和兩組隔離開關分別與兩組母線相連，任一組母線都可以作為工作母線或備用母線。 三、雙母線接線1、雙母線不分段接線：特點：（1）運行方式靈活。（2）檢修母線時，電源和出線都可以繼續工作，不會中斷對用 戶的供電。（3）檢修任一回路母線隔離開關時，只需斷開該回路。 三、雙母線接線1、雙母線不分段接線：（4）工作母線故障時

57、，所有回路能迅速恢復工作。（5）檢修任一線路斷路器時，可用母聯斷路器代替其工作。（6）便于擴建。雙母線接線可以任意向兩側延伸擴建，不影響 母線的電源和負荷分配，擴建施工時不會引起原有回路停 電。 三、雙母線接線1、雙母線不分段接線：缺點：（1）在倒母線的操作過程中，需使用隔離開關切換所有負荷電 流回路，操作過程比較復雜，容易造成誤操作。（2）工作母線故障時，將造成短時（切換母線時間）全部進出 線停電。（3）在任一線路斷路器檢修時，該回路仍需停電或短時停電 （用母聯斷路器代替線路斷路器之前）。 三、雙母線接線1、雙母線不分段接線：（4）使用的母線隔離開關數量較大，同時也增加了母線的長 度，使得配

58、電裝置結構復雜，投資和占地面積增大。 這種接線方式適用于供電要求比較高，出線回路較多的變 電所中，一般35kV出線回路為8回，110 220kV出線為4 回及以上的220kV母線。 三、雙母線接線2、雙母線分段接線：用分段斷路器將工作母線分段，每段用 母聯斷路器與備用母線相連。接線具有單母線分段和雙母線接線的特點，有較高的供電可靠性與運行靈活性，但所用電氣設備較多，投資增大。另外，當檢修某回路出線斷路器時，則該回路停電，或短時停電后再用“跨條”恢復供電。雙母線分段接線常用于大中型發電廠的發電機電壓配電裝置中。 三、雙母線接線2、雙母線分段接線： 三、雙母線接線3、帶旁路母線的雙母線接線：目的是

59、為了不停電檢修任一回路 斷路器。帶旁路母線的雙母線接線，其供電可靠性和運行的靈活性都很高。但所用設備較多，占地面積大，經濟性較差，因此，一般規定當220kV線路有5（或4）回及以上出線、110Kv線路有7（或6）回及以上時，可采用有專用旁路斷路器的帶旁路母線的雙母線接線。 三、雙母線接線3、帶旁路母線的雙母線接線：三、雙母線接線3、帶旁路母線的雙母線接線：當出線回路數較少時，為了減少 斷路器的數目，可不設專用的旁路斷路器，而用母聯斷路器兼作旁路斷路器。 三、雙母線接線3、帶旁路母線的雙母線接線：雙母線接線中，由于它比單母線接線增加了一套備用母線，故當工作母線發生故障時，可將全部回路迅速轉換到由

60、備用母線供電，縮短停電時間。 雙母線結線方式具有較好的運行靈活性。雙母線接線的缺點是隔離開關數量多，配電裝置結構復雜，轉換步驟較繁瑣，且一次費用和占地面積都相應增大。 適用于牽引變電所電源回路較多（四回路以上），具有通過母線給其他變電所輸送大功率供電回路的場合。 三、雙母線接線1、內橋接線：橋臂置于線路斷路器的內側。四、橋形接線內橋接線適用于輸電線路較長、線路 故障率較高、穿越功率少和變壓器不 需要經常改變運行方式的場合。1、內橋接線特點如下：（1）線路發生故障時，僅故障線路的斷路器跳閘，其余三條 支路可繼續工作，并保持相互間的聯系。（2）變壓器故障時，聯絡斷路器及與故障變壓器同側的線路 斷路