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电气化铁道供变电技术（二次系统）电气化铁道供变电技术（二次系统）第一章二次接线基本常识第一节二次接线概述一、二次接线的功能一次设备一般都是大容量、高电压的设备，为了实现运行维护人员对一次设备进行监控，就必须配臵与一次设备保持电气隔离的低电压、小容量的相应设备，统称这些设备为二次设备。
二次设备通过电压互感和电流互感与一次设备取得电的联系。
二次设备是指对一次设备的工作状态进行控制、保护、监察和测量的一系列低压、弱电设备、又称为辅助设备，包括测量仪表、控制和信号器具、继电保护装臵、自动远动装臵、操作电源、控制电缆及熔断器等。
二次设备按一定顺序相互连接而成的电路称为二次电路，也称为二次接线。
二次接线只描述二次电气设备的外部接线和接线原理。
二次接线的基本任务是：反映一次设备的工作状况，控制一次设备；当一次设备发生故障时，能将故障部分迅速退出工作，以保护电力系统处于最佳运行状态。
二、二次接线的分类二次接线按电流分为：直流回路和交流回路；按工作性质分为：监视、测量回路，控制回路，信号回路，调节回路，继电保护与自动装臵，自动和远动装臵以及操作电源系统等几个部分。
1、监视、测量回路主要由各种显示仪表、测量元件及其相关回路组成，其作用是监视、测量一次设备的工作状态，以便运行人员掌握一次设备运行情况，为运行管理、事故分析提供参数。
2、控制回路主要由控制开关、相应的控制继电器组成，其作用是对一次高压开关设备进行合、分闸操作。
控制回路按自动化程度可分为手动控制和自动控制两种；按控制距离可分为就地控制和距离控制两种；按控制方式可分流分散控制和集中控制两种，分散控制均为“一对一”控制，集中控制有“一对一”控制和“一对N”的选线控制；按操作电源性质分为直流操作和交流操作两种；按操作电源电压和电流的大小可分为强电控制和弱电控制两种，强电控制采用较高电压（直流110V或220V）和较大电流（交流5A），弱电控制采用较低电压（直流60V以下，交流50V以下）和较小电流（交流0.5∽1A)。
《城市轨道交通供变电技术》课程标准一、课程基本信息课程代码：18072034学时数：108学分：6先修课程：《城市轨道交通电工电子技术》、《液压传动和气动》、《城市轨道交通概论》等。
后续课程：《城市轨道交通列车运行控制系统》、《城市轨道交通通信信号系统运行与维修》、顶岗实习等。
二、课程性质该课程是五年制高职学校学生的一门专业课程，为培养轨道交通机电技术的高素质人才的目标服务，在前续课程的基础上进一步培养学生的安全意识，为后续课程打下基础。
1与前续课程的联系通过《城市轨道交通电工电子技术》、《液压传动和气动》、《城市轨道交通概论》等的学习，学生了解了城市轨道交通供电系统的一些基础知识和总体组成，为以后学习打好基础。
2.与后续课程的关系为学生后续课程《城市轨道交通列车运行控制系统》、《城市轨道交通通信信号系统运行与维修》、顶岗实习等课程学习打下高度的相关基础，为学生在以后工作中提供轨道交通机电技术方面的必要知识。
三、课程的基本理念本课程所面向的职业岗位为城市轨道交通供电系统设备操作员、施工工艺员、检修员、维护员等，主要从事城轨交通供电系统设计、施工、设备检修、维护、实验调试等工作。
根据职业岗位分析，确定本课程的基本理念是：遵循系统化原则，将教学内容分为城市轨道交通供电系统与供电结构分析两大部分。
通过本课程的学习，使学生掌握城轨牵引供电系统的组成与作用，并具有一定的操作检修能力，为学生走向工作岗位打下坚实的基础。
四、课程的设计思路本课程其总体设计思路是，打破以知识传授为主要特征的传统学科课程模式，转变为以专题形式组织课程内容，并让学生在完成专题学习过程中学会完成相应活动任务，比如变压器、电弧、断路器的操动机构等构建相关理论知识，逐层深入，全面讲授供电系统的相关知识。
教学过程中，要通过理论教学与学生实践活动相结合，通过多种途径充分开发学习资源，给学生提供丰富的实践机会。
五、课程的目标1.知识能力了解城轨交通供电系统的组成以及各组成部分的功能。
第二章城市轨道交通外部供电系统【问题导入】城市轨道交通需要从城市电网取得外部电源，城市轨道交通供电系统可以简单地分为外部电源与内部系统。
城市轨道交通对外部电源有何要求？城轨的外部电源通过什么方式对城市轨道交通供电？城轨供电系统对城市电网有何影响呢？【教学目标】1.了解城轨供电系统的外部电源系统的组成。
2.了解城轨供电系统对外部电源的要求。
3.掌握外部电源对城轨供电系统供电的几种方式的特点4.了解主变电所的作用、主要设备，了解主变电所的输电方式。
5.了解中压网路的电压等级和构成形式。
第一节外部电源城市轨道交通供电系统的外部电源供电系统就是为城轨供电系统的主变电所或电源开闭所提供电能的外部城市电网电源供电系统。
图2-1为城市轨道交通外部电源和牵引供电系统的连接图。
59二＞671oO图2-1城市轨道交通外部电源与牵引供电系统的连接1-发电厂（站）2-升压变压器3-电力网4-主降压变电站5-直流牵引变电所6-馈电线7-接触网8-走行轨9-回流线一.城市轨道交通对外部电源的要求1.两路独立的进线电源城市轨道交通作为城市电网的重要电力用户，属于一级用电负荷。
城市轨道交通供电系统的主变电所（或电源开闭所）要求有两路独立的进线电源，这两路电源可以来自城市电网的不同变电所，也可来自城市电网的同一变电所的不同母线。
主变电所进线电源应至少有一路为专线电源。
2.每路进线电源的容量应满足所内全部一、二级负荷的要求。
3.两路电源应分列运行，互为备用，当一路电源发生故障时，另一路电源不应同时受到损坏，由另一路电源保证对城轨供电系统供电。
4.为了便于运营管理和减少损耗，外部电源点应尽可能地靠近城市轨道交通线路。
二.外部电源系统的组成外部电源系统由发电厂、电力网组成，而电力网由各种电压等级的输、配电线路和变（配）电站（所）组成。
发电厂（站）是电能的来源。
按其利用的能源的不同可以分为火力发电厂、水力发电厂、原子能发电厂以及风力、地热、太阳能和潮汐发电厂等等。
供变电技术
一、填空
1．导体，绝缘介质，导体
2．增强电弧的因素作用的结果，我们称为游离，而削弱电弧的因素作用的结果，我们称为去游离。
3．我国牵引供电系统为工频单相交流制供电制式
4电气主结线设计一般分为以下几个阶段：方案论证和确定、初步设计、施工设计。
5、在变电所中，一般装设两类电气参数表计：测量监视仪表和计量仪表。
二、名词解释
1、分区所：交流电气化铁道上为了增加供电的灵活性，提高运行的可靠性，在两个牵引变电所的牵引供电区间加设分区所
7、高压断路器：又称高压开关，它不仅可以切断或闭合高压电路中的空载电流和负荷电流，而且当系统发生故障时，通过继电保护装置的作用，切断过负荷电流和短路电流。
它具有相当完善的灭弧结构和足够的断流能力。
8、一次设备：是用于完成电能变换、输送、分配等功能的设备，如高压开关、输电线路、母线、避雷器等，可以用一句话来理解：接触高电压的电气设备。
9、母线是从变电所的变压器或配电所的电源进线到各条馈出线路之间的电气主干线，它起着从电源接收电能和给各馈出线分配电能的作用。
母线的作用是汇集、分配和传送电能。
10、 GIS ：是指六氟化硫封闭式组合电器，国际上称为“气体绝缘金属封闭开关设备”, 它将一座变电站中除变压器以外的一切设备，包括断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线、电缆终端、进出线套管等，经优化设计有机地组合成一个整体
三、简答题
1、答①答：1）单母线接线的优点：结构简单、清晰、设备少、投资小、运行操作方便且有利于扩建。
隔离开关仅在检修电气设备时作隔离电源用，不作为倒闸操作电器。
从而避免因用隔离开关进行大量倒闸操作而引起的误操作事故。
特点：1）结线简单、设备少、投资省；2）母线失效，检修母线、断路器和隔离开关都会造成不同范围的停电。
因此，这种接线只适用于小容量和用户对供电可靠性要求不高的发电厂或变电所中。
2）双母线接线，它有两组母线，一组为工作母线，一组为备用母线。
两组母线之间通过母线联络断路器（简称母联断路器）连接。
采用两组母线后，使运行的可靠性和灵活性大为提高，其特点如下：（1）运行方式灵活。
（2）检修母线时，电源和出线都可以继续工作，不会中断对用户的供电。
这种接线适用于大容量和用户对供电可靠性要求高的发电厂或变电所中。
②单母线分为单母线无分段、单母线有分段、单母线分段带旁路母线等形式
2、电力牵引供电系统与电力系统有什么关系？
答：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、变压或换流后，向电力机车负荷提供所需电流制式（交流或直流）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、牵引网、分区所、开闭所等部分组成；
3、变电所中对一次设备有哪些控制方式？各有什么特点和应用场合？
答：按执行地点不同，可分为就地控制、距离控制和远动控制三种控制方式。
1）就地控制：即在一次电气设备安装地点进行直接控制，断路器等位置信号也在配电间隔上显示。
仅适用于交流10kV及以下的电气设备。
2）距离控制：即在主控制室内对变电所的一次电气设备集中进行控制，监测仪表和开关位置信号、中央信号以及继电保护装置等也都配置在主控室的屏台上，便于监视和管理运行。
距离控制按其实现方法的不同分为：一对一的分别控制方式和集中选控方式。
距离控制是目前牵引变电所的主要控制方式。
3）远动控制即在远离变电所的调度端对变电所的电气设备进行控制。
4、请简单叙述电气主结线设计应遵循的主要原则
答：（1）应以批准的设计任务书为依据，以国家经济建设的方针政策和有关部委的技术政策、技术规范和规程为准则，结合工程具体特点和实际调查掌握的各种基础资料，进行综合分析和方案研究。
（2）主结线设计与整个牵引供电系统方案、电力系统对电力牵引供电方案密切相关，应通过供电系统计算进行全面的综合技术经济比较，确定牵引变电所的主要技术参数和各种技术要求。
（3）根据供电系统计算结果提供的各种技术参数和有关资料，全面考虑对主结线的基本要求，做出综合分析和方案比较，以期设计合理的电气主结线。
（4）新技术的应用对牵引变电所主结线结构和可靠性等方面，将产生直接影响，按具体情况深入分析研究和考虑。
5、答：①相同点：都是接通或断开电路的开关设备。
作用是：正常工作情况下可靠地接通或断开电路；在改变运行方式时进行切换操作；当系统中发生故障时迅速切除故障部分，以保证非故障部分的正常运行；在设备检修时隔离带电部分，以保证工作人员的安全。
不同点： 1．断路器有灭弧机构，不仅能接通或断开负荷电流，而且还能断开短路电流。
2. 隔离开关没有灭弧装置，只有明显隔开的触点结构，是一种主要用于检修时隔离电压或运行时进行倒闸操作的开关电器，只有在断路器断开时才能进行操作。
3. 熔断器容量小，每次熔断后须停电更换熔件才能再次使用，只能用来断开短路电流或过负荷电流。
4. 负荷开关能在正常情况下开断和关合工作电流的开关电器，也可以开断过负荷电流，但不能开断短路电流。
因此，一般情况下要与熔断器配合使用。
②答：高压断路器按安装地点可分为屋内式和屋外式两种；按所采用的灭弧介质可以分为四种：（1）油断路器（2）压缩空气断路器（3）真空断路器（4）六氟化硫断路器
1）油断路器。
以绝缘油为灭弧介质，结构简单，制造方便，便于在套管上加装电流互感器，配套性强。
使用较少了。
2）六氟化硫断路器。
以SF6为灭弧介质，结构简单，工艺及密封要求严格，对材料要求高；体积小、重量轻；用于封闭式组合电器时，可大量节省占地面积。
3）压缩空气断路器。
以空气为灭弧介质，结构复杂，工艺和材料要求高；需要装设专用的空气压缩系统。
用于110KV以上电力系统。
4）真空断路器。
以真空为灭弧介质，灭弧室材料及工艺要求高；体积小、重量轻；触头不易氧化；灭弧室的机械强度比较差，不能承受较大的冲击振动。
目前在我国，真空断路器主要应用在35kV及以下电压等级的配电网中。
