《电气化铁道供电专业》教学计划

《电气化铁道供电系统与设计》课程设计指导手册兰州交通大学自动化学院电气工程系2009-6-18电气化铁道供电系统与设计课程设计学院：自动化学院适用专业：电气工程及其自动化课程设计名称：电气化铁道供电系统课程设计课程代码：0508941学分数：1 学时数：16一、课程设计目的本课程设计是学生在学完《电气化铁道供电系统与设计》课程之后、进行的一个综合性的教学实践环节。

通过本课程设计一方面使学生获得综合运用学过的知识进行牵引变电所主接线设计和电气设备选型的基本能力，另一方面能稳固与扩大学生的电气综合设计知识，为毕业设计做准备，为后续课程的学习及今后从事科学研究、工程技术工作打下较坚实的基础。

通过本课程设计，学生能运用电气基础课程中的基本理论和实践知识，正确地解决牵引变电所的电气主接线设计等问题。

通过牵引变电所的电气主接线设计的训练，提高电气设计能力，学会使用相关的手册及图册资料：1、掌握牵引变压器容量计算的基本方法能够根据牵引负荷的大小正确计算牵引变压器的计算容量、校核容量和安装容量。

2、掌握牵引变电所110kV侧主接线设计的基本方法能够根据牵引变电所在牵引供电系统中的重要性，正确在电气主接线的四种接线形式中进行选择，做出110kV侧主接线的设计。

3、掌握牵引变压器型号选择的基本方法能够根据变压器的容量和牵引网向电力机车的供电方式正确选择牵引变压器的型号。

4、掌握牵引变电所馈线侧主接线设计的基本方法能够根据牵引变电所向接触网的供电方式，正确进行馈线数目、备用方式和接线形式的和设计。

5、掌握牵引变电所主接线中电气设备选型的基本方法能够正确对主接线中电气设备某两种，如：断路器，隔离开关，电流互感器，电压互感器，避雷器，自用电变压器，地方负荷用变压器等进行正确选型。

二、课程设计的要求学生要按照课程设计指导书的要求，根据题目所给原始参数进行设计。

本课程设计的基本步骤是：1、分析问题及解决方案框架确定2、牵引变压器容量计算正确进行牵引变压器的计算容量、校核容量和安装容量的计算。

电气化铁道供电系统与设计课程设计报告班级:学号:姓名:指导教师:年月日一、题目某牵引变电所位于大型编组站内, 向两条复线电气化铁路干线的两个方向供电区段供电, 已知列车正常情况的计算容量为27000 kV A(三相变压器), 并以10kV电压给车站电力照明机务段等地区负荷供电, 容量计算为2700 kV A, 各电压侧馈出数目及负荷情况如下: 25kV回路(1路备): 两方向年货运量与供电距离分别为, , 。

10kV共4回路(2路备)。

二、供电电源由系统区域变电所以双回路110kV输送线供电。

本变电所位于电气化铁路的首端, 送电线距离30km, 主变压器为SCOTT接线。

三、题目分析及解决方案框架确定2.1.选题背景、负荷分析和原始数据在保证电气化铁道供电安全可靠的同时, 也要求供电设备最经济的利用, 因此选择合适容量的变压器是很有现实意义的。

本文在这方面对已有的计算公式进行了分析, 并提出了一个较为准确的变电所有效电流公式, 说明在某些情况下机组的选择必须进一步考虑实际的运行情况。

牵引变电所是电气化铁路牵引供电系统的核心部分, 它的主要任务是将电力系统输送来的三相高压电变化成适合电力机车使用的电能。

而电气主接线反映牵引变电所设施的主要电气设备以及这些设备的规格、型号、技术参数以及连接方式。

通过电气主接线可以了解牵引变电所设施的规模大小、设备情况。

由上述资料可知, 本牵引变电所担负着重要的牵引负荷供电任务（一级负荷）, 馈线数目多、影响范围广, 应保证安全可靠的供电。

10KV地区负荷主要为编组站自动化驼峰、信号自动闭塞、照明及其它自动装置等, 应有足够的可靠性。

2.2.牵引变压器台数和容量的选择牵引变压器是牵引供电系统的重要设备, 其容量大小关系到能否完成国家交给的运输任务的问题。

从安全运行和经济方面来看, 容量过小会使牵引变压器长期过载, 将造成其寿命缩短, 甚至烧毁；反之, 容量过大将使牵引变压器长期不能满载运行, 从而造成其容量浪费, 损耗增加, 使运营成本增大。

铁路变配电技术课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握铁路变配电技术的基本原理和设备功能，理解铁路供电系统的运行机制。

2. 使学生了解铁路变配电系统中涉及的电气参数和计算方法，能够进行简单的电路分析和计算。

3. 让学生掌握铁路变配电设备的操作、维护及故障处理方法。

技能目标：1. 培养学生运用所学知识进行铁路变配电设备操作、检修和维护的能力。

2. 培养学生分析铁路供电系统故障原因，提出合理解决方案的能力。

3. 提高学生在实际工作中运用铁路变配电技术的动手能力和创新能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生热爱铁路事业，树立为铁路事业贡献力量的意识。

2. 培养学生严谨、务实的学习态度，养成良好的学习习惯。

3. 培养学生团队合作精神，提高沟通与协作能力。

课程性质：本课程为铁路供电专业核心课程，以理论教学和实践操作相结合的方式进行。

学生特点：学生具备一定的电气基础知识，对铁路供电系统有一定了解，但对铁路变配电技术掌握不足。

教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力和解决问题的能力。

通过课程学习，使学生能够达到上述课程目标，为将来的铁路供电工作打下坚实基础。

二、教学内容1. 铁路变配电技术概述：介绍铁路变配电技术的基本概念、发展历程和在我国的应用现状。

教材章节：第一章 铁路变配电技术概述内容安排：1课时2. 铁路供电系统及设备：讲解铁路供电系统的组成、工作原理及主要设备的功能、结构。

教材章节：第二章 铁路供电系统及设备内容安排：3课时3. 铁路变配电设备操作与维护：介绍铁路变配电设备的操作方法、维护保养及故障处理。

教材章节：第三章 铁路变配电设备操作与维护内容安排：4课时4. 铁路变配电系统电气参数计算：讲解铁路变配电系统中涉及的电气参数计算方法。

教材章节：第四章 铁路变配电系统电气参数计算内容安排：3课时5. 铁路变配电系统故障分析及处理：分析铁路变配电系统常见故障原因，探讨故障处理方法。

《电气化铁道供电系统》2011教学要点第一章电力系统与牵引供电系统电力系统：电能的生产、输送、分配和使用组成了一个系统，称为电力系统，主要由发电厂、电力网、电能用户组成。

电力网的任务是将电能从发电厂输送和分配到电能用户。

电力网由各种电压等级的输、配电线路和变（配）电站（所）组成。

按其功能常分为输电网和配电网两大部分。

国家规定的电网额定电压分别为(KV)：750、500、330、220、110、60、35、10、6等9个电压等级。

牵引变电所进线电源电压等级主要为110kV，少量采用220kV。

牵引供电系统具有哪些主要特点？由哪几个子系统组成？答：牵引供电系统与一般供电系统相比，具有以下明显特点：(1) 所供负载是一个单相、移动而且是直流的负载。

(2) 供电额定电压为27.5kV(BT)和55kV(AT)，不同于国家电网规定的额定电压。

(3) 供电网不同于电力网，它是通过与电力机车接触而供电，因此又叫接触网。

(4) 具有独特的回流通路(架空回流、轨回流和地回流)。

广义牵引供电系统由：电力系统、牵引变电所、牵引网(接触网、供电线、吸回装置)、电力机车。

狭义的牵引供电系统通常只指牵引变电所和牵引网2大部分。

牵引供电系统的4种电流制：（1）直流制(1500V)，主要用于地铁、矿山等。

（2）低频单相交流制（3）三相交流制（4）工频单相交流制(27.5KV)，我国电气化铁路均采用这种制式。

牵引变电所的4种一次供电方式：（1）一边供电（2）两边供电（3）环形供电（4）辐射供电。

单侧供电方式的可靠性一般比双侧供电方式和环形供电方式要差。

牵引变电所向接触网供电的供电方式：单边供电与双边供电。

第二章牵引变压器及其结线第二章牵引变压器及其结线序号变压器类型输出电压容量利用率对称与否1 单相接线(纯单相单相VV，三相VV量等，60°100%不对称系数1,0.52 三相YN/d11量等，60°75.6%不对称系数0.53 三相不等容量量等，60°94.5%不对称系数0.54 斯科特接线量等，90°92.8%对称5 阻抗匹配平衡型(非阻抗匹配平衡型)量等，90°100%对称三相牵引变压器容量利用率是75.6%，当考虑温度系数kt=0.9时容量利用率可提高到84%容量利用率=定额输出容量/额定容量单相结线在电力系统的电流不对称系数为1，VV结线和三相Y/d结线变压器的不对称系数为0.5。

石家庄新铁轨道交通中专学校电气化铁道供电专业人才培养方案一、专业名称及代码根据《中等职业学校专业目录（2010 年修订）》的规定，电气化铁道供电专业属于交通运输类。

专业代码：080500二、入学要求初中毕业生或具有同等学历者，身体健康，参加中考且分数达到我校要求者即可入学。

三、修业年限三年四、职业面向五、培养目标与培养规格（一）培养目标本专业面向铁路、城市轨道交通及电气施工、供电等企业事业单位，要求学生拥护党的基本路线，具有良好的道德素养和与本专业相适应的文化水平，成长为能够适应电气化铁道供电运行、维护和施工服务的一线需要的技能型人才，同时具有一定的创新和学习能力。

（二）培养规格1、知识结构（1）掌握本专业领域的基础知识；（2）掌握基本的计算机软硬件知识；（3）掌握基本的电路定律和电路分析知识，掌握供电和安全用电知识；（4）掌握一定的工程力学知识；（5）掌握铁路施工用电、建筑供配电系统的基本知识；（6）掌握铁道供电设备的结构、工艺和质量参数方面的知识；（7）掌握电力网、电力调度、变配电站电气设备基本工作原理及运行过程的知识；（8）了解我国电气化铁路的发展现状以及未来发展的方向。

2、能力结构（1）具有一定计算机操作的能力；（2）具有基本的电气识图与制图能力；（3）具有电器元件识别能力，能够识别其参数；（4）具有铁道供电常用元件检测、调试和维修能力；（5）能够阅读铁路系统的相关文献，具有自主查询资料的能力；（6）具有供配电系统的运行和维护能力；（7）具有电力网、变配电所电气设备运监测、保护和检修能力；（8）具有电力调度与电气设备的安装、运行与维护能力；（9）具有电气化铁道接触网系统的运行与维护能力；（10）具有初步的列车检修能力。

3、素质结构（1）具有较强的社会责任感，遵守国家法律法规、行业规范标准，遵章守纪；（2）具有良好的政治思想和职业道德素质，具有敬业奉献精神；（3）具有较强的吃苦耐劳能力，适应艰苦岗位的工作；（4）具有较确切的语言文字表达能力、口头表达能力及基础的英语运用能力，善于沟通；（5）具有良好的组织协调能力、人际交往能力；（6）具有较强的心理素质，用于克服困难；（7）具有良好的身体素质，能适应各种工作条件的需要；（8）具有较强的安全意识、质量意识，能胜任企业生产需要；（9）具有较强的创新意识和创新精神，不断追求技术进步。

电气化铁道供电系统与设计课程设计报告班级：学号：姓名指导教师：评语：1. 题目某牵引变电所丙采用直接供电方式向复线区段供电，牵引变压器类型为110/27.5kV，三相V-v接线，两供电臂电流归算到27.5kV侧电流如表1所示。

表1 已知参数供电臂供电臂长度km端子平均电流A有效电流A 短路电流A 穿越电流A左臂21.9 β238 318 917 206右臂24.7 α184 266 1052 2172. 题目分析及解决方案框架确定在设计过程中，先按给定的计算条件求出牵引变压器供应牵引负荷所必须的最小容量，然后按列车紧密运行时供电臂的有效电流与充分利用牵引变压器过负荷能力，求出所需要的容量，称为校核容量。

这是为确保牵引变压器安全运行所必须的容量。

最后计算容量和校核容量，再考虑其他因素（如备用方式等），然后按实际系列产品的规格选定牵引的台数和容量，称为安装容量或设计容量。

然后再变压器型号的基础之上，选取室外110kV侧母线，室外27.5kV侧母线以及室外10kV侧母线的型号。

三相V,v结线牵引变压器是近年新研制的产品，它是将两台容量相等或不相等的单相变压器器身安装于同一油箱内组成的。

三相V-v结线牵引变电所中装设两台V，v 结线牵引变压器，一台运行，一台固定备用。

三相V-v结线牵引变电所不但保持了单相V-v结线牵引变电所的牵引变压器容量得到充分利用，可供应牵引变电所自用电和地区三相负载，主接线较简单，设备较少，投资较省，对电力系统的负须影响比单线小，对接触网的供电可实现双边供电等优点，最可取的是，解决了单相V-v结线牵引变电所不便于采用固定备用及其自动投入的问题。

考虑到V-v接线中装有两台变压器的特点，在确定110kV侧主接线时我们采用桥形接线。

按照向复线区段供电的要求，其牵引侧母线的馈线数目较多，为了保障操作的灵活性和供电的可靠性，我们选用馈线断路器100%备用接线，这种接线也便于故障断路器的检修。

教学设计图1 接触网检修工教材根据接触网检修工的典型工作任务，结合该教材的具体内容，经学校专业课教师团队二次开发，转化为适合我校电气化铁道专业学生学习的一体化课程学习任务，而《接触网设备定位装置的检修》则是其中第三个学习任务。

本次所选取该微任务是定位装置的检修（如图2所示），根据《接触网安全工作规程》、《接触网运行检修规程》和接触网工一次性作业流程，结合定位装置的检修标准，通过检修和调整使定位装置结构高度、定位线夹、定位器坡度、定位环位置、定位器偏移以及螺栓等符合要求。

图2 一体化课程学习任务及微任务来源（三）典型性分析1. 所选微任务典型性强，确保电力机车受电弓受电良好。

接触网是电气化铁路的三大元件之一。

接触网是向列车供电的输电线路，是电气化铁路的基础设施。

如果接触网停电或出现故障，将影响列车正常运行，所以做好电气化铁路接触网设备维修、维护、保养至关重要。

接触网设备中定位装置的功能是负责固定接触线位置，使接触网始终在受电弓滑板的工作范围内良好取流，保证接触线与受电弓不脱离，避免脱弓造成事故，确保电力机车正常运行。

2.所选微任务有助于提升学生综合能力，培养精益求精、注重安全的工匠精神。

本次所选学习任务在一体化课程基础之上，开展定位装置的检修任务，具有较强的技术代表性，学生通过本学习任务的实践可以胜任接触网检修工中对于接触网定位装置的检修任务，使电力机车受电弓滑板在运行中与接触线良好的接触取流。

在任务实施的过程中，根据接触网工一次性作业流程，将工作过程转为一体化学习过程（如图3），使学生养成“学习就是工作”的思想意识。

图3 工作过程转化为学习过程参照“全国铁道行业职业技能大赛”展开教学，力争将大赛标准转化为课程标准，通过任务驱动和角色扮演等多种教学发放，进一步激发学生学习热情，有利于增强学生对接触网检修工岗位职责认知。

通过接触网检修动手实践结合检修作业程序的标准和规范，使检修程序规范化、标准化，不仅提升学生动手实践能力，同时实现检修作业的知识迁移，为学生以后走向工作岗位打下良好的专业技术基础。

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通过学习，使学生具有良好的政治素质和道德素养，热爱祖国，具有正确的人生观，养成良好的社会公共道德和职业道德。

掌握本专业必备的数学、外语、计算机应用等文化基础知识；掌握计算机操作和用于分析设计电路的计算机工具软件的使用方法；毕业后能运用所学理论知识和技能，在轨道交通企业、铁路局、有自备铁路的大型生产企业、轨道交通电气化设备生产企业，从事电力调度、供配电设备生产调试检修、变电所值班等具体工作，核心岗位为接触网工、变电站值班员、电力线路工、电气试验工、维修电工。

二、培养规格1．知识结构基本知识（1）具有一定的社会科学和人文知识；（2）具有本专业必需的电工、电子技术基础理论知识；（3）具有本专业必需的机械和电气的基础知识；（4）具有可编程序控制器应用的基础知识；（5）具有供配电技术的基础知识；（6）具有接触网施工与维护的基本知识；（7）具有变电所运行与维护的基本知识；（8）具有必要的电气化铁道相关设备的维护与轨道交通运营的基本知识。

专业知识（1）具有供用电技术及电气设备的控制、运行及维护专业知识；（2）具有牵引变配电、接触网施工运营维护、高电压试验及电力线路施工专业知识；（3）具有牵引变电所运行与维护的专业知识；（4）具有高压电气设备测试的专业知识。

中央财政支持高等职业学校专业建设发展建设方案专业名称电气化铁道技术专业代码520202 学校名称黑龙江交通职业技术学院学校代码14053 学校举办单位齐齐哈尔市人民政府学校所在地黑龙江省（省份）齐齐哈尔市（地市）2011 年10 月10 日目录一、专业建设基础 (4)（一）社会需求 (4)（二）专业基础 (2)二、专业发展与人才培养目标 (4)（一）专业定位与办学思路 (4)（二）人才培养目标 (5)（三）建设目标 (5)三、建设内容与改革举措 (6)（一）校企合作、工学结合运行机制建设 (6)（二）探索系统培养，推进中高职衔接 (8)（三）基于工作过程的课程体系建设 (10)（四）实践教学改革及教学条件建设 (13)（五）专兼结合的专业教学团队建设 (14)（六）多方参与的人才培养质量评价体系建设 (19)四、绩效指标 (21)（一）人才培养模式和课程体系更贴近市场需求 (21)（二）校内外实训基地更加完善 (21)（三）专兼结合师资队伍整体素质得到显著提高 (21)（四）社会服务能力显著提高 (21)（五）人才培养质量评价体系更加完善 (21)五、保障措施 (22)（一）组织保障 (22)（二）人员保障 (22)（三）经费保障 (22)（四）政策保障 (22)六、经费预算 (24)七、建设进度 (26)中央财政支持高等职业学校专业建设发展电气化铁道技术专业建设方案一、专业建设基础（一）社会需求1、铁路行业发展需求电气化铁路建设是我国铁路及城市轨道交通的发展重点。

根据国家《中长期铁路路网规划》，到2020年，全国铁路营业里程将超过12万公里，其中复线率和电气化率均达到50%以上，电气化铁路总里程将由现在的3万多公里增至6万多公里。

城市轨道交通方面，我国40多个百万人口以上的大城市中，已有28座城市获批建设地铁。

近五年，城市轨道交通规划建设的线路达55条之多，长约1700公里，总投资超过8000亿元。

《铁道概论》项目8电气化铁路供电电气化铁路供电是指使用电力替代传统的蒸汽或柴油机械以提供动力，使列车运行更加高效、环保和经济。

本文将对电气化铁路供电进行详细的介绍，并分析其优点、挑战和发展前景。

一、电气化铁路供电的原理和组成部分电气化铁路供电的基本原理是通过接触网和供电系统将电能输送到列车上，供给电力机车或电力动车组。

电能的输送和利用过程需要接触网、变电所、继电保护系统、配电系统和动力机车/电力动车组等多个组成部分进行协调工作。

1.接触网：接触网是电气化铁路供电系统的主要组成部分，它由架空电缆和接触线构成。

接触线通过电气连接将电能传输到机车/动车组的受电弓上，以提供动力。

2.变电所：变电所是将高压输电线路中的交流电转换为适合列车使用的直流电的设施。

变电所负责电能的转换、配电和监控等工作。

3.继电保护系统：继电保护系统用于监控和保护电气化铁路供电系统的运行。

它能够检测系统中的异常，并及时采取措施防止事故的发生。

4.配电系统：配电系统将变电所产生的电能传输到不同区段的铁路线路上，以满足列车的供电需求。

5.动力机车/电力动车组：动力机车或电力动车组是电气化铁路供电系统的最终受益者，它们通过接触线和受电弓将电能转化为机械能，驱动列车行驶。

二、电气化铁路供电的优点电气化铁路供电相比传统的蒸汽或柴油机械具有以下优点：1.节能环保：电气化铁路供电可以大大减少对化石燃料的依赖，降低对环境的污染。

采用清洁能源供电有助于减少温室气体排放，对缓解气候变化具有积极作用。

2.高效便捷：电气化铁路供电改善了列车的运行效率和可靠性。

电力驱动系统响应迅速，加速性能好，能够更好地满足列车运行的需求，同时减少了动车组的机械磨损和维护成本。

3.运行成本低：电力供电的运营成本相对较低，电力机车和电力动车组的能耗较低，维护成本相对较少。

这也有助于降低铁路运输的经营成本，提高铁路运输的竞争力。

三、电气化铁路供电面临的挑战电气化铁路供电在实施过程中也面临一些挑战：1.基础设施投资大：电气化铁路供电需要大规模的基础设施建设投资，包括接触网、变电所、配电系统等。