牵引变电所基本知识

1、XXX 供电段教育培训教材牵引变电所基本知识2012 年目录第一章电力牵引供电系统组成 4一、牵引变电所 4二、分区亭 4三、开闭所 5四、 AT 所（自耦变压器站） 6五、牵引网供电方式的分类： 6第二章牵引变电所的设备及电气接线 7一、牵引变电所的设备 7二、牵引变电所的电气接线 7第三章牵引变压器 8一、牵引变压器概述 8二、变压器的工作原理 9三、牵引变压器的组成 10四、变压器的技术参数 11五、变压器的巡视及检查项目 13第四章高压断路器 15一、高压断路器的分类： 15二、高压断路器主要结构 16三、高压断路器的主要技术参数 16四、真空断路器的主要特点： 17第五章高压隔离开关

2、 18一、隔离开关的结构： 18二、隔离开关的分类： 19三、隔离开关的主要用途： 19四、隔离开关操作注意事项 20第六章互感器 22一、电压互感器 22二、电流互感器 23三、互感器立即停运条件 24第七章 电容器、电抗器 25一、高压电容器 25二、电抗器 26三、并联电容补偿装置 27第八章 接地装置 28一、工作接地 29二、保护接地 29三、保护接零 29四、防雷接地 29第九章 牵引变电所电气主接线 30一、牵引变电所的 110KV侧主接线 30二、27.5KV （或 55KV）侧主接线32三、牵引变电所类型 33第十章 牵引变电所的二次接线 34第十一章高压配电装置 35一、对

3、配电装置的基本要求 35二、配电装置的形式及其特点 35第十二章牵引变电所保护的概述 37一、变电所继电保护及自动装置 37二、继电保护的种类 39第十三章牵引变电所保护种类 39一、主变压器保护 40二、主变压器及备用电源自动投切装置 42三、动力变压器保护 42四、馈线保护 42五、并联补偿装置的保护 45六、牵引变电所保护种类列表 46第一章 电力牵引供电系统组成用电能做为铁路运输动力能源的牵引方式称为电力牵引。 电气化铁路沿线设置一套完善的、不间断地向电力机车供电的设备， 通常将这种完整的、 可靠的工作系统称为电力牵引供电系统。电力牵引供电系统由地方发电厂、 110KV 高压输电线、

4、牵引变电所、馈电线、接触网、轨地回流线等组成。在电气化铁路沿线，为了保证可靠供电、检修方便，每隔一定的距离就会分布着具有一定功能的所亭， 有牵引变电所、 分区亭、开闭所、 AT 所组成。一、牵引变电所牵引变电所是电气化铁路的心脏，其作用是将110KV （ 220KV ）三相交流电变换成27.5（或55） KV 单相工频交流电，并供给电力牵引网和电力机车， 此外， 有少数牵引变电所还需担负10KV 动力负荷。所以，牵引变电所具有三个主要功能：接受三相电能；降压分配电能；减相以单相馈出供给牵引网。二、分区亭在电气化铁道上， 为了提高运行可靠性， 增加供电工作的灵活性， 在相邻变电所供电的相邻两供电

5、分区的分界处常用分相绝缘器断开， 若在断开处设置开关设备和相应的配电装置， 则组成分区亭。在复线电气化区段，分区亭的主要功能：（ 1 ）使同一供电臂上的上、下行接触网并联工作或单独工作。 当并联工作时， 分区亭内的断路器闭合以提高接触网的末端电压；单独工作时，断路器打开。（ 2 ）同一供电臂上的上、下行接触网（并联工作）发生短路事故时， 由牵引变电所相应的馈线断路器和分区亭中的断路器配合动作，切除事故区段，缩小事故范围。非事故区段仍可正常供电。（ 3 ）当某牵引变电所全所停电时，可闭合分区亭中的越区隔离开关，有相邻牵引变电所向停电牵引变电所进行越区供电。总之，分区亭的作用是：对单线牵引网，使两

6、相邻供电臂单独工作或实现越区供电。 对双线牵引网， 使上、 下行接触网并联，提高末端电压，缩小事故范围和必要时的越区供电。三、开闭所在远离牵引变电所的大宗负荷，如枢纽站、电力机务段、站场等需要多条馈电线向这些接触网分组供电时， 一般采取建立开闭所的办法进行解决。所谓开闭所， 是指不进行电压变换而用开关设备实现电路开闭的配电所， 一般有两条进线， 然后多路馈出向枢纽站场接触网各分段供电。 进线和出线均经过断路器，以实现接触网各分段停、 供电灵活运行的目的。 又由于断路器对接触网短路故障进行保护，从而可以缩小事故停电范围。其作用是增加馈线数目，将主线接触网与分支接触网分开， 缩小事故范围，提高供电

7、可靠性，保证枢纽站、站场装卸作业和 接触网分组检修的灵活性和安全性；降低牵引变电所的复杂程 度。还可实现上下行纽接，保证在事故情况下供电，正常情况下 纽接有利于改善牵引网电压水平，降低电能损失。四、AT所（自耦变压器站）牵引网采用AT供电方式时，在铁路沿线每隔10km左右设置 一台自耦变压器相应的配电装置，该设置处所称做 AT所。其作 用是提高供电能力。五、牵引网供电方式的分类：1、按分区运行状态：单边供电、双边供电。2、按设备类型分类：直接供电方式、BT （吸流变压器）供电方式、AT （自耦变压器）供电方式。知识点一、电力牵引、电力牵引供电系统；知识点二、牵引变电所及其主要功能；知识点三、分

8、区亭、开闭所、AT所。复习思考题1、什么是发电厂、变电所、电力系统和电力网?2 、变电所分哪些类型?3、牵引变电所中常用的额定电压有哪些？4、牵引供电系统有哪几部分构成？其作用是什么？5、牵引供电的方式有哪几种？分别具有什么特点？第二章 牵引变电所的设备及电气接线一、牵引变电所的设备牵引变电所中， 直接生产、 输送和分配电能的设备称为一次设备。牵引变电所一次设备主要有：牵引变压器、断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、自用电变压器、母线、避雷器、电抗器、电容器、接地装置等。牵引变电所中，对一次设备的工作进行控制、保护、监测和测量的设备称为二次设备。二、牵引变电所的电气接线牵引变电所（ 包括

9、分区亭、开闭所、 AT 所等 ） ，为了完成接受和分配电能的工作， 设备按照一定的顺序连接组成。 其电气接线可分为两大部分：一次接线（ 主接线 ） 和二次接线。主接线是指牵引变电所内一次主设备（ 即高压、 强电流设备）的联接方式，也是变电所接受电能、变压和分配电能的通路。其功能为： 它反映了牵引变电所的基本结构和功能； 运行中表明电能的输送和分配关系、一次设备的运行方式。主接线是根据变电所的容量规模、性能要求、电源条件及配 电出线的要求确定的，电气主接线应在电路转换、设备检修、事 故处理等情况下，保证向牵引负荷可靠供电。二次接线是指牵引变电所内二次设备 （即低电压、弱电流的 设备）的联接方式。

10、其作用是对主接线中的设备工作状态进行控 制，监测、测量以及实现继电保护与远动化等。二次接线对一次 主设备的安全可靠运行起着重要作用。知识点一、变电所内一次设备、一次接线；知识点二、变电所内二次设备、二次接线复习思考题1、什么是变电所的电气主接线？与二次接线有什么区别？第三章牵引变压器一、牵引变压器概述牵引变电所内的变压器，根据用途不同，分为主变压器（牵引变压器）、动力变压器、自耦变压器（AT）、所用变压器几种； 根据接线方式不同，又有单相变压器、三相变压器、三相 -二相 变压器等。尽管变压器的类型、容量、电压等级千差万别，但其基本原理都是一样的，其作用都是变换电压，传输电能，以供给不同的电负荷

11、。主变压器： 是牵引变电所内的核心设备， 担负着将电力系统供给的110KV或220KV的三相电源变换成适合电力机车使用的27.5KV 的单相电。由于牵引负荷具有极度不稳定、短路故障多、谐波含量大等特点，运行环境比一般电力负荷恶劣的多， 因此要求牵引变压器过负荷和抗短路冲击的能力要强， 这也是牵引变压器区别于一般电力变压器的特点。动力变压器： 一般是给本所以外的非牵引负荷供电， 电压等级一般为110或55KV/10KV,容量从几十至几千 KVA不等。自耦变压器（AT）:是AT供电的专用变压器，自身阻抗很小， 一般沿牵引网每1020km设一台，用以降低线路阻抗，提高网 压水平及减少通信干扰。所用变

12、压器（ 又称自用电变压器） ： 是给本所的二次设备、 检修设备以及日常生活、照明负荷供电的设备，电压一般为 27.5 或10/0.4KV或27.5或10/0.23KV，容量从几十至几百 KVA等。二、变压器的工作原理变压器是根据电磁感应原理， 将交流电的电压和电流升高或降低而使其频率保持不变的电能转换设备。 即是一种按电磁感应 原理工作的电气设备。 我们把变压器接电源的一侧叫一次侧， 也叫原边；一次侧线圈叫一次线圈，也叫原线圈。把变压器接负载的一侧叫二次侧，也叫副边；二次侧线圈叫二次线圈，也叫副线 圈。三、牵引变压器的组成牵引变压器主要部件：铁芯，一、二次线圈，油箱，高、低压绝缘套管，油枕，分

13、接开关，呼吸器，防爆管，散热器，瓦斯继电器，温度计等部分组成。（ 1 ）铁芯：是变压器最基本的组成部分之一，它由硅钢片叠装而成，变压器的一、二次线圈都绕在铁芯上。（ 2 ）线圈：用铜线或铝线绕成圆筒形的多层线圈，有一次侧线圈和二次侧线圈， 都绕在铁芯柱上。 导线外边用纸或纱布等绝缘。（ 3 ）油箱：是变压器的外壳，内部充满变压器油，使铁芯与线圈浸在变压器油内。变压器油的作用是绝缘与散热。（ 4 ）绝缘套管：变压器各侧引线必须使用绝缘套管，为了线圈的引出线从油箱内引到油箱外， 使带电的引线穿过油箱时与接地的油箱绝缘。绝缘套管有纯瓷和充油等不同种类。（ 5 ）油枕：变压器油因温度变化会发生热胀冷缩

14、现象，油面也将随温度变化而上升或下降。 油枕的作用就是储油与补油， 使油箱内保证充满油， 同时油枕缩小了变压器与空气的接触面， 减少油的劣化速度。油枕侧面的油位计，还可以监视油的变化。（ 6 ）呼吸器：油枕内空气随变压器油的体积膨胀或缩小，排出或吸入的空气都经过呼吸器。呼吸器内装有干燥剂（硅胶）来吸收空气中的水分，过滤空气，从而保持油的清洁。（ 7 ）防爆管：现多用压力释放器替代，装于变压器顶盖上。变压器内部故障时， 油箱内温度升高， 产生大量气体， 压力也增大，油和气体便冲破防爆管口薄膜向外喷出， 防止变压器油箱爆炸或变形。（ 8 ）散热器：当变压器上层油和下层油产生温差时，通过散热器形成油

15、的对流，经散热器冷却后流回油箱以降低变压器温度。为提高冷却效果可采用风冷、 强迫油循环风冷、 强迫油循环水冷等措施。牵引变压器多采用风冷式，在散热器框内，装上冷却风扇，以加速散热器内油的冷却。（ 9 ）瓦斯继电器：装在油箱与油枕的连接管上。当变压器内部严重故障时，接通跳闸回路；当变压器内部不严重故障时，接通信号回路。瓦斯保护是变压器内部故障的主保护。（ 10 ）温度计：用来测量油箱里上层油温，监视变压器是否正常运行。四、变压器的技术参数变压器的额定容量（Pe） 、额定电压（Ue） 、额定电流（ Ie） 、变比额定容量（Pe）指变压器在厂家铭牌规定的条件下，在额定电压、电流连续运行时所输送的容量

16、。单位为千伏安（ kVA ） 。计算公式是：三相变压器Pe=Ue Ie COS单相变压器Pe=Ue Ie额定电压 （ Ue） 指变压器长时间运行时能承受的工作电压。额定电流（ Ie ）指变压器在额定容量下，允许长期通过的电流。变比即变压器电压比， 指变压器各侧的额定电压比。 如：变压器的变比为 110千伏 27.5千伏， 就说明一次额定电压为 110千伏，二次额定电压为 27.5千伏。变压器在图纸中的符号是用字母“ B ”表示。变压器的连接组别： 为了表明三相变压器两侧线电压的相位关系，将变压器接线分为若干组，称为连接组别。按时钟方式一般以变压器一次侧的线电压的向量做长针，固定在 12 点钟，

17、以二次侧线电压向量做短针（时针） ，其所指的点数，即为该组别的标号。变压器并列运行必须满足的条件是：（ 1）连接组别相同；（ 2）一、二次侧额定电压分别相等（变比相等） ；（ 3）阻抗电压相等。当不符合并列条件时会引起的后果：（ 1） 、连接组别不同时，各台变压器二次线电压相位不同，至少相差 30 度，由于存在这个相位差，将产生很大的电压差，这个电压差将在线圈中产生很大的环流，会使变压器严重损伤，甚至烧坏。因此连接组别不同的变压器绝对不能并联。（ 2 ） 、 变比不等的变压器并联时，其二次侧线圈感应的电势不等，会产生电势差，变压器二次线圈间也将有环流存在，因此要求并联变压器的变比相等。（ 3）

18、 、 两台阻抗电压不等的变压器并联时，阻抗电压大的负载分配少。 当这台变压器满载时， 另一台阻抗电压小的变压器就要过载，因而要求并联变压器阻抗电压相等。五、变压器的巡视及检查项目1、变压器除巡视一般项目外，还应注意以下几点：（ 1）防爆管口薄膜应无破裂，密封良好；（ 2）呼吸器内应无油，干燥剂颜色应正常；（ 3）冷却装置、风扇电机应齐全，运行正常；（ 4）回流线要连接良好，零序系统设备应无异常。2、主变压器的特殊检查项目：（ 1 ）大风时，检查变压器高压引线接头有无松动，变压器顶盖及周围有无杂物可能吹上设备。（ 2）雾天、阴雨天应检查套管瓷瓶有无电晕、闪络、放电现象。（ 3 ）雷雨、暴雨后应检

19、查套管瓷瓶有无闪络、放电痕迹，避雷器及保护间隙的动作情况。4）下雪天应检查套管积雪是否溶化，并检查其溶化速度。（ 5）夜间应检查套管引线接头有无发红、发热现象。（ 6 ）大修及新安装的变压器投运后几小时应检查散热器排管的散热情况。（ 7）天气趋冷应检查油面的下降情况。（ 8）瓦斯保护动作时要对变压器进行全面检查。（ 、 变压器出现下列情况之一者，立即将其切除：（ l ）变压器音响很大且不均匀或有爆炸声；（ 2）油枕或防爆管喷油；（ 3 ）冷却及油测量系统正常，但油温较平常相同条件下运行时高出 10 摄氏度以上或不断上升时；（ 4）套管严重破损或放电；（ 5）由于漏油致使油位不断下降或低于下限；

20、（ 6）油色不正常或油内有碳质等杂物；（ 7）变压器着火；（ 8）重瓦斯保护动作；（ 9）由于变压器内部故障引起差动保护动作。知识点一、牵引变压器种类、作用；知识点二、变压器工作原理、组成；知识点三、变压器技术参数；能力点一、变压器巡视和检查项目；能力点二、变压器异常时应采取的措施。复习思考题1、你所在的变电所主变额定容量、电压、电流和变比各是多少?2、你所在的变电所中变压器有几类？其用途是什么？3、变压器各主要部件的作用各是什么？第四章高压断路器高压断路器又叫高压开关， 它是变电所的重要设备之一。 断 路器具有灭弧功能，可切断或闭合高压电路的空载电流与负荷电 流。在系统发生故障时，与保护装置

21、、自动装置配合，迅速切断 故障电流，减小停电范围，防止事故扩大，实现自动重合闸，减 少故障停时，保证供电可靠性。一、高压断路器的分类：1、按灭弧原理，灭弧介质不同可分为：(1)油断路器(包括多油断路器与少油断路器)；(2)空气断路器；(3)磁吹断路器；(4)真空断路器；(5)六氟化硫断路器。2、按操作机构性质可分为:（ 1）电动操作机构断路器；（ 2）液压操作机构断路器；（ 3）气动操作机构断路器；（ 4）弹簧储能操作机构断路器；（ 5）手动操作机构断路器。3、按安装地点可分为：（ l ）户内式断路器；（ 2）户外式断路器；（ 3）防爆式断路器。高压断路器在图纸中的符号是用字母DL 表示。二、

22、高压断路器主要结构高压断路器主要结构大体分为：导流部分、灭弧部分、绝缘部分、操作机构部分、框架支持和固定部分。当高压断路器切断电路时， 触头虽已分开， 但电流靠触头间的电弧维持， 电路仍处于接通状态， 电弧产生的高温会烧损触头，使其附近的绝缘遭到破坏， 电弧长久不熄， 还会引起断路器爆炸。因此断路器装有灭弧装置，以达到灭弧的目的。三、高压断路器的主要技术参数（ 1）额定电压U N断路器正常、 长期工作的电压称为额定电压。 一般指线电压。UN 的大小主要决定于断路器的绝缘。（ 2）额定电流IN在标准环境温度下， 电气设备长期通过的、 发热不超过允许值的最大负荷电流称为额定电流。（ 3）额定断流容

23、量：表示断路器的开断能力。（ 4 ）分闸时间：在额定操作电压或压力下，从断路器分闸线圈带电开始至三相电弧完全熄灭为止，这段时间称为分闸时间。（ 5 ）合闸时间：在额定操作电压或压力下，从断路器合闸线圈通电开始至主触头刚接触为止，这段时间称为合闸时间。四、真空断路器的主要特点：真空断路器是利用真空做为灭弧与绝缘介质的， 其优点主要有以下四点。（ 1 ）真空断路器利用真空扩散灭弧，有很高的断流能力（又称为自然灭弧方式） ， 断路器处于分闸位置时， 若触头间发生击穿，无论何时都具有与断路器分闸时相同的开断能力。 所以发展性故障与多次雷击的情况对真空断路器不会构成威胁，仍能断开。（ 2 ）真空断路器的

24、电弧电压很低，触头间的电磨损很轻微。只要触头烧损不大于允许的烧损量， 但能满足规定的耐压要求， 断路器则仍然具有开断电弧的能力。（ 3）不产生有害气体，装配容易，维护简单。（ 4 ）灭弧室采用对电弧有强大的电磁推力的触头结构，以驱使电弧高速旋转，防止电弧集中燃烧，迫使电弧在电流自然过零时 熄灭，灭弧室结构具有散热效果好，电场分布均匀，不受其它因 素影响，外形尺寸小的优点。知识点一、高压断路器分类；知识点二、高压断路器技术参数；知识点三、真空断路器的特点复习思考题1、高压断路器的作用是什么？有哪些基本要求？2、高压断路器有哪几类？3、高压断路器主要有哪几部分组成？其作用是什么？4、真空断路器一般

25、采用哪些形式的触头？其作用及原理是什么？第五章高压隔离开关隔离开关因为没有专门的灭弧装置， 所以不能用来接通或切 断负载电流和短路电流， 在分闸状态有明显可见的断开， 在合闸 状态时能可靠通过正常工作电流和额定范围内的短路、故障电 流。在牵引供电系统中用量最多，分布最广、操作最频繁。隔离开关在图纸中的符号是用字母 GK表示。一、隔离开关的结构：隔离开关的本体结构由四部分组成：本体底座、支持绝缘、开断元件（触头、闸刀） 、传动装置。二、隔离开关的分类：（ 1 ）按隔离开关的绝缘支柱数目分三种：即单极、双极、三极隔离开关。（ 2 ）按闸刀的运行方式，可分为水平旋转式，垂直旋转式、摆动式和插入式四种

26、。（ 3）按有无接地闸刀，可分为有接地闸刀和无接地闸刀两种（ 4）按装设地点不同，可分为户内式和户外式两种。（ 5）按操作机构不同，可分为手动，电动和气动等类型。三、隔离开关的主要用途：（ 1 ）隔离电源，将需要检修的电气设备与带电的电网可靠地隔离，以保证检修工作人员的安全；（ 2）倒闸作业（倒母线操作），在双母线制的电路中，用隔离开关将电气设备或供电线路从一组母线切换到另一组母线上去；（ 3）用以连通或切断小电流电路。隔离开关可以进行以下操作：（ 1）开、合电压互感器和避雷器。（ 2）开、合母线和直接接在母线上设备的电容电流。（ 3）开、合变压器中性点的接地线。（4）开、合电压为10KV及以

27、下，15A以下的负荷。(5)开、合10KV及以下，电流不超过70A的环路均衡电流四、隔离开关操作注意事项操作隔离开关时要迅速而果断， 但在合闸终了时用力不可过猛， 使合闸终了时不发生冲击。 操作完毕后， 应检查是否已合上，合好后应使刀闸完全进入固定触头，并检查接触的严密性。分闸时开始要慢而谨慎，当刀片刚离开固定触头时应迅速。特别是切断变压器的空载电流， 架空线路及电缆的充电电流， 架空线路的小负荷电流， 以及切断环路电流时， 拉刀闸更应迅速果断，以便能迅速消弧，拉闸操作完毕后，应检查刀间每相确实已在断开位置，并应使刀片尽量拉到头。停电时要先拉负荷侧隔离开关， 再拉电源侧； 送电时先合电源侧，再

28、合负荷侧。这都是为了在发生错误操作时，缩小事故范围，避免人为扩大事故。( 1)隔离开关误操作后应急措施：在停电时， 可能出现的误操作情况有： 断路器开关尚未断开电源，先拉隔离开关刀闸，造成带负荷拉隔离开关刀闸。错拉隔离开关在触头刚分开时，便产生电弧，这时应立即合上，可以消灭电弧，避免事故，但如刀闸已全部拉开，则不允许将误拉的刀闸再合上，若是单级刀闸，操作一相后发现错位，对其它两相则不应继续操作。在送电时， 可能出现的误操作情况有： 断路器开关合闸状态 时，后合隔离开关刀闸，造成带负荷合隔离开关刀闸。错合隔离 开关时，即使在合闸时发生电弧，也不准将隔离开关再拉开。因 为带负荷拉隔离开关，将造成弧

29、光放电，烧损设备。(2)隔离开关拉不开时，如果是操作机构被冻结，应对其 进行轻轻的摇动，此时注意支持绝缘子及操作机构的每个部分， 以便根据它们的变形和变位情况，找出抵抗的地点。如果妨碍拉开的抵抗力发生在刀闸的接触装置上， 则不应强行拉开；否则, 支持绝缘子可能会受到破坏而引起严重事故。此时，唯一的办法是变更设备的运行方式。在巡视中发现隔离开关瓷瓶裂纹、 崩缺，如果暂不影响送电， 则可先运行，如发现伴有放电现象则应报告供电调度与生产调度 后停电处理。知识点一、隔离开关分类、结构；知识点二、隔离开关主要用途；能力点一、隔离开关的正确操作；能力点二、隔离开关故障时应急处置。复习思考题1、隔离开关是结

30、构特点什么？2、隔离开关的用途是什么？它是如何分类的?3、隔离开关有哪几类操作机构？4、试写出牵引变电所两种隔离开关型号？第六章 互感器牵引变电所内仅有变压器、 开关等变、 配电设备是远远不能满足安全、可靠、高效供电等要求的，还需要用二次设备将其有效的监控、保护起来，因此，就需要一种变换装置将主设备中的电气参数传递给二次设备，如仪表、继电器等，这种将高电压、大电流变换成低电压、 小电流的设备就是互感器， 变换电压的设备叫电压互感器，变换电流的设备叫电流互感器。互感器作用如下：1、将高电压、大电流变换成低电压、小电流，以供仪表、继电器等二次设备使用。2、将高电压与低电压可靠地隔离开来，以保障二次

31、设备及人身的安全。3、将电压互感器二次输电压统一规定为100V,电流互感器二次输出电流统一规定为5 (1) A,便于设备设计和制造的标准化，并降低生产成本，牵引变电所等级一般为 1.5 级。一、电压互感器电压互感器将大电压变为小电压， 把高压降成低压， 供给保护与测量使用， 缩小了仪表与继电器的体积， 又扩大了量程并且 测量方便，保证了人身安全。电压互感器就是一个降压变压器， 与电力回路并联。 电压互感器容量很小， 工作状态接近空载。 对二次输出有较高的准确度要求。电力系统中的压互二次额定电压一般为交流100V 。电压互感器的工作原理与变压器基本相同， 电压互感器用字母YH 表示。电压互感器分

32、类1、按用途分：计、测量用电压互感器、保护用电压互感器。2、按绝缘介质分：干式电压互感器、浇注绝缘电压互感器、油浸式电压互感器、气体绝缘电压互感器。3、按相数分：单相，三相电压互感器。4、按电压变换原理分：电磁式电压互感器、电容式电压互感器、光电式电压互感器。5、按使用条件分：户内型电压互感器、户外型电压互感器。二、电流互感器电流互感器的作用是可以把数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流， 用来进行保护、 测量等用途。如变比为 400/5 的电流互感器，可以把实际为 400A 的电流转变为 5A 的电流。电流互感器的工作原理与一般变压器相同， 只是其原边绕组 串联在被测电路中

33、，且匝数很少；副边绕组接电流表、继电器电流线圈等低阻抗负载，近似短路。原边电流（即被测电流）和副边电流取决于被测线路的负载， 与电流互感器副边负载无关。 电流互感器运行时，副边不允许开路。因为在这种情况下，原边电流均成为励磁电流，将导致磁通和副边电压大大超过正常值而危及人身及设备安全。因此，电流互感器副边回路中不允许接熔断器，也不允许在运行时未经旁路就拆卸电流表及继电器等设备。（一） 、电流互感器分类1、按用途分：计、测量用电流互感器、保护用电流互感器。2、按绝缘介质分：干式电流互感器、浇注式电流互感器、油浸式电流互感器、气体绝缘电流互感器。3、按电流变换原理分：电磁式电流互感器、光电式电流互

34、感器。4、按安装方式分：贯穿式电流互感器、支柱式电流互感器、套管式电流互感器、母线式电流互感器。（二） 、电流互感器的特点：流互一次匝数少，二次线圈匝数多； 流互一次串联接入电路， 对二次输出有较高的准确度要求；流互二次接地阻抗负载， 工作状态接近短路； 电力系统中流互二次输出电流一般为 5A 或 1A 。三、互感器立即停运条件当互感器有下列情况之一者须立即停止运行：（ 1）高压侧熔断器连续烧断两次。（ 2）音响很大且不均匀或有爆裂声。（ 3）有异味或冒烟。(4)喷油或着火。(5)由于漏油使油位不断下降或低于下限。(6)严重的火花放电现象。知识点一、互感器分类、作用；能力点一、压互、流互接线注

35、意事项；能力点二、互感器异常时应急措施。复习思考题1、电流互感器的作用有哪些？2、电压互感器的作用有哪些？3、运行中的电流互感器二次侧为什么不允许开路？如何防止？4、运行中的电压互感器二次侧为什么不允许短路？如何防止？5、电压互感器与变压器有什么区别？6、互感器的二次侧为什么必须接地？第七章电容器、电抗器一、高压电容器高压电容器广泛用于牵引供电系统中，按其类型可分为：(1)弁联电容器：弁联在牵引变电所27.5KV侧母线上，用于补偿系统的无功，提高功率因数，它的用量最大。(2)串联电容器：串联在接触网中，用于减少接触网的感抗，提高接触网末端电压水平。(3)耦合电容器：弁联在牵引变电所高压进线上，

36、作电容式电 压互感器，用于测量、控制与保护，还可兼作电力线路的高频载 波通信设施。(4)均压电容器：弁联在断路器的触头间，以改善触头间的电 压分布，提高开断能力和灭弧能力。牵引变电所内电容器的作用可概括为：补偿无功功率，提高系统功率因数；减少线路能量损耗；补偿无功电抗，改善系统电 压；提高系统供电能力。二、电抗器牵引变电所电抗器的作用是电抗器与弁联电容器组串联，构 成补偿装置，吸收牵引负荷的高次谐波弁联谐振、限制补偿装置 投入式的合闸涌流及短路故障时保护电容器OEki：如上图所示，其中电压互感器 YH也作为电容器组的放电通道, 电流互感器LH用于差流保护。牵引变电所用的电抗器可分为：油浸铁芯式

37、和空心式。油浸式电抗器结构为一组线圈套在带气隙的铁芯上，铁芯和线圈装在充满变压器油的箱体中。线圈的电阻小、电抗大，以油作为主绝 缘。空心式电抗器，实质上一个无导磁材料的空心电感线圈，以 空气为主绝缘。由于采用了电抗器，在发生短路时，电抗器上的电压降较大， 所以也起到了维持母线电压水平的作用，使母线上的电压波动较小，保证了非故障线路上的用户电气设备运行的稳定性。电抗器是一种无导磁材料的空心电感线圈，其阻抗值较大，当出现短路故障时，电压降主要产生在电抗器上，从而限制了短路电流，并 使母线维持较高的残压。电抗器的作用可概括为三点： 限制短路电流；维持母线电压 水平；增加开关遮断容量。三、并联电容补偿

38、装置电容器与电抗器是并联补偿装置的主要设备。对电力系统来说，其供电能力即容量是一定的，为有功功率和无功功率之和， 无功份量所占比重大了，势必造成有功输出减少、 降低电力系统 的容量和利用率，对经济运行极为不利。因此总希望无功份量越 小越好，即有功负荷所占总负荷的比值大。 牵引用电为感性负荷， 利用感性负载和容性负载相位相反，互相抵消的原理，牵引变电所采用了并联电容补偿装置，以弥补牵引负荷带来的无功损失。该套装置弁接在牵引侧高压母线上，由数个电容器串、弁连接成组，再与电抗器串联而成。由于电容器具有过电压、电流能力较 差，断电后有残压，合闸送电会产生过电压和涌流等特性，装设 有避雷器、熔断器、放电

39、线圈和电抗器等加以保护。放电线圈用 以释放电容器储存的电荷、 降低残压，防止再次送电时产生的合 闸涌流和过电压；串联电抗器用于抑制装置投入时的合闸涌流， 吸收牵引负荷产生的高次谐波弁防止电容器组与系统产生高次 谐波弁联谐振。知识点一、电容器种类、作用；知识点二、电抗器种类、作用；知识点三、弁联电容器补偿装置。复习思考题1、牵引供电系统各类电容器作用是什么？2、牵引供电系统中为何要进行电容补偿？3、检查电容器有哪些注意事项？第八章接地装置接地装置就是接地体和接地线的总称。 供电系统和电气设备 的某一部分与大地做金属性的良好接触， 成为接地。按接地的目 的可分为：工作接地、保护接地、保护接零以及防

40、雷接地。、工作接地在正常或事故情况下，为了保证电气设备正常且可靠地运 行，必须将供电系统中的某点与地做金属连接，成为工作接地。 如变压器中性点接地等均为工作接地。二、保护接地在正常工作状态下，各种电气设备的外壳是不带电的。 但由 于某些原因，造成设备绝缘损坏后可能使电气设备外壳带电，人们一旦接触到这种外壳带电的设备就有触电的危险。为了防止这种现象出现时危及人身安全， 将电气设备正常时不带电的金属外 壳、配电装置的金属部分同大地做良好的电气连接，成为保护接地。三、保护接零电气设备的中性点接地时， 该点称为零点，由零点引出的导 线称为零线，电气设备的外壳与零线连接时，称为保护接零。四、防雷接地为防

41、止雷害而做的接地，称为防雷接地。如牵引变电所中的 避雷针、避雷器、避雷线等防雷设施的接地。知识点一、接地装置的分类；知识点二、主要一次设备的巡视检查项目及要求。能力点一、变电所一次设备的巡视检查。复习思考题1、什么是接地保护？保护接地为什么能防止触电？2、牵引变电所中哪些接地属于保护接地？3、什么是工作接地？牵引变电所中哪些接地属于工作接地？4、牵引变电所中电气设备一般采用的接地方式有哪几种？第九章 牵引变电所电气主接线电气主接线是指由变压器、断路器、隔离开关、互感器、避 雷器、母线、电缆等高压一次设备按照一定的顺序连接组成的， 用以接受和分配电能的电路。一、牵引变电所的110KV侧主接线主要

42、有桥式接线、双T接线和单母线接线。1、桥式接线：在通过式变电所中，有电力系统的穿越功率 通过，桥断路器DL应经常处于闭合状态，这种接线叫桥式接线。 桥式接线有外桥式与内桥式两种。如图所示：口湖桥式I桥式接线方式内桥式*（1）外桥式接线。连接桥设置在线路侧时，为外桥式接线， 如图（a）所示。外桥式接线适用于线路较短或变压器需要经常 切换的情况。（2）内桥式接线。连接桥设在变压器侧时，为内桥式接线。 如图（b）所示。内桥式接线运用于线路较长或变压器不要经常 切换的情况。2、T式接线双T接线也称分支接线，它与外桥式接线相似，区别是用桥 隔离开关（GK）代替了原来的桥断路器（DL）,如图所示，图 中两

43、组输电线不相关，GK中没有电力系统的穿越功率通过。l 一 】l-a双T接线方式双T接线设置隔离开关 GK,目的是当某一输电线因故障或检修退出运行时，另一输电线可以借助 GK 向两台变压器同时供电。母线联络开关 GK 经常是闭合的， 两组进线只有一组向牵引变电所供电的是工作电源 （主电源） ， 另一组输电线则是备用电源 （副电源） ，与桥式接线相比，省去一台断路器，隔离开关也减少了。因此屋外配电装置的结构简化， 占地面积减小， 相应的以桥断路器为作用的保护装置也随之取消，控制室内的二次接线大为减化。牵引变电所一次接线大多采用双T 接线。3、单母线接线对于牵引变电所， 110KV 电源引入回路多，

44、 变电所中主变压器一般为两台。 又包括单母线分段的电气主接线、 单母线分段带旁路母线的接线。二、27.5KV （或55KV）侧主接线27.5KV （或 55KV ）侧主接线型式一般采用单母线接线、隔离开关分段的单母线接线和隔离开关分段带旁路母线的单母线接线。其馈线接线方式一般有三种：1、馈线断路器100%备用的接线。2、馈线断路器50%备用的接线。3、带有旁路断路器和旁路母线的接线。三、牵引变电所类型牵引变电所根据牵引变压器的类型不同，主要有单相牵引变电所、三相牵引变电所、三相-两相牵引变电所。(1)单相牵引变电所：一般采用两台单相变压器V/V接线。两台单相变压器的原绕组和副绕组都联成V形接线

45、。原绕组的两个开口端和公共端接入 110KV三相电力系统，副绕组的公共 端接地和钢轨，两个开口端分别接入接触网相邻的两个区段。由于这两开口端对地电压相位不同， 相邻的两接触网区段中间必须 用分相绝缘器断开。(2)三相牵引变电所：变压器原边绕组通常为YN连接，副边绕组为连接。变压器 YN接线的原绕组接入三相电力系统， 接线的副绕组的一个连接点接地和钢轨，另两个连接点分别接 牵引变电所左右两侧的供电分区接触网。相邻两接触网对地电压相位不同，因此两相邻接触网区段也必须加分相绝缘器。(3)三相-两相牵引变电所：变压器采用三相 一二相接线的主 变压器，又称为斯科特接线(scott)。变压器原绕组联成倒

46、T形 接入三相电力系统，两个副绕组间相位差为900,额定电压为55KV,两分区也必须加分相绝缘器。知识点一、牵引变电所110kv主接线方式；知识点二、牵引变电所 27.5kv主接线方式；知识点三、牵引变电所类型。复习思考题1、牵引变电所一次侧常用的电气主接线形式有哪些？各有什么特点 和适应范围？2、牵引变电所馈线侧接线主要有哪几种类型？各适应什么场合？3、牵引变电所有哪些类型？各有何特点？第十章牵引变电所的二次接线根据工作性质的具体要求，二次设备按一定顺序相互连接而 成的电路称为二次电路，也成二次接线。二次接线按工作性能分为：控制回路、信号回路、保护回路、 测量回路、自动与远动等几个部分；按电

47、流制分为：直流回路和 交流回路。表明二次设备相互连接关系和工作原理的电气接线图，称为二次电路图，既二次接线图。二次接线图一般分为原理接线图、 展开接线图和安装接线图。 安装接线图又包括盘面布置图、 盘后 接线图和端子排图。知识点一、二次接线的分类；知识点二、二次接线图的分类。能力点一、二次图的阅读识别。复习思考题1 、牵引变电所二次接线图纸的阅读和讲解。第十一章 高压配电装置牵引变电所电气主接线中的所有开关设备母线、保护设备、测量设备、 和辅助设备按一定要求组建而成， 完成和分配电能的任务。 我们将完成接受和分配电能的任务的电工建筑物， 称为配电装置。一、对配电装置的基本要求配电装置是牵引变电

48、所的主体。 将电力系统的电能进行交换并可靠向牵引负荷输送电能是通过配电装置来实现的。 应满足基本要求是：1、符合国家技术经济政策，满足有关规章要求；2、保证运行安全可靠；3、布置整齐、清晰，有足够的安全距离，保证工作人员操作、维护、检修安全、方便；4、经济合理，坚持节约用地的原则；5、根据铁路发展规划，做到远近结合，以近期为主；6、符合国家环境保护要求。二、配电装置的形式及其特点（一）根据配电装置安装地点分类配电装置形式与电气主接线，周围环境和地形等因素有关， 按其安装的场所可分为屋内和屋外装置。1、安装在屋内的电气装置称为屋内配电装置；2、安装在露天场地电气装置称为屋外配电装置。（二）根据组

49、装方式分类可分为：分立设备式和成套配电式两类。1、分立设备式：设备是分立的元件设备，如断路器、隔离 开关、电压互感器、电流互感器等独立设备，在牵引变电所，独 立安装再按规律接线构成的配电装置。这种配电装置的特点是：现场安装，灵活、投资少。但占地 面积大，安装工作量大。2、成套配电装置：（英文缩写GIS）也称封闭式组合电器 它是将开关设备、互感器、保护装置、测量仪器在工厂安装组合 在一个外壳之内，成套供应的配电装置，多为屋内配电装置。这种装置的特点式结构紧凑，占地面积小，安装工程量小， 安装工期短，设备运行可靠，但造价高。知识点一、高压配电装置及分类。复习思考题1、配电装置有哪几类？你所在的牵引

50、变电所是哪种类型？第十二章牵引变电所保护的概述牵引供电线路是由许多电气设备组成的庞大而复杂的网络。由于经常受到自然环境的影响，如雷电、冰雪、风雨、飞鸟等自然现象的影响；设备安装、检修、运行年久后绝缘老化下降；值班人员的误操作等造成设备短路、 接地， 使牵引供电设备出现故障和不正常运行状态， 为了不影响电力系统的正常运行， 需要将故障设备或故障区段切除，防止事故扩大。因高压设备电压高、电流大、人工操作有一定难度，不安全，因此利用继电保护装置来完成此项任务。一、变电所继电保护及自动装置继电保护，是指利用电路的相互更替和延续而构成的电力系统的保护措施。继电保护装置，是指能够反应电力系统元件故障和不正

51、常运行状态， 并能使断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。 其主要作用是：1、当被保护元件发生故障时，能自动、迅速而有选择地借助断路器将故障元件从电力系统中切除， 以保证系统的其他元件正常运行，并使故障元件免予继续遭受损坏；2、当被保护元件出现不正常运行状态时，保护装置能发出信号， 以便值班人员采取有效措施， 或由其它自动装置进行自动调整，以消除不正常运行状态。继电保护工作原理： 继电保护装置一般由测量部分、 比较部分、执行部分组成。测量部分的作用是测量被保护元件的工作状态， 迅速准确地反应相应的一个或几个物理量的变化；比较部分又称逻辑部分， 它的作用是将测量部分所测得的物理量与整定值进行比较，

52、从而确定被保护元件是否发生了故障，以便决定保护装置是否应该动作；执行部分的作用是根据比较部分的动作命令， 发出使断路器跳闸和动作于信号的脉冲，以完成保护装置的动作任务。继电保护装置的操作电源有直流操作电源和交流操作电源。一套完整的继电保护装置， 通常具备以下四种技术性能， 即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。1、 选择性： 为了使电力系统的停电范围尽可能缩小， 要求保护装置只将发生故障的元件切除掉。 保护装置这种有选择的动作就称为保护装置的选择性。2、 速动性： 要求继电保护装置能以最短的时间将故障元件从网上切除。3、灵敏性：是指在保护范围内发生故障和不正常运行状态时，保护装置的反应能力。4、可

53、靠性：就是指被保护范围内发生故障时，保护装置动作的可靠程度， 在不应该动作的时候不误动、 在应该动作的时候不拒动。二、继电保护的种类继电保护种类很多，构成方式各不相同，但是继电保护装置 的基本工作原理是一致的。按继电保护构成原理，牵引变电所常见继电保护可分为： 电 流保护（电流速断保护、过流保护）、电压保护（过电压保护、 低电压保护）、差动保护、瓦斯保护、过热保护、距离保护、高 阻接地保护等；按保护所起的作用分为：主保护、后备保护、辅助保护等。知识点一、继电保护及装置；知识点二、继电的技术性能；知识点三、继电保护的种类。复习思考题1、牵引变电所为什么设保护？2、继电保护的种类和作用各是什么？第

54、十三章 牵引变电所保护种类牵引供电保护主要有变压器保护、馈线保护、电容补偿装置 保护及故障点探测装置。牵引供电系统的变压器主要有：主变压器、动力变压器、自 耦变压器、吸流变压器。一、主变压器保护变压器的主要故障： 分为油箱内部故障和油箱外部故障。 油箱内部故障主要有绕组相间短路、接地短路、匝间短路、铁芯烧损。 油箱外部故障主要有套管、 引线的短路故障、 外部相间短路、外部接地短路、 外部接地引起的中性点电位升高、 外部接地引起的过电流。变压器的不正常运行状态： 主要有过负荷运行与变压器外部故障引起的过电流、过热以及变压器油位降低等。变压器保护主要是保护变压器内部故障及其不正常运行状态。 主要保护有： 瓦斯保护， 差动保护， 过流保护， 过负荷保护、过热保护等。1、瓦斯保护。 当变压器内部出现绝缘老化破损，线圈匝间放电或对铁芯放电等情况时， 会使变压器油电离分解而形成油气流动，利用向上部油枕流动的油气流启动的保护，称瓦斯保护。瓦斯保护范围只保护变压器油箱内部的短路放电故障。 具有反应灵敏，动作迅速，接线简单，可有效的反应变压器内部的短路、虚接等故障的优点。 瓦斯保护分为轻瓦斯和重瓦斯， 轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于跳闸。2、差动保护。 利用变压器内部或外部