轨道交通电气概论知识点

轨道交通电气概论知识点
第一章
1、电力工业的主要特点是什么？
1)电力工业是重要的基础产业2）电力工业的关联性强3）电力工业具有很强的规模
性 4）电力工业是技术和资金密集型行业
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。

3、什么是电力系统的一次系统、二次系统？
一次系统，即为供电系统；
二次系统，即为控制、保护一次系统的回路；
二次系统保护一次系统中的设备。

比如发电机、电动机、变压器、母线、开关柜、线路
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。

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330 kV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220~330 kV。

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，110 kV或220 kV--110 kV或35 kV。

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110 kV。

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，110 kV或220 kV--27.5 kV或55 kV，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
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。

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。

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。

9、目前磁悬浮研究重点是什么？你有什么看法
目前对磁悬浮的研究：1.提高运输能力。

车辆载客量，列车编组，行车密度。

2.降低造价和成本。

全线铺设地面绕组。

3.降低能耗。

直线电机阻力，导轨涡流阻力等电气阻力。

悬浮导向耗能4.运输组织模式的研究。

点对点，换乘5.安全制动和降低噪声的研究。

6.海上运输，垂直发射等。

见解略
第三章
1. 什么是高速铁路？
高速铁路是指通过改造原有线路，使营运速率达到每小时200公里以上，或者专门修建新的“高速新线”，使营运速率达到每小时250公里以上的铁路系统。

2. 什么是高速铁路技术体系？
是指由高速铁路的运输组织、列车控制、轨道结构、牵引供电和动车组等技术结合在一起的，为高效、安全、高速完成铁路运输而形成的一套系统集成技术和标准。

3. 中国高铁的“四纵四横”的具体内容是什么？
四纵：北京—上海北京—武汉—深圳北京—哈尔滨杭州—福州—深圳
四横：徐州—兰州杭州—长沙青岛—石家庄—太原南京—武汉—成都
4. 世界高速铁路的格局如何？
1964~1980 日本新干线一枝独秀
1981~1991 欧洲高铁的发展
1992~ 日欧双雄并进
5. 中国在世界高铁格局中的地位如何？
中国高铁发展速度快，规模大，远非任何一个国家可以相比。

计划线路总长度
12000km，高速动车组需求量和客流量居世界之最。

中国必将成为世界上一个举足轻重的高速铁路大国。

第四章
1.牵引负荷的特性有哪些？
1. 电力机车的电气特性
2. 列车的负荷特 3 . 铁路运输组织方案4 牵引变电所负荷特性 5. 客运专线负荷特性
2、简述牵引供电系统的组成及其原理？
向电力机车供给牵引用电能的系统。

主要由牵引变电所和接触网组成。

牵引变电所将电力系统通过高压输电线送来的电能加以降压和变流后输送给接触网，以供给沿线路行驶的电力机车
3、牵引供电系统与其他供电系统的区别有哪些？
它们的基本功能和作用是一样的，但系统结构、网络拓扑以及一些具体技术和要求又不尽相同。

表现在：1.干扰2.通讯结构3.系统功能及容量4.通讯媒介5.可靠性
4、牵引网的供电方式有哪几种，分别有什么样的特点？
(1). 直接供电方式(TR)
结构简单，投资最少，维护费用低。

在负荷电流较大的情况下，钢轨电位高；对弱电系统的电磁干扰较大。

(2) BT(吸流变压器)供电方式
电磁兼容性能好，对周围环境影响小。

接触网中串接吸流变压器，牵引网阻抗增大，供电臂压降增大，牵引变电所的供电距离缩短。

(3) 带回流线的直接供电方式(TRNF)
相对直接供电方式，钢轨电位和对通信线路的干扰有所改善。

钢轨电位降低；牵引网阻抗降低，供电距离增长；对弱电系统的电磁干扰减小。

相对BT方式，结构简单，投资少，维护费用低；牵引网阻抗减小，供电距离增长。

(4) AT(自耦变压器)供电方式
AT供电方式接触网结构复杂，供变电设施较多，运营维护难度较大。

5、牵引供电系统的特殊问题有哪些？可采取什么样的措施解决？
1）两相供电时，为求得对电力系统的平衡，变电所采取换相连接，导致27.5kV
侧接触网电分相出现。

高速和重载运输要求机车受电弓平滑连续受流，电分相由于机械、电气的弱点，成为速度和牵引力损失的主要原因，最薄弱环节之一。

自动过分相装置是解决问题的方法之一，但因电压高、转换动作频繁，使其准确性和可靠度在应用中受到严峻挑战。

该技术国内还在研究，国外存在技术缺陷。

（2）高速、重载运输都需要大容量供电，为满足国家标准中电力系统对电气化铁道以负序为突出的电能质量限制指标，原有两相供电方式所使用的补偿技术已无法适应。

（3）我国高铁可能是高、中速混跑模式，除负序外，无功和谐波仍然存在，电能质量不能改善，面临高价电费。

速度和牵引力损失使
高中速列车的速差进一步拉大，影响整体运能。

6、什么是电分相，为什么要采取电分相？
换相联接后各供电区段需要用分相绝缘器分隔，称电分相。

牵引供电系统电分相环节是制约列车运行速度的瓶颈之一。

7、自动过分相有哪几种形式，各有何优缺点？
(1) 地面开关自动切换方案：性能指标最高，没有供电死区，速度损失最小，与线路条件无关，日本，法国有成功经验，是未来最有发展前途的技术方案。

(2) 柱上断电方案：通过分相时，容易因为电感存在产生谐振过电压。

国外铁路以交直交机车为主，过电压现象并不严重，其成功经验我国目前以直流机车为主的现实，借鉴意义不大。

并且，这种方案仍然是对器件式电分相的改良，结构复杂，能够基本解决受电弓的拉弧问题，但是不能完全解决硬点的问题，这明显与高速铁路发展的总体趋势相悖。

(3) 车载自动断电过分相方案：相对以上两种具有投资较少，设备可靠性高，检修维护简单，适用速度范围广的突出优点，是目前最适合我国国情和铁路现实的一种自动过分相方案。

8、什么是牵引变电所电气主结线图，并简述其工作过程。

AT牵引变电所主接线
AT牵引供电系统采用的是2×25kV电压供电，由正馈线、负馈线和钢轨形成电能的通路，供电能力强，每个供电臂的供电距离可以达到约50km，适用于高速、重载电气化铁路。

供电臂沿线通常每隔10km设置一座AT站。

AT牵引变电所一般采用三相-二相变压器，如SCOTT、伍德桥、十字交叉、当量平衡、阻抗匹配等接线的变压器，由于负荷重，变压器容量较大。

除了牵引侧的电压等级，这种牵引变电所总的来说，在主接线上无过多特殊之处。

9、什么是同相供电系统？有何优缺点?
定义：线路上不同牵引变电所供电的区段接触网电压相位相同，
线路上无电分相环节的牵引供电系统。

优点：（1）各变电所结构和接线完全相同，一次系统不存在换相联接，牵引侧供电臂电压相同，取消分相绝缘器，适合高铁运行；变电所结构和接线完全相同，便于运行维护。

（2）由于对称补偿装置作用，可以完全消除系统不平衡，滤除谐波并补偿无功。

使变化剧烈、含有大量谐波、低功率因数的不对称单相牵引负荷，对电力系统而言相当于一个纯阻性的三相对称负荷。

（3）最大限度提高变压器容量的利用率，常规系统除单相变压器外，其余在实际中容量都不能得到充分利用。

YN,d11接线，容量利用率只能达到76%。

基于YN,d11接的同相牵引供电系统，可达100%。

（4）供电的灵活性和可靠性提高，根据要求断开或闭合分段断路器，实现单边或多边或贯通式供电，使牵引网电压损失和功率损失降低。

第五章
1、接触网的作用是什么？
接触网是沿铁路线架设的为电力牵引机车提供电源的特殊供电装置，它的用途是将变电所输出的电能通过接触网的接触导线供给沿线运行的电力机车。

2、接触网有什么样的特点？
接触网的基本特点表现在三个特殊性方面：露天设备、无备用、机电一体化。

3、接触网的基本组成有哪些？
接触悬挂：主要包括承力索、吊弦、接触线及连接它们的零件等支持装置：由腕臂、拉杆（或压管）、定位装置等连接件组成，用来悬吊和支持接触悬挂，并将其负荷传递给支柱或其他建筑物。

支柱与基础：支柱与基础用以承受接触悬挂和支持装置的全部负荷，并把接触悬挂固定在规定的位置和高度上。

4、整体吊弦和原来的环节吊弦相比有什么样的特点？
整体吊弦具有如下特点：
由于吊弦与线夹间为压接连接工艺，接续可靠，工艺简单，机械
强度高，整体导流式结构，避免了环节吊弦产生的磨损和电火花烧蚀等情况；
耐腐蚀、寿命长，适于机械化加工制作，有利于批量生产；
一般来说，经过精确计算后，一次性安装不需调整，减轻了维修工作量。

5、接触悬挂有哪几种形式，分别有什么样的特点？
根据悬挂有无承力索，可将接触悬挂分为简单接触悬挂和链形接触悬挂两大类。

简单接触悬挂是由一根或几根平行的接触导线直接固定在支持装置上的接触悬挂。

它具有结构简单，施工与维修方便，对隧道净空要求低，投资少造价低等特点。

其缺点是驰度大、弹性布均匀，导致高速运行的机车取流质量较差。

链形接触悬挂高度一致，弹性均匀，稳定性好等优点，所以机车有较好的取流条件，适用于运量大，速度高的干线上。

但存在着结构复杂、投资大、施工和维修任务量增加等缺点。

6、什么是锚段，什么是锚段关节，什么是中心锚结？它们的作用分别是什么？
为满足接触网在供电和机械两方面的需求，需将接触网分成若干一定长度且相互独立的分段，每一个分段叫一个锚段。

锚段与锚段之间的衔接部分称为锚段关节。

锚段关节应能使电力机车受电弓平滑、安全地从一个锚段过渡到另一个锚段，且弓线接触良好，取流正常。

在接触网中，为防止接触网线索断线造成整个锚段的接触悬挂解体，缩小事故的范围，同时为了减少因温度变化给线索造成的张力差，增加接触悬挂弹性的均匀性，早锚段中心位置通过中心锚结绳和中心锚接线夹，将接触线和承力索固定在接触网支柱上，这种在锚段中部固定接触线和承力索的结构叫中心锚结。

中心锚结的作用：接触网锚段中安装中心锚结后，当温度变化时，锚段两端的补偿器只能从中心锚结点分别向两端进行补偿，这是由中心锚结的结构特点决定的。

这样就保证了两侧线索张力均匀，是接触
线的驰度不会太大的变化，从而保证了弓线间的良好接触。

另一方面，设立中心锚结可以缩小事故范围，中心锚结本身的结构特点决定了当一侧发生断线事故时不会影响中心锚结另一侧悬挂的状态，从而有利于快速抢修事故和迅速恢复正常供电。

7、分段绝缘器的作用是什么，一般用在何种场合？
分段绝缘器又称分区绝缘器，是接触网电气分段的常用设备。

在正常情况下，机车受电弓带电滑行通过。

当某一侧接触网发生故障或因检修需要停电时，可打开分段绝缘器处的隔离开关，将该部分接触网断电，而其他部分接触网仍能正常供电，从而提高了接触网运行的可靠性和灵活性。

利用分段绝缘器进行分段的处所主要有：同一车站内不同车场之间及复线区段车站内上、下行之间，货物线及有货物装卸作业的站线，机车整备线，电力机车库线、专用线等处。

这些处所由于受线路条件等因素的制约，南移布置绝缘锚段逛街，因而设置分段绝缘器。

它和隔离开关配套使用，实现同相电分段。

通过隔离开关的开合实现独立区段的停电和带电，以保证货物装卸人员、机车或就楚王检修人员及其他作业人员的作业安全和人身安全。

8、牵引变电所有哪些高压电器设备，它们各自的作用是什么？
（1）断路器——DK
在电路正常工作和发生故障（例如发生短路）时关合和开断电路
（2）隔离开关——G
将高压设备与电源隔离，以保证检修工作人员的安全
（3）熔断器——RN
在电路发生过载或短路时依靠熔件的熔断开断电路
（4）负荷开关——FW
在电路正常工作或过载时关合和开断电路，它不能开断短路电流
（5）限制电器：用来限制电路中电压或电流的电器
a.电抗器——Ｌ
主要用来限制电路中的短路电流。

某些类型的熔断器也有限制短路电流的作用。

b.避雷器——ＢＬ
用来限制电路中出现的过电压或过电流的电器
（6）变换电器：用来变换电路中的电压和电流使之便于检测的电器。

a.电流互感器——ＬＨ
用来变换电路中的电流，以便供电给测量仪表、继电器或自动装置，并使之与高压电路隔离的电器。

b.电压互感器——ＹＨ
用来变换电路中的电压，以便供电给测量仪表、继电器或自动装置，并使之与高压电路隔离的电器。

（7）组合电器：将上述几种电器，按一定的线路装配成一个电器整体的电器组合为
组合电器。

9、城市接触网有哪几种类型，分别有什么样的优缺点？
城市轨道交通的接触网有3大类型：第三轨类接触网、架空柔性接触网和架空刚性接触网。

三类接触网的优缺点
第三轨系统结构简单，使用寿命长，在安装、维护上的费用和工作量要低于架空接触网（相同电压下），受天气影响也小得多（除了上接触式外），并且能够较好地适应小尺寸隧道。

但由于第三轨系统距地面很近，无法做到全方位的人员接近防护是一个主要的缺点。

刚性架空接触网与接触轨一样具有结构简单、事故影响范围小、运营维护工作量小等优点，但由于其作业面较高，运营维护仍须配备专用的维护检修车辆。

柔性架空接触网适合列车高速运行。

但是，柔性架空接触网结构复杂，零部件多，且有断线之虞；接触线磨耗快，换线周期短；在隧道内，张力补偿下锚要求高，在地面或高架桥上会对城市景观造成一定影响。

第六章
1.电力系统继电保护的主要作用和任务是什么？
作用
以足够的电功率满足负荷对电能的需求各发、输电和用电设备均在规定的长期安全工作限额内运行各母线电压和频率均在允许的偏差范围内，提供合格的电能任务:
a)提取分析故障特征量，自动、迅速、有选择性地将故障设备从系统中切除，保证无
故障部分迅速恢复正常运行；
b)反应电气元件的不正常工作状态，根据运行维护条件分别动作于发信号、减负荷或
跳闸。

2、继电保护装置通过哪些主要环节完成预定的保护功能，各环节的作用是什么？
测量部分:测量被保护设备输入的电气量，并与整定值进行比较，给出逻辑信号，决定保护是否应启动。

逻辑部分:根据输出量的大小、性质、输出的逻辑状态、出现的顺序或其组合，来确定保护装置是否应动作。

执行部分:根据逻辑部分传送的信号，执行保护装置的任务。

3、继电保护装置的基本要求是什么？
1. 选择性：保护装置动作时，仅将故障元件从系统中切除，使停电范围尽量缩小，保证系统中无故障的部分继续安全运行。

2.速动性：快速地切除故障以提高电力系统并列运行的稳定性，减少用户在电压降低的情况下工作的时间，以及缩小故障元件的损坏程度。

3. 灵敏性：对于其保护范围内发生故障及不正常运行状态的反应能力。

通常用灵敏系数来衡量，
4. 可靠性：在该保护装置规定的保护范围内发生了它应该动作的故障时，不应该拒绝动作，而在任何其他该保护不应该动作的情况下，则不应该误动作。

第七章
1.监控（远动）系统的主要由哪几部分组成？系统的主要作用和功能是什么?
组成：发电—输电－配电－用电
作用
●提高系统的自动化水平，大大提高生产效率;
●及时采集系统信息，随时掌握系统运行状态，提高了系统运行的安全性和可靠性;
●及时发现故障、及时处理故障，有效缩短故障处理时间，减少故障损失；
●减小了操作人员的劳动强度，保证第一线人员的操作安全;
●减少不必要的人工浪费，达到减员增效的目的;
●为变电站无人职守、以及智能电网提供必备的技术手段和装备……
功能：测量功能、控制功能、报警功能、指示功能、累加功能、时间顺序功能、网络功能、数据传输
2.监控（远动）系统的性能指标有哪些？
a)可靠性：可靠性包括两个方面装置本身的可靠性，信息传输的可靠性
b)系统容量：指：遥控、遥调、遥测和遥信等对象的数量。

c)实时性
d)抗干扰能力
3.电铁远动系统的特点是什么？
干扰：牵引供电系统的负荷——电力机车，目前大多采用整流型的交—直流传动。

由于采用晶闸管整流，因而在整流过程中不可避免地会产生谐波成份。

这些谐波，对与接触网相距不远的远动通道，有相当严重的谐波干扰。

因此在设计电铁远动系统时，必须采取强有效的措施来克服这种通讯干扰(包括硬件抗干扰措施和软件抗干扰措施)。

通讯结构：各变电所、分区亭、开闭所是沿铁路线分布，其通讯线路呈相应的分布。

因此电铁远动通道为适应这种特点，大多采用链型结构、环型结构、总线型结构，有时也要包含星型结构。

系统功能及容量：由于每天都需要对接触网进行停电检修，因此对变电所开关的操作频繁，开关数量多，且可靠性要求极高，以确保。