电气化铁道供变电工程(复习及答案)资料讲解

一、名词解释开闭所：指不进行电压变换而用开关设备实现电路开闭的配电所。

是将高压电力分别向周围的几个用电单位供电的电力设施，位于电力系统中变电站的下一级。

开闭所是区别于变电站而言的。

（扩展：其特征是电源进线侧和出线侧的电压相同。

区域变电站也具有开闭所的功能。

开闭所也指用于接受电力并分配电力的供配电设施，高压电网中称为开关站。

开闭所一般两进多出（常用4~6出），只是根据不同的要求，进出可以设置断路器、负荷开关。

位置：设在车站、货场附近、电力机务段、枢纽站等大宗负荷处。

作用：将供电臂分段，事故时缩小事故范围，提高供电的可靠性、灵活性；减少变电所的复杂性；不改变电压大小，只扩大馈线回路数，相当于配电所。

）组合电器：是将两种或两种以上的电器，按接线要求组成一个整体而各电器仍保持原性能的装置。

（或：把一定功能的电器设备组合成一体的电器组合。

）（扩展：特点：结构紧凑，外形及安装尺寸小，使用方便，且各电器的性能可更好地协调配合。

按电压高低可分为低压组合电器及高压组合电器。

GIS是Gas Insulated metal-enclosed Switchgear的缩写，意思是气体绝缘金属封闭开关。

把各种控制、开关、保护电器，全部封装在接地的金属壳体内，壳内充以一定压力的SF6气体作为相间及对地的绝缘。

国内称之为封闭式组合电器。

包括：断路器、隔离开关、接地开关、互感器（PT及CT）、避雷器和连接母线。

世界上第一套GIS于1967年在德国投入运行，由西门子公司制造，电压等级为126kV，采用油断路器，分相布置。

）变压器：是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯（磁芯）。

（扩展：主要功能有：电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压（磁饱和变压器）等。

按用途可以分为：配电变压器、电力变压器、全密封变压器、组合式变压器、干式变压器、油浸式变压器、单相变压器、电炉变压器、整流变压器等。

）高压断路器（或称高压开关）：是一种专用于断开或接通电路的开关设备，它有完善的灭弧装置，不仅能在正常时通断负荷电流，也能在出现短路故障时在保护装置作用下切断短路电流，它具有相当完善的灭弧结构和足够的断流能力。

（扩展：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器保护装置的作用，切断过负荷电流和短路电流，可分为：油断路器（多油断路器、少油断路器）、六氟化硫断路器（SF6断路器）、真空断路器、压缩空气断路器等。

）母线：是指在变电所中各级电压配电装置的连接，以及变压器等电气设备和相应配电装置连接在一起的导体，大都采用矩形或圆形截面的裸导线或绞线。

习惯上把各个配电单元中载流分支回路的导体均泛称为母线。

（是一种把电能汇聚在一起后进行重新分配的导线，也称汇流排。

）（扩展：母线的作用是汇集、分配和传送电能。

）电气主接线：电气主接线是根据电能输送和分配的要求，表示主要电气设备相互之间的连接关系以及本变电所（或发电厂）与电力系统的电气联接关系，通常用单线图表示。

（扩展：作用：它对运行安全、供电可靠性、运行灵活性、检修方便及经济性等均起着重要作用，同时它对电气设备的选择、配电装置的布置和电能质量的好坏都起着决定性的作用，它也是运行人员进行各种倒闸操作和事故处理时重要依据。

）供变电工程：电力系统由发电厂、输电线路、变电所（开关站）等组成，其中的变电所（站）也就是供变电工程。

一次设备：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。

二次设备：用于完成对一次设备的控制、监视、操纵、保护功能的设辅助备，如继电保护装置、监视仪表、操作电路等，也可以用一句话来简单理解：除不接触高电压的电气设备。

分区所：设置于两个牵引变电所的中间，可使两相邻的接触网供电区段实现并联或单独工作。

（扩展：位置：设在两个牵引变电所中间，增加供电的灵活性、可靠性。

作用：分相；越区供电；缩小事故的范围。

）二、简答题1、说明隔离开关、负荷开关、熔断器、断路器在功能上的相同点和不同点，从结构和原理上说明他们为什么会存在这些不同点。

答：相同点：都是接通或断开电路的开关设备。

作用是：1）、正常工作情况下可靠地接通或断开电路；2）、在改变运行方式时进行切换操作；3）、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；4、）在设备检修时隔离带电部分，以保证工作人员的安全。

区别：1）、负荷开关可带负荷分断，它带有专用灭弧触头、灭弧装置和弹簧断路装置的分合开关，具有自灭弧功能，但它的开断容量很小很有限，可作安全隔离使用。

负荷开关只能所以只用于切断和接通正常情况下电路，而不能用于断开短路故障电流。

2）、隔离开关不能带负荷分断的，结构上与负荷开关相似。

没有灭弧罩，是敞开式设计。

隔离开关不具备保护功能，常作检修时电源隔离，起检修安全作用。

使用时应与断路器配合，只有在断路器断开时才能进行操作。

3）、断路器有过载、短路保护功能，是封闭式设计。

断路器可以控制任何电路。

有较好的灭弧措施和较强的通断电流能力、能带负荷分合闸、能分断设定等级的短路电流；通常其触头是密封在壳体内（或被灭弧罩遮挡），不作为检修时的电源安全隔离用；可作为配电、或负载的不频繁起动用，其功能分别是保护配电线路、保护负载等。

4）、熔断器主要由金属熔件（熔体）、支持熔件的触头、灭弧装置和绝缘底座等部分组成。

其中决定其工作特性的主要是熔体和灭弧装置。

熔断器安装在被保护设备或线路的电源侧。

熔体熔化时间的长短，取决于熔体熔点的高低和所通过的电流的大小。

（扩展：隔离开关：在分闸位置能够按照规定的要求提供电气隔离断口的机械开关装置。

它是在电路中起隔离作用的，它本身的工作原理及结构比较简单，但因使用量大，工作可靠性要求高，对变电所、电厂的设计、建立和安全运行的影响均较大。

其刀闸的主要特点是无灭弧能力，只能在没有负荷电流的情况下分、合电路。

在电气设备检修时，提供一个电气间隔，并且是一个明显可见的断开点，用以保障维护人员的人身安全。

隔离开关不能带负荷操作，不能带额定负荷或大负荷操作，不能分、合负荷电流和短路电流，但是有灭弧室的可以带小负荷及空载线路操作。

）负荷开关：能在正常的导电回路条件或规定的过载条件下关合、承载和开断电流，也能在异常的导电回路条件(例如短路)下按规定的时间承载电流的开关设备。

按照需要，也可具有关合短路电流的能力。

负荷开关是介于断路器和隔离开关之间的一种开关电器，具有简单的灭弧装置，能切断额定负荷电流和一定的过载电流，但不能切断短路电流。

按照使用电压可分为高压负荷开关和低压负荷开关。

断路器：能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流，并能关合、在规定的时间内承载和开断异常回路条件(包括短路条件)下的电流的开关装置。

断路器按其使用范围分为高压断路器和低压断路器，高低压界线划分比较模糊，一般将3kV以上的称为高压电器。

低压断路器又称自动开关，俗称＂空气开关＂的也是指低压断路器，它是一种既有手动开关作用，又能自动进行失压、欠压、过载、和短路保护的电器。

它可用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护，当它们发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路，其功能相当于熔断器式开关与过欠热继电器等的组合。

而且在分断故障电流后一般不需要变更零部件，已获得了广泛的应用。

熔断器：当电流超过规定值时，以本身产生的热量使熔体熔断，断开电路的一种电器。

熔断器是根据电流超过规定值一段时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开；运用这种原理制成的一种电流保护器。

熔断器广泛应用于高低压配电系统和控制系统以及用电设备中，作为短路和过电流的保护器，是应用最普遍的保护器件之一。

主要由熔体、熔管和熔座及一些其他的辅助器件构成。

熔体是关键部件，一般是由铅合金、锌合金或者其他的合金做成；熔管可起到灭弧作用，熔座起到固定熔丝的作用。

2、高压断路器都有哪些类型，举例说明各种类型的区别及各自的应用场合。

答：1、空气断路器：空气断路器是以压缩空气作为灭弧介质，此种介质防火，防爆、无毒，无腐蚀性，取用方便。

空气断路器属于他能武断路器，靠压缩空气吹动电弧使之冷却，在电弧达到零值时，迅速将弧道中的离子吹走或使之复合而实现灭弧。

空气断路器开断能力强，开断时间短，但结构复杂，工艺要求高，有色金属消耗多2、六氟化硫(SF6)断路器：SF6断路器采用具有优良灭弧能力和绝缘能力的SF6气体作为灭弧介质，具有开断能力强、动作快、体积小、允许开断次数多，可延长检修周期、散热性能好，通流能力大等优点，但金属消耗多，价格较贵。

近年来SF6断路器发展很快，在高压和超高压系统中得到广泛应用。

尤其以SF6断路器为主体的封闭式组合电器，是高压和超高压电器的重要发展方向。

3、真空断路器：真空断路器是在高度真空中灭弧。

真空中的电弧是在触头分离时电极蒸发出来的金属蒸汽中形成的。

电弧中的离子和电子迅速向周围空间扩散。

当电弧电流到达零值时，触头间的粒子因扩散而消失的数量超过产生的数量时，电弧即不能维持而熄灭。

真散而消失的数量超过产生的数量时，电弧即不能维持而熄灭。

真空断路器开断能力强，开断时间短、体积小、占用面积小、无噪声、无污染，寿命长，可以频繁操作，检修周期长。

真空断路器目前在我国的配电系统中已逐渐得到广泛应用。

4、油断路器：油断路器是以绝缘油为灭弧介质。

可分为多油断路器（高于35千伏不用）和少油断路器。

在多油断路器中，油不仅作为灭弧介质，而且还作为绝缘介质，因此用油量多，体积大。

在少油断路器中，油只作为灭弧介质，因此用油量少体积小，耗用钢材少。

此外，还有磁吹断路器和自产气断路器，它们具有防火防爆，使用方便等优点。

但是一般额定电压不高，开断能力不大，主要用作配电用断路器。

3、请简单叙述电气主结线设计应遵循的主要原则。

答：整个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。

原则：1）、应以批准的设计任务书为依据，在进行供变电工程的立项中，工程都要进行充分的调查论证，完成论证后报批准，所批准的文件就成为设计的依据；2）、根据具体工程的实际情况确定工程的主要技术参数和技术要求（如操作原则、检修方案等），确定主结线形式；3）、对供变电工程中高压设备进行选型设计，包括选何种设备、设备如何安装、对选择的设备进行校验、工程的综合技术经济比较；进行设计的方案一般要提出若干个，在进行综合技术经济比选后才确定最终方案。

4）、注意新技术的应用，在这方面应该对可能运用的新技术、新设备进行充分调查和研究的基础上作出决定，既要考虑新技术带来的好处，也要考虑到所带来的不利因素。

4、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。