市轨道交通供电技术3牵引变电所的主要电气设备
城市轨道交通供配电系统
地铁运行的管理和调度是由控制中心来实现的，其 中的电力调度室是地铁供电系统运行的管理和调度 部门。
远动技术，通过远动监控设备对各类变电所（室） 进行直接的集中监视和控制 。
远动监控设备是调度端与各被监控端之间实现遥信、 遥测、遥控和遥调功能的设备。
我国地铁牵引供电系统已被规定应优先采用计算机 远动监控设备，上海地铁将采用先进的微机远动监 控设备来实现地铁供电系统的现代化管理和集中调 度。
单边供电：电动车组仅从所在供电臂上的牵引变电所 获得牵引电能
如果在中间断开处设置开关并使其连通，则电动车组 可同时从两个牵引变电所获得电能，称为双边供电
单边供电优点：故障影响范围小，牵引 变电所保护较简单；缺点：电动车组所 需牵引电能全部由一边流过接触网，电 压降和电能损耗大。
双边供电正相反。
在走行轨一侧 设置附加的第 三轨，电动车 辆安装在底部 或侧面的受流 器与第三轨接 触受电，受流 器也可称为受 电靴
接触轨供电可分为上磨式和下磨式
上磨式优点：固定方便，接触效果好，但加防 护罩困难，接触轨面易污染，无防护罩的带电 接触轨对工作人员威胁大
下磨式优点：与上磨式相反
接触轨供电方式的特点： 隧道净空高度低，接触网结构简单，造价低，
维修易。人身安全与防火条件差，难与架空线 衔接。 第三轨供电一般采用直流，电压为750V及以下
2、架空式
架空式接触网 架设在轨道交 通线路上方， 电动车辆车顶 安置受电弓与 接触网的导线 相接触受电
架空式接触网 分为地面架空 式和地下架空 式
（1）地面架空式接触网组成
接触悬挂：由承力索、吊弦、接触导线组成，直 接与受电弓接触，并保持良好接触性能
1.掌握变电所的分类及各自的特点 2.了解变电所的电气设备 3.掌握接触网的结构形式及供电方式 4.了解远动监控的概念和结构
牵引变电
牵引变电所（traction substation）向电气化铁道或城市轨道交通电力牵引等提供电能和变换、分配电能的电气装置与设施。
其功能是将电力系统的三相交流电经降压、整流或变频后，供电力机车和...牵引变电所（traction substation）向电气化铁道或城市轨道交通电力牵引等提供电能和变换、分配电能的电气装置与设施。
其功能是将电力系统的三相交流电经降压、整流或变频后，供电力机车和动车组使用。
类型与主要设施根据电力牵引采用电流制的不同，牵引变电所区分为直流、低频交流及工频交流三种类型。
直流牵引变电所具有降压和整流两种功能，主要设备有降压变压器及整流装置。
用于直流制电气化铁路、矿山与城市轨道交通电力牵引系统。
低频交流牵引变电所具有降压和变频两种功能，主要设备有降压变压器、变频设备和升压变压器。
电力系统的三相工频交流电，经降压并将工频变换成低频162/3Hz，供具有单相整流子牵引电机的机车使用。
这种牵引变电所在西欧一些国家（德国、瑞士、瑞典等）得到采用。
工频交流牵引变电所的主要功能是降压，主要设备是降压变压器，以及无功、谐波综合补偿装置等，随着工频交流电力牵引制的发展，这类牵引变电所在中国、欧洲等不少国家得到广泛应用。
所有类型牵引变电所，都设有由断路器或快速开关、母线、测量用电流、电压互感器和避雷器等电气设备构成的屋外和屋内式配电装置，用以汇集和分配电能；各种电力变压器和换流设备，用以变换电压（降压和升压）、变换电流（整流）与频率（变频）；设于控制室内的控制、测量、信号、继电保护和自动、运动装置，它们是保证电气设备安全、经济运行的监控和保护设施；还设有供变电所运行、维护和控制、保护等需用的交、直流自用电电源与低压配电装置等。
各种牵引变电所功能与主要设施的示意框图见下图。
主要特点电气化铁路和城市轨道交通牵引变电所为一级电力负荷，要求电力系统必须采用双回进线或由两个电源点的环网进线，对其可靠供电。
市轨道交通供电技术牵引变电所的电气接线
三、双母线接线
3、带旁路母线的双母线接线：
三、双母线接线
3、带旁路母线的双母线接线：当出线回路数较少时，为了减少 断路器的数目，可不设专用的旁路断路器，而用母联断路器 兼作旁路断路器。
三、双母线接线
3、带旁路母线的双母线接线： • 双母线接线中，由于它比单母线接线增加了一套备用母线，
故当工作母线发生故障时，可将全部回路迅速转换到由备用 母线供电，缩短停电时间。 • 双母线结线方式具有较好的运行灵活性。 • 双母线接线的缺点是隔离开关数量多，配电装置结构复杂， 转换步骤较繁琐，且一次费用和占地面积都相应增大。 适 用于牵引变电所电源回路较多（四回路以上），具有通过母
单元4 牵引变电所的电气接线
【主要内容】
4.1 电气主接线形式 4.2 直流牵引变电所电气主接线 4.3 次接线概述 4.4 牵引变电所的控制、信号电路
4.1 电气主接线形式
一、概述 二、单母线接线 三、双母线接线 四、桥形接线
一、概述
变电所的电气主接线是指由变压器、断路器、开关设备、母 线等及其连接导线所组成的接受和分配电能的电路。
二、二次接线图
二次接线展开图中所有开关电器和继电器触头都是按开关断 开时的位置和继电器线圈中无电流时的状态绘制的。展开图 接线清晰，回路次序明显，易于阅读，便于了解整套装置的 动作程序和工作原理，对于复杂线路的工作原理的分析更为 方便。
的变压器支路的断路器均自动跳闸，需经倒闸操作 后，方可恢复被切除变压器的工作。 （3）线路投入与切除时，操作复杂，并影响变压器的 运行。
4.2 直流牵引变电所电气主接线
一、主变电所 二、直流牵引变电所 三、牵引、降压混合变电所 四、降压变电所
一、主变电所
主变电所的作用是将城市电网的高压(110 kV或220 kV)电 能降压后以相应的电压等级(3kV或lOkV)分别供给牵引变电 所和降压变电所。为保证供电的可靠性，一般设置两座或 两座以上主变电所，主变电所由两路独立的电源进线供电， 内部设置两台相同的主变压器。
牵引变电所原理
牵引变电所是一种用于电气牵引系统的供电设备，主要用于供应电力给铁路牵引车辆。
其工作原理如下：
1.输电系统：牵引变电所通常连接到高压输电网，通过输电线路将电能传输到牵引变电所。
2.变电系统：牵引变电所内部设有变电设备，包括变压器和开关设备。
变压器将输电线路上的高压电能转换为所需的供电电压，通常为600V或1500V。
3.供电系统：将被转换后的供电电压通过开关设备分配和控制，根据牵引车辆的需要进行调节和供应。
4.牵引系统：最后，供应的电能通过接触线或供电杆传输到铁路牵引车辆，并提供所需的电力供应，以驱动列车行驶。
牵引变电所的工作原理基于电力传输和分配的基本原理，通过变压和电力控制来满足铁路牵引系统对电能的需求。
经过转换和调节后的电能会通过供电系统传输给牵引车辆，实现列车的动力来源。
牵引变电所在实际应用中需考虑安全性、稳定性和可靠性等因素。
同时，为了提高电能的利用效率，牵引变电所还可以采用回馈制动等技术，将列车制动时产生的能量回馈至电网，提高系统的能量利用效率。
总而言之，牵引变电所通过对电能的转换、分配和控制，为铁路牵引系统提供所需的电力供应。
它是电力传输和分配在铁路牵引领域的应用之一，具有重要的作用，提供可靠的动力支持，确保列车行驶安全和顺畅。
3 牵引变电所的主要电气设备资料讲解
一、变压器
1、作用和原理：
i1 u1
N1 N2
Φ
i2 u2
一、变压器
2、变压器的构造:
1—信号温度计；2—铭牌；3—呼吸器；4—油枕；5—油标；6—安全气道； 7—气体继电器；8—高压套管；9—低压套管；10—分接开关；11—油箱；
12—铁心；13—绕组；14—放油阀；15—小车；16—接地端子
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。
3.3 高压开关设备
一、高压断路器 二、高压隔离开关 三、熔断器 四、高压负荷开关
一、高压断路器
1、功能： 高压断路器（文字符号为QF）是牵引变电所高压电器设备中最 重要的设备，是一次电力系统中控制和保护电路的关键设备。 （1）控制作用，即根据需要将部分电气设备或线路投入或退
一、变压器
（7）散热器：降低变压器油温度，有自冷、强迫风冷和强迫 水冷等措施。
（8）绝缘套管：与箱体绝缘。 （9）瓦斯继电器：当变压器内部发生严重故障时，瓦斯继电
器接通断路器跳闸回路；当变压器内部发生不严重故障 时，瓦斯继电器按通故障信号回路。 （10）温度计：测量油箱上层油温，监视变压器运行是否正常。 （11）调压装置：保证变压器二次侧电压。分有载调压和无载
一、变压器
（1）铁心：用导磁良好的硅钢片叠装而成，形成闭合回路。 （2）线圈：又称为绕组，是变压器的导电回路，用铜线或铝
线绕成多层圆筒形。 （3）油箱：把变压器连成一个整体及进行散热。 （4）油枕：又称为油柜，油枕的作用是储油与补油，减少油
的老化速度。 （5）呼吸器：过滤空气，从而保持油的清洁。 （6）防爆装置：防止变压器油箱爆炸或变形。
牵引变电所简介
（2）平衡变主接线示意
（3）全三相变主接线示意
（4）AT变电所主接线示意
现状及发展 ——客专供电系统概述
目 录
1．客运专线列车负荷特点 2 ．牵引供电方式 3 ．牵引变电所及接触网 4 ．设计暂行规定 5 ．国际咨询成果
1．客运专线列车负荷特点
1．客运专
13200
17.1
300
法国
359
600×12
7200
20.1
350
ICE3
德国
400
500×16
8000
20
330
ICE3-350E
德国
400
550×16
8800
22
350
设计用车型
中国
800
330×48
15840
下面是电力牵引的输、供电系统示意图：
~
发电厂或变电站（电力系统）
输电线（电力系统）
牵引变电所
电力机车
接触网
钢轨
馈电线
钢轨回流线
牵引供电系统
（二）供电方式 ： 随着交流电气化铁路的飞速发展和科学技术的不断进步,世界各国铁路研究采用了很多种新的牵引供电技术。 目前, 广泛采用和正在研究的有:直接供电方式、BT（吸流变压器）供电方式、AT（自耦变压器）供电方式和CC（同轴电力电缆）供电方式。 交流电气化铁道对邻近通信线路的干扰主要是由接触网与地回路对通信线的不对称引起的。如果能实现由对称回路向电力机车供电，就可以大大减轻对通信线路的干扰。采用BT、AT、CC等供电方式就是为了提高供电回路的电气对称性，其中，CC供电方式效率最高，但投资过大。目前，电气化铁路多采用BT、AT供电方式。 下面，对常用供电方式做一简单介绍。
牵引变电所主要电气元件简介
-1-牵引变电所主要电气元件简介：变电所是电力系统中对电能的电压和电流进行变换、集中和分配的场所。
为保证电能的质量以及设备的安全，在变电所中还需进行电压调整、潮流（电力系统中各节点和支路中的电压、电流和功率的流向及分布）控制以及输配电线路和主要电工设备的保护。
按用途可分为电力变电所和牵引变电所（电气铁路和电车用）。
下面这张图片是一个牵引变电所的远景：通过这张图片，我们可以对整个变电所在外观上有个更加合理和深刻的认识，对整个变电所有更加深刻的立体感。
首先我们来介绍整个变电所最高的钢架结构：避雷针.如右图所示，避雷针位于变电所的四个角落，在雷雨天气，高空出现带电云层时，迅雷针被感应上大量电荷，由于避雷针针头是尖的，而静电感应时，导体尖端总是聚集了最多的电荷．这样，避雷针就聚集了大部分电荷．避雷针又与这些带电云层形成了一个电容器，由于它较尖，即这个电容器的两极板正对面积很小，电容也就很小，也就是说它所能容纳的电荷很少．而它又聚集了大部分电荷，所以，当云层上电荷较多时，避雷针与云层之间的空气就很容易被击穿，成为导体．这样，带电云层与避雷针形成通路，而避雷针又是接地的．避雷针就可以把云层-2-上的电荷导人大地，使其不对整个变电所构成危险，保证了它的安全。
说到避雷针，我们就不得不提起我们的高压进线上的防雷措施了，避雷线是我们变电所最常用的避雷措施，通常避雷线长2km左右，如下图的结构我们可以看见，在人字杆的顶部有一个钢架结构，在结构的顶端有一个挂环，起到连接避雷线的作用，由于高压进线线路较长，而我们的避雷针只能保护所内电气设备免受直击雷和雷电过电压的冲击，对于高压进线起不到保护的作用，而如果靠近变电所的高压进线受到直击雷和雷电过电压的影响，变电所内部分仪表可能由于过电压的作用，产生误动作，对整个电力系统的稳定性存在较大的影响。
为保证电力系统稳定可靠的运行，保证合格的供电质量，减少设备误动作率，所以，高压进线的防雷是非常必要的，选用避雷线也是比较经济合适的。
城市轨道交通供电接触网类型的比较
城市轨道交通供电接触网类型的比较摘要：在轨道交通中，电力发挥着至关重要的作用，随着轨道交通事业的快速发展，轨道交通的相关技术也要与轨道交通事业的发展速度持平，必要时也需领先于轨道交通事业的发展，为轨道交通事业的发展提供保障。
另外在轨道交通的相关技术的使用时，也要按照轨道交通的实际情况和特点进行选择，并做好相关的制度及保障工作，保证轨道运输工作能够顺利地开展。
关键词：城市轨道交通；供电接触网类型；比较1城市轨道交通接触网类型电气化铁道的牵引供电系统是由牵引变电所、牵引网（馈电线、接触网、钢轨和回流线组成）、电力机车等组成。
第三轨式接触网可以用于地铁与封闭的城市铁路和轻轨，架空式接触网不光可以用于地铁与封闭的城市铁路和轻轨，还可用于铁路干线、城市地面和工矿电机车电力牵引线路。
为了保证对电动车组良好的供电，接触网应顺直平滑，高度一致，在高速行车中能始终保持正常稳定的接触授流。
另外，接触网应具有足够的耐磨性与良好的导电性，寿命尽量长，并力求结构简单，易于施工与维修。
下面对两种接触网类型简单介绍一下。
1.1架空式接触网架空式接触网的悬挂类型大致分为三种：简单悬挂，链形悬挂，刚性悬挂。
不同类型的悬挂方式其电缆粗细、条数、张力都不一样。
架空线的悬挂方式，要根据架线区的列车速度、电流容量等输送条件以及架设环境进行综合勘察来决定。
（1）简单悬挂简单悬挂只有接触线和一根架空地线，支柱安装负荷较轻，但是驰度大，弹性不均匀，接触网取流效果差，车辆速度受到限制，为改善弹性差的状况，大多会采用在悬挂点处增加一个倒Y形的弹性吊索，称为弹性简单悬挂，同样为改善驰度大的状况，常采用加装补偿装置的措施，称为带补偿的弹性简单接触悬挂。
由于简单悬挂方式建造费用低，施工方便维修简单，城市电车或轻轨往往采用这种悬挂方式。
地铁为了减少隧道净空，采用以弹性支座或弓形腕臂作支持部件的简单弹性悬挂。
（2）链形悬挂链形悬挂是指接触线通过吊弦悬挂到承利索上的悬挂。
《城市轨道交通供变电技术》课程标准
《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。
城市轨道交通供配电技术单选题100道及答案解析
城市轨道交通供配电技术单选题100道及答案解析1. 城市轨道交通供电系统的电源一般来自（）A. 市电电网B. 自备电厂C. 太阳能D. 风能答案：A解析：城市轨道交通供电系统通常从市电电网获取电源。
2. 牵引变电所将交流电源转换为（）A. 直流电源B. 交流电源C. 高压电源D. 低压电源答案：A解析：牵引变电所的主要作用是将交流电源转换为直流电源，为列车牵引提供电能。
3. 城市轨道交通供电系统中，降压变电所的作用是（）A. 降低电压B. 升高电压C. 稳定电压D. 变换频率答案：A解析：降压变电所将进线电压降低，以满足各类用电设备的电压需求。
4. 接触网的悬挂方式不包括（）A. 刚性悬挂B. 柔性悬挂C. 链型悬挂D. 放射型悬挂答案：D解析：城市轨道交通接触网常见的悬挂方式有刚性悬挂和柔性悬挂，链型悬挂也属于常见类型，放射型悬挂不属于。
5. 下列属于牵引供电系统设备的是（）A. 变压器B. 开关柜C. 整流器D. 配电箱答案：C解析：整流器用于将交流转换为直流，是牵引供电系统的关键设备。
6. 城市轨道交通供电系统的电压等级一般为（）A. 380VB. 10kVC. 35kVD. 110kV答案：C解析：城市轨道交通供电系统的中压网络电压等级通常为35kV。
7. 直流牵引供电系统的额定电压一般为（）A. 750VB. 1500VC. 220VD. 380V答案：B解析：目前直流牵引供电系统的额定电压常见的为1500V。
8. 接触网的供电分区之间设置（）A. 隔离开关B. 断路器C. 熔断器D. 避雷器答案：A解析：供电分区之间通常设置隔离开关，用于隔离故障区域。
9. 钢轨在供电系统中起到（）的作用A. 回流B. 绝缘C. 支撑D. 导向答案：A解析：钢轨作为回流导体，使牵引电流返回变电所。
10. 下列属于电力监控系统功能的是（）A. 远程控制B. 数据采集C. 故障诊断D. 以上都是答案：D解析：电力监控系统具有远程控制、数据采集和故障诊断等多种功能。
城市轨道交通供电系统
供电系统
城市轨道交通供电系统
1.3.1城市轨道交通供电系统的供电制式
城市轨道交通供电系统由变电所、接触网（接触轨）和回流网三部分构成。变电所通过接 触网（接触轨），由车辆受电器向电动客车馈送电能，回流网是牵引电流返回变电所的导体。
供电系统的供电制式主要指电流制式、电压等级和馈电方式。目前，城市轨道交通的直 流牵引电压等级有DC 600 V、DC 750 V和DC 1 500 V等多种。我国国家标准《城市轨道交 通直流牵引供电系统》（GB/T 10411—2005）规定了DC 750 V和DC 1 500 V两种电压制式。 供电系统的馈电方式分为架空接触网和接触轨两种。其中，电压制式和馈电方式是密不可分的。 一般架空接触网馈电方式电压等级采用DC 1 500 V，接触轨馈电方式电压等级主要采用DC 750 V，但有向DC 1 500 V发展的趋势。
1.3.2 城市轨道交通供电系统的组成
城市轨道交通作为城市交通看成一个重要用户。城市轨道交通供电系统由电源系统（城市电网、主变电所）、 牵引供电系统、动力照明供电系统和电力监控系统组成。其中，牵引供电系统包括牵引变 电所和牵引网两大部分，动力照明供电系统包括降压变电所与动力照明配电系统。
2. 牵引供电系统
城市轨道交通牵引供电系统如图1 3所示，各部分功能简述如下：图1 3城市轨道交通牵 引供电系统1—牵引变电所；2—馈电网；3—接触网；4—电动列车；5—钢轨；6—回流线； 7—电分段
2. 牵引供电系统
01
牵引变电所：供给城市轨道交通一定区域内牵引电能的变电所。
02
接触网：经过电动列车的受电器向电动列车供给电能的导电网。
在接触轨材料的选择上，国内已运行的城市轨道交通线路大多采用低碳钢轨；在国外，有 些城市轨道交通线路采用钢铝复合轨。与低碳钢轨相比，钢铝复合轨载流量大，可以减少牵引 变电所的数量，降低运营维修费用，减少运行损耗。现在，武汉轻轨和天津地铁均已采用该材 料。
第三轨供电原理
第三轨供电原理第三轨供电，又称接触网供电，是指在城市轨道交通线路旁边或上方架设一根金属导轨，称为第三轨。
电车通过集电靴与第三轨接触，将电能传递至电车内部，从而驱动电车运行。
第三轨供电原理简单，但其实现过程较为复杂。
下面将从三个方面详细介绍第三轨供电原理。
一、接触网的组成接触网由纵向的牵引升降机、悬挂在牵引升降机上方、平行于轨道的主拉线和横向的接触网线（一般使用铜合金线）组成。
主拉线是承受接触网重量和拉力的组成部分，接触网线是把电能从电网输送到电车的必要部分，牵引升降机则是实现电车对接触网的连接导线。
二、电车供电系统第三轨供电是直流供电，电车供电系统由受电弓、集电靴、电缆等组成。
受电弓负责支撑和固定集电靴，集电靴与第三轨接触，将电能传递至电车内部，从而驱动电车运行。
电车供电系统的关键部件是受电弓和集电靴。
三、电力系统电力系统是第三轨供电的重要一环，其包括接触网送电站、升降牵引变电所、配电室和接触线供电等部分。
接触网送电站是整个电力系统的源头，负责向接触网输送电能；升降牵引变电所将接触网所得到的电按所需电压和电流等等特定要求变换后提供给牵引设备；配电室负责供应车站的内部电力需求，使车站的各种设备正常运行。
接触线供电则是电力系统的最后一环，负责将所需电力传送至接触线，通过接触线加强信号的传输，使电车能够实现高速运行。
第三轨供电原理涉及的方面较多，需要多个环节的紧密配合才能确保电车正常运行。
四、第三轨供电的优缺点1. 系统稳定第三轨供电系统简单、稳定，可有效保证电车运行的可靠性和安全性。
2. 能源利用率高第三轨供电系统能够充分利用直流电的优点，将电能传送到电车上，从而使能源利用率更高。
3. 造价低廉相比于以往的其他供电方式，第三轨供电系统构建成本低廉，且维护成本也较为经济，这些因素使得第三轨供电系统广泛应用。
1. 具有一定的危险性由于第三轨供电系统与地平面相接触，对于乘客或工作人员来说存在一定的危险性。
城市轨道交通交流牵引供电系统及其关键技术
城市轨道交通交流牵引供电系统及其关键技术摘要：随着经济和科技发展，交通运输领域也表现出快速发展趋势，很多一二线城市纷纷建设轻轨、地铁等，其中，城轨供电问题成为一个难题。
城轨系统电源来自于城轨交流牵引供电系统。
为了缓解城轨供电压力，本文对供电系统进行分析，希望可以供应更多电力。
关键词：城市轨道交通；交流牵引供电；关键技术1传统城市轨道交通直流牵引供电系统城市轨道交通牵引供电系统一般由城市电网电源和城市轨道交通内部供电系统两部分组成，一般采用设置专门的主变电所为牵引变电所及降压变电所集中提供电源。
主变电所高压侧进线电压一般取自110kV三相城市电源，经主变降压后变成35kV或者10kV。
牵引变电所、降压变电所均为一级负荷需保证有两路独立的电源。
城市轨道交通中机车所需的功率一般不大，线路长度一般为几十公里，供电距离相对干线铁路较小，牵引网所需的电压等级不是很高，故而城市轨道交通普遍都使用了直流的供电制式。
而且直流制相较于交流制没有电抗压降，所以在同样的电压等级下条件，直流制的电压损失更低。
因为城市轨道交通设置在城市之内，其敷设的各电力线路布置在市区各建筑群之间，为了保证安全，系统的电压等级不宜过高。
而且直流供电没有了接触网电分相的问题，使得列车的运行效率提高。
主牵引变电所的降压变压器将取自城市电网的三相高压交流电压降至35kV，再通过中压网络将该电压送至牵引变电所。
牵引变电所的作用就体现在整流变压器将交流电再次降压，或者利用整流器将交流电转化为适合电力机车的低压直流电。
然后通过馈线将牵引变电所馈出的直流电送到牵引网上，列车通过其受流器与接触网的滑动接触从而获得电能。
然而作为电流返回至牵引变电所的流通路径的钢轨，它和大地之间并非完全绝缘，所以当电流途径钢轨回流至牵引变电所的时候。
将会有部分电流泄漏至大地中，从大地回流至牵引变电所。
这种泄漏到道床及其周围土壤介质中的电流分布广泛，称为＂迷流＂或＂杂散电流＂。
城市轨道交通工程技术基础知识单选题100道及答案解析
城市轨道交通工程技术基础知识单选题100道及答案解析1. 城市轨道交通中，大运量轨道交通系统的高峰小时单向运输能力达到（）。
A. 1 - 3 万人次B. 3 - 7 万人次C. 7 万人次以上D. 0.5 - 1.5 万人次答案：B解析：大运量轨道交通系统的高峰小时单向运输能力达到3 - 7 万人次。
2. 城市轨道交通的轨道结构中，（）具有稳定性好、维修工作量小等优点。
A. 有砟轨道B. 无砟轨道C. 整体道床D. 碎石道床答案：B解析：无砟轨道具有稳定性好、维修工作量小等优点。
3. 以下哪种车型通常用于地铁系统（）。
A. A 型车B. B 型车C. C 型车D. L 型车答案：B解析：B 型车通常用于地铁系统。
4. 城市轨道交通线路的最小曲线半径主要取决于（）。
A. 列车速度B. 地形条件C. 轨道类型D. 工程造价答案：A解析：列车速度是决定城市轨道交通线路最小曲线半径的主要因素。
5. 地铁车站按照运营功能可分为（）。
A. 中间站、换乘站、终点站B. 岛式车站、侧式车站、混合式车站C. 地下车站、地面车站、高架车站D. 大型车站、中型车站、小型车站答案：A解析：按照运营功能，地铁车站分为中间站、换乘站、终点站。
6. 城市轨道交通信号系统的核心设备是（）。
A. 联锁设备B. 闭塞设备C. 列车自动控制系统D. 信号机答案：C解析：列车自动控制系统是城市轨道交通信号系统的核心设备。
7. 以下哪种供电方式在城市轨道交通中应用最广泛（）。
A. 集中供电B. 分散供电C. 混合供电D. 直流供电答案：A解析：集中供电在城市轨道交通中应用最广泛。
8. 城市轨道交通车辆的制动方式中，（）属于电制动。
A. 电阻制动B. 闸瓦制动C. 盘形制动D. 磁轨制动答案：A解析：电阻制动属于电制动。
9. 地铁隧道施工中，（）适用于松软含水地层。
A. 明挖法B. 盖挖法C. 盾构法D. 矿山法答案：C解析：盾构法适用于松软含水地层。
城市轨道交通-供电系统
不间断电源（UPS）
作用
不间断电源是城市轨道交通供电系统中的重要设备，主要负责在市电中断或异常情况下， 为轨道交通车辆提供不间断的电力供应。
组成
不间断电源通常由整流器、逆变器和蓄电池等组成。
工作原理
不间断电源在市电正常时将市电整流成直流电，然后逆变成交流电供给轨道交通车辆；在 市电中断或异常情况下，蓄电池将为车辆提供电力供应，确保车辆正常运行。
供电设备的维护保养
定期维护
制定维护计划，定期对供电设备进行清洁、检查和保养。
预防性维护
根据设备磨损规律和运行状态，进行预防性维护，延长设备使用 寿命。
维修记录与档案管理
建立设备维修档案，记录维修过程和结果，为后续维护提供参考。
供电系统的故障处理与应急预案
故障诊断与定位
快速诊断供电系统故障，准确定位故障点，为抢修提供支持。
配电网
将电能从变电所分配给各个车 站、车辆段等用电负荷。
供电方式及其特点
01
集中供电
由城市电网建设专用变电站，通过输电线路将电能输送到轨道交通沿线
的牵引变电所。该方式具有便于管理和维护、可靠性高的优点，但需要
建设专用变电站和输电线路，投资较大。
02
分散供电
在轨道交通沿线建设多个小型变电站，直接向牵引变电所和车站供电。
使用的低压电。
类型
变压器通常分为油浸式变压器和 干式变压器两种类型。
工作原理
变压器通过电磁感应原理，将输 入的高压电转换成低压电输出， 以满足城市轨道交通车辆的用电
需求。
高压开关柜
作用
高压开关柜是城市轨道交通供电系统中的重要设 备，主要负责控制和保护高压电的输配。
组成
高压开关柜通常由断路器、隔离开关、电流互感 器等组成。
城市轨道交通车辆牵引与供电系统概述
封闭式三相笼型异步电动机结构
定子
铁心：由内周有槽 的硅钢片叠成。
A ----X 三相绕组 B ----Y
C---- Z
机座：铸钢或铸铁
鼠笼转子
转子
铁心：由外周有槽的 硅钢片叠成。 (1) 鼠笼式转子 铁芯槽内放铜条，端 部用短路环形成一体； 或铸铝形成转子绕组。 (2) 绕线式转子 同定子绕组一样，也 分为三相，并且接成 星形。
气隙：定子和转子之间
必须有一个气隙
交流电动机的特点
交流电动机没有转向器，构造简单，运行可靠，效 率较高，维护很少，价格低廉；转子坚固，定子绕 组沿圆周均匀分布，电动机体积小，能够获得较大 的单位质量功率；其机械特性较硬，具有较好的防 空转性能，使黏着利用提高；且微电子技术的发展 使异步电动机的调压变频调速得以顺利实现。
效率高 由于无中间传动环节，消除了机械摩擦时的能量 损耗。
列车控制系统工作原理
城市轨道交通车辆的控制电路，是低电压小功率电 路，分为有接点的直流电路和无接点的电子电路。 有接点的直流电路由主控制器、继电器、电气控制 的低压部分、联锁接点组成；无接点的电子电路由 微机及各种电子单元组成，如列车牵引系统控制单 元、制动控制单元、空调控制单元等。
包括下部支杆5、下部导杆6、上部支杆7和上 部导杆8；
采用高强度冷拔无缝管制作。
• 高度止挡2：
安装在下部导杆侧下方的基础框架上； 用以限制受电弓的最大升弓高度。
• 弓头：
是弓与网相接触的部分； 由集流头9、接触带10、转轴、端角11和弹簧 盒组成。
• 升降弓装置12：
城市轨道交通牵引供电方式的比较
城市轨道交通牵引供电方式的比较摘要：目前我国城市轨道交通牵引供电制式以DC1500V上部悬挂接触网为主，有些线路采用De750V三轨供电制式。
随着城市轨道交通的不断发展，为节能减排提高能效，有必要提高牵引供电电压。
近年来城际铁路和地铁的大力发展，使牵引供电技术和动车传动控制技术都得到了极大提高，无论是高铁或地铁动车都采用了先进的交流传动技术，不同的仅是高铁、城际铁路采用单相交流27.5kV供电，而地铁采用的是DC150供电。
从技术上讲地铁也可采用与其上部绝缘净空尺寸相应电压等级的单相交流供电，这无疑是一种节能减排、减少地下杂散电流，又可与高铁、城际铁路线路贯通的新型模式。
关键词：轨道交通；牵引供电制式；直流供电；交流供电；前言：城市轨道交通发展迅速，已成为其所在城市的最大耗电户之一。
创新发展、节能减排、降低运营成本是众多城市轨道交通运营企业可持续发展的必由途径。
2013年5月深圳地铁有限公司拟将原有线路的De1500V牵引供电制式升级为DC3000V牵引供电制式，预计牵引耗电可节能30％左右。
升级供电制式可减少线路上的电耗值，增大牵引所问距离，减少牵引所(站)数目。
基于国内外轨道交通牵引系统与新技术的发展，研发一种安全快捷和低能耗的城市轨道牵引供电新制式十分必要。
曹建猷教授在1956年底提出充分的论据，建议采用工频单相交流制[1]。
这种制式被采用在我国第一条电气化铁路(宝鸡到凤州段)上，并一直沿用至今，而且目前仍能适合我国城市轨道交通的发展需要。
1.城市轨道交通中的牵引供电制式城市轨道交通动车牵引分为两大类，即直流牵引和交流牵引。
直流牵引一般采用直流串励电动机或以串励为主，并励为辅的复励电动机作为牵引动力；交流牵引一般采用交流三相异步电动机作为牵引动力。
早期的电机，依靠经典的方法调节转速。
虽然三相异步电动机具有体积小、重量轻、价格廉、可靠性高和功率/重量比高的优点，但由于三相异步电动机的起动性能、工作和机械特性、调速性能较差，比较而言，直流串励电动机更适合于电力牵引。
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三、熔断器
1、作用和特点： 熔断器（文字符号为FU）是一种保 护电器。它串联在电路中，当电路 发生短路或过负荷时，熔体熔断， 切断故障电路使电气设备免遭损坏， 并维持电力系统其余部分的正常工 作。
调压两种。
一、变压器
3、变压器的主要技术参数 （1）额定电压 （2）额定电流 （3）额定容量 （4）变比
一、变压器
3、变压器的主要技术参数 （5）铜损 （6）铁损 （7）阻抗电压降 （8）空载电流 （9）连接组别
一、变压器
4、变压器的分类 （1）按变压器的应用方式分：升压变压器和降压变压器。 （2）按变压器的相数分：单相、三相和多相变压器。 （3）按线圈形式分：单线圈变压器（自耦变压器）、双线圈变
•二次电路：用来控制、指示、监测和保护主电路及其主电 路中设备运行的电路称为二次电路（二次回路)。
•二次设备：二次电路中的所有电气设备。
二、直流牵引变电所的设备分类
一次设备按其在一次电路中的功用又可分为： （1）变换设备 （2）控制设备 （3）保护设备 （4）补偿设备 （5）成套设备
3.2 整流机组
二、高压隔离开关
1、作用： （1）隔离高压电源，以保证其他设备的检修安全。 （2）倒闸操作：当合闸时，先合隔离开关，后合断路器；
分闸时，先分断路器，后分隔离开关。这种操作通常 称为倒闸操作。为了保证安全，一般要装有和断路器 之间的连锁装置，以防止误操作。 （3）接通和断开小电流电路。
二、高压隔离开关
出运行。 （2）保护作用，即在电气设备或电力线路发生故障时，继电
保护装置发出跳闸信号，起动断路器，将故障部分设备 或线路从电网中迅速切除，确保电网中无故障部分的正
常运行。
一、高压断路器
2、结构
开断元件
支
传
持
动
绝
元
缘
件
操
体
动
机
构
基座
一、高压断路器
3、分类与型号 •按其采用的灭弧介质分，有油断路器、六氟化硫断路器、真 空断路器等类型。按其安装地点分，有屋内式和屋外式两种 。 •油断路器按其油的多少和油的作用，又分为多油式和少油式。 •多油断路器的油既做灭弧介质，又作绝缘介质，利用油作其 相对地（外壳）甚至相与相之间的绝缘，因此油量多。 •少油断路器只有灭弧介质，因此油量少，比较安全。 •油断路器结构简单，价格便宜，但油在灭弧中易碳化，检修 周期短，维护工作量大，污染大，被SF6和真空断路器取代。
单元3 牵引变电所的主要电气设备
【主要内容】
3.1 概述 3.2 整流机组 3.3 高压开关设备 3.4 互感器 3.5 避雷装置 3.6 成套设备
3.1 概述
一、牵引变电所的类型和原理 二、直流牵引变电所的设备分类
一、牵引变电所的类型和原理
直流牵引变电所从双电源受电，经整流 机组变压器降压，分相后，按一定整流 接线方式由大功率硅整流器把三相交流 电变换为与直流牵引网相应电压等级的 直流电，向电动车组供电。直流牵引变 电所间距离仅几千米，一般不设分区所 和开闭所。
一、变压器
（7）散热器：降低变压器油温度，有自冷、强迫风冷和强迫 水冷等措施。
（8）绝缘套管：与箱体绝缘。 （9）瓦斯继电器：当变压器内部发生严重故障时，瓦斯继电
器接通断路器跳闸回路；当变压器内部发生不严重故障 时，瓦斯继电器按通故障信号回路。 （10）温度计：测量油箱上层油温，监视变压器运行是否正常。 （11）调压装置：保证变压器二次侧电压。分有载调压和无载
二、直流牵引变电所的设备分类
•一次电路：为了实现牵引变电所的受电、变电和配电的功 能，在牵引变电所所中，必须把各种电气设备按一定的接 线方案连接起来，组成一个完整的供配电系统。在这个系 统中担负输送、变换和分配电能任务的电路称为主电路。
•一次设备：一次电路中的所有电气设备。
二、直流牵引变电所的设备分类
一、变压器 二、整流器 三、等效24脉波整流机组
一、变压器
1、作用和原理：
i1 u1
N1 N2
Φ
i2 u2
一、变压器
2、变压器的构造:
1—信号温度计；2—铭牌；3—呼吸器；4—油枕；5—油标；6—安全气道； 7—气体继电器；8—高压套管；9—低压套管；10—分接开关；11—油箱；
12—铁心；13—绕组；14—放油阀；15—小车；16—接地端子
① 变压器二次侧接成 星形，一次侧接成 三角形，避免3次 谐波流入电网。
② 共阴极接法——共 阳极接法。
③ 三相电路触发角的 起点，是以自然换 相点来计算的，而 不是以过零点。
二、整流器
1、工作原理
（2）两组三相半波整流连接
两组半波共阴、阳极串联， 如其负荷电流相等，则零线
电流为零，零线可以取消；
一、高压断路器
①外壳：整个外壳通常由绝缘材料和金属组成。对外壳的要 求首先是气密封要好；其次是要有一定的机械强度；再是 有良好的绝缘性能。
②波纹管：波纹管既要保证灭弧室完全密封，又要在灭弧室 外部操动时使触头作分合运动，允许伸缩量决定了灭弧室 所能获得的触头最大开距。
一、高压断路器
③屏蔽罩：触头周围的屏蔽罩主要是用来吸附燃弧时触头上 蒸发的金属蒸气，防止绝缘外壳因金属蒸气的污染而引起 绝缘强度降低和绝缘破坏，同时，也有利于熄弧后弧隙介 质强度的迅速恢复。
一、高压断路器
一、高压断路器
S－少油断路器 D－多油断路器 Z－真空断路器 L－SF6断路器
产品名称
N－户内型 W－户外型
安装类型
设计序号
/ 开断电流（kA）
断流容量（MVA）
额定电流（A）
其它标志
G－改进型 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ－断流能力代号
额定电压（kV）
一、高压断路器
4、真空断路器 •真空断路器利用真空度约为10-4Pa（运行中不低于10-2Pa）的
2、分类和型号： 按照不同的分类方式，隔离开关有多种类型。 （1）按装设地点的不同，可分为户内式和户外式两种。 （2）按绝缘支柱数目，分为柱式、双柱式和三柱式三种。 （3）按动触头运动方式，可分为水平旋转式、垂直旋转式、
摆动式和插入式等。
二、高压隔离开关
2、分类和型号： （4）按有无接地闸刀，可分为无接地闸刀、一侧有接地闸
压器、三线圈变压器。 （4）按变压器铁心和线圈的相对位置分：心式变压器和壳式变
压器两种。心式变压器的线圈包在铁心的外围，壳式变压 器的铁心包在线圈的外围。 （5）按变压器绝缘和冷却方式分有油浸式、干式和充气式三种。 （6）按调压装置的种类分有载调压变压器和无载调压变压器。
二、整流器
1、工作原理
（1）三相半波整流电路
•手动按钮操作：按动安装在面板上的合闸按钮，使其推动 脱扣板，通过调节螺杆推动定位件作顺时针转动，完成合 闸操作。
一、高压断路器
③分闸操作： •自动分闸操作：当机构处于合闸状态时，一旦脱扣器接到分闸
信号，过流脱扣电磁铁或分闸电磁铁向上吸动，将带动顶杆推 动脱扣板作顺时针移动，从而带动锁扣作逆时针转动，使锁扣 与锁扣之间的搭接解除。解除后的锁扣在储能弹簧的带动下作 逆时针转动，通过杠杆推动半轴作顺时针转动，从而完成分闸 操作。 •手分按钮分闸操作：当用手分按钮推动分闸连杆时，带动了固 定在半轴上的脱扣板向上运动，从而带动半轴转动，解除扇形 板与半轴的扣接，使扇形板转动，完成分闸动作。
合闸的弹簧合闸操动机构。
一、高压断路器
（2）操动机构 ④电动机机构（CJ型）用电动机合闸与分闸的操动机构。 ⑤液压机构（CY型）指用高压油推动活塞实现合闸与分闸的
操动机构。 ⑥气动机构（CQ型）指用压缩空气推动活塞实现合闸与分闸
的操动机构。
一、高压断路器
① 储能：
一、高压断路器
② 合闸操作：
•合闸电磁铁操作：接到合闸命令后，合闸电磁铁的动铁芯 被吸向下运动，拉动导板也向下运动，使杠杆向反时针方 向转动，并带动固定在定位件上的滚轮13运动，推动定位 件作顺时针转动将储能维持解除，完成合闸操作。
二、高压隔离开关
高压隔离开关（文字符号为QS）又称隔离刀闸，是一种结构 比较简单的高压开关电器。在合闸状态下能可靠的通过额定 电流和短路电流，但因为它没有专门的灭弧装置，不能用来 切断负荷电流和短路电流。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。隔离开关在分闸时，动静触头 间形成明显可见的断口，绝缘可靠。
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。
3.3 高压开关设备
一、高压断路器 二、高压隔离开关 三、熔断器 四、高压负荷开关
一、高压断路器
1、功能： 高压断路器（文字符号为QF）是牵引变电所高压电器设备中最 重要的设备，是一次电力系统中控制和保护电路的关键设备。 （1）控制作用，即根据需要将部分电气设备或线路投入或退
为提高功率因素，降低网侧电压波形畸变，减少对电网的干 扰，降低输出直流电压的纹波系数，城轨供电系统牵引变电所 整流机组采用等效24脉波整流电路。
3.3 高压开关设备
•高压开关设备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
一、变压器
（1）铁心：用导磁良好的硅钢片叠装而成，形成闭合回路。 （2）线圈：又称为绕组，是变压器的导电回路，用铜线或铝
线绕成多层圆筒形。 （3）油箱：把变压器连成一个整体及进行散热。 （4）油枕：又称为油柜，油枕的作用是储油与补油，减少油
的老化速度。 （5）呼吸器：过滤空气，从而保持油的清洁。 （6）防爆装置：防止变压器油箱爆炸或变形。
刀、两侧有接地闸刀三种。 （5）按操动机构的不同，可分为手动式、电动式、气动式
和液压式等。 （6）按极数，可分为单极、双极、三极三种，以及按安装
方式分为平装式和套管式等。