1、中性点直接接地的三相电力系统，发生单相接地时，接地相直接经过地而形成单相短路电流，数值很大继电保护装置会立即动作，由断路器切断故障线路。因中性点电位被接地体钳位，中性点对地电压始终为零，非故障相电压不会因为其他相发生单相接地而升高。在我国实用中，110kV及其以上电压的电网均采用大电流接地系统。 所需学时本章所需讲授课程课时数为2学时 复习题一、填空题1.电力系统主要由发电厂、变配电设备、组成。2.变电所根据作用可分为、地区变电所、三种。其中，要求有四路及以上电源汇集。3.额定电压是指三相系统的电压。4.电力用户中的一级负荷要求要有电源供电；次要用户一般要求电源供电。电力牵引用户属于级负荷。5
2、.中性点运行方式有、三种。6.中性点直接接地的系统发生单相接地故障时，非故障相电压的变化情况是。7.动力和照明混合使用的配电系统，应采用中性点直接接地的方式。8.对于中性点不接地的三相电力系统，当发生单相接地时，系统的相间电压对称关系，故障相对地电压为原来对地电压的倍，故障相接地电流上升为原来对地电容电流的倍。二、简答题什么是发电厂、变电所、电力系用和电力网？变电所分哪些类型？什么是额定电压、额定电流和额定容量？一次设备的额定电压时如何规定的？牵引变电所中常用的额定电压有哪些？什么叫电力系统的中性点？我国电力系统中性点运行方式有哪几种？中性点不接地三相系统中，发生单相接地故障时，简述各种电压和
3、电流如何变化？试述消弧线圈的工作原理。消弧线圈有哪几种补偿方式？常采用哪一种？为什么？一般什么情况下采用大电流接地方式？一般什么情况下采用小电流接地方式？试比较各种不同中性点运行方式的优缺点，并说明适用范围。第二章 电力牵引供电系统概述1.掌握牵引供电系统的组成及各部分作用2.理解牵引供电系统各部分之间的关系3.理解换相连接的作用4.掌握牵引供电的五种供电方式及其特点、适用范围为电力机车不间断可靠供电的完整系统称之为电力牵引系统。我国电气化采用的是工频单相交流值，电压25 kV27.5 kV）或50 kV55 kV）。一、电力牵引供电系统的组成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
4、能，通过变压、变相或换流后，向电力机车负荷提供所需电流制式的电能，并完成牵引电能传输、配电等全部功能的完整系统。工频交流单相电力牵引供电系统主要由牵引变电所和牵引网两部分组成。牵引网实行单相供电，由馈电线、接触网、轨道电路及回流线等组成。为使电能有效、可靠的供给电力机车，牵引网上还装有分相绝缘器、分断绝缘器等设备，供电系统中还有开闭所、分区所等。我国规定牵引网额定电压为25 kV，额定频率为50Hz。牵引供电构成的回路是：牵引变电所馈电线电力机车钢轨和大地回流线牵引变电所。牵引变电所是交流工频单相电力牵引供变电系统的重要环节。它的作用是将电力系统引入的110kV或220kV三相交流电转换成27
5、.5kV或227.5）kV的单相交流电，通过馈电线送至铁路线上的接触网，供电力机车取用。有少数牵引变电所还承担向铁路地区工农业用户的10kV动力负荷供电。所以牵引变电所是接受和分配电能并改变电能电压的枢纽，是电力系统和电力机车之间的重要环节。它主要由牵引变压器和相应的配电装置构成。架空接触网是一种悬挂在电气化铁道钢轨上方并和轨面保持一定距离的链型货单导线系统，专为电力机车或电动车组提供电力的特殊懂点回路，机车通过受电弓与接触网华东接触取得电能。二、牵引供电系统的换相连接为了减小负序分量对电力系统的影响，在实际中处采用斯科特接线变压器外，还官方采用换相连接的方法。换相连接是把牵引负荷这样的单向负
6、载分别均匀的依次接到系统的三相中去，对整个电力系统而言形成宏观意义的平衡对称。换相连接满足两个基本要求，其一是原边依次均匀接入三个相中；其次要使牵引侧两相相邻分相处的断口电压不应超过接触网的对地电压。三、牵引供电的供电方式交流电力牵引供电系统因牵引网对抑制通信干扰采取的技术措施不同而采用不同的供电方式。牵引供电系统的供电方式主要包括直接供电方式、带回流线的供电方式、带吸流变压器BT）的供电方式，以及自耦变压器AT）供电方式、同轴电力电缆的供电方式。牵引网的供电方式则包括单边供电、上下行并联供电和双边供电方式。直接供电方式是在牵引网中不增加特殊防护措施的一种供电方式，这种供电方式结构简单，投资省
7、，牵引网阻损较小，能耗也较低。但其对通信线路干扰大，一般采用在铁路沿线通信线路已采用地下屏蔽电缆的区段。BT供电方式是在牵引网中架设有吸流电压器回流线装置的一种供电方式。与直接供电方式相比，是在系统中增加了吸流变压器设备。牵引回流由特设的回流线流回牵引变电所， 因为接触网与回流线中流过的电流大致相等，方向相反，一次对邻近的通信线路的电磁感应绝大部分被抵消，从而降低了对通信线路的干扰。这种供电方式因为在牵引网中串联了吸流变压器，牵引网的阻抗比直接供电方式约大50%，能耗也较大。DN供电方式是在接触网支柱上架有一条与钢轨并联的回流线，这种供电方式取消了吸流变压器，保留了回流线。利用接触网与回流线之
8、间的互感作用，使钢轨中的回流尽可能的由回流线流回牵引变电所。因为能部分抵消接触网对临近通信线路的干扰，但其防干扰效果不如BT供电方式。这种供电方式可能在对通信线路防干扰要求不高的区段采用。因为取消了吸流变压器，只保留了回流线，因此牵引网阻抗比直接供电方式低一些，造价也比BT供电方式低。目前，这种供电方式在我国电气化铁路上得到了广泛的应用。AT既能有效地减轻牵引网对通信的干扰，又能适应高速、大功率电力机车运行，故近年来，在我国得到了迅速发展。这种供电方式是每隔10km左右在接触网与正馈线之间并联接入一台自耦变压器，绕组的中点与钢轨相接。自耦变压器将牵引网的供电电压提高一倍，而供给电力机车的电压仍
9、未25kV。自耦变压器供电方式牵引网阻抗很小，因此电压损失小，电能损耗低，供电能力大，供电距离长。因为牵引变电所间距离加大，减少了牵引变电所的数量，也减少了电力系统对电气化铁路供电的项目和投资。但因为牵引变电所和牵引网比较复杂，加大了电气化铁路自身的投资。这种供电方式一般在重载铁路、高速铁路等负荷大的电气化铁路上采用。1.我国电力牵引供电系统采用的电流制是。2.牵引变电所主要由和相应的配电装置构成。其中三相两相牵引变电所采用的是变压器。3.在三相牵引变电所中，一般采用变压器作为主变压器，该变压器的低压侧绕组一相接接地网和钢轨或回流线，另外两相接。4.牵引供电回路是。5.牵引网是由、组成的双导线
10、供电系统。6.能够实现相邻两供电区段双边并联供电的是。7.电气化铁道的供电方式有、和五种。8.AT供电方式的馈电电压为直接供电方式的倍，供给电力机车的电压为KV。9.换相连接是把牵引负荷这样的单向负载分别均匀的接到系统的三相中去，对整个电力系统而言形成宏观意义的平衡对称。10.换相连接满足两个基本要求，其一是；其次要使牵引侧两相相邻分相处的断口电压不应超过。我国电气化铁道供电方式采用那种？有何特点？电力牵引供电系统有哪几部分构成？其作用是什么？牵引变电所有哪些种类？各有何特点？什么是牵引变电所的换相连接？牵引变电所为什么要换相连接？牵引供电的方式有哪几种？分别具有什么特点？适用于什么场合？第三
11、章 高压断路器及其操动机构1.掌握电弧的实质2.理解电弧的形成和熄灭3.了解几种常用的灭弧方法4.掌握高压断路器的的作用及分类5.掌握少油断路器、六氟化硫断路器、真空断路器的结构、特性及使用要求和操作原则 6.掌握断路器操动机构的作用、分类及各类操作机构的基本原理和特点一、电弧的形成、燃烧和熄灭电弧的实质是一种气体放电现象。在阴极表面，犹豫热电子发射或强电场发射的自由电子，在强电场作用下，逐渐加速运动，在弧隙中不断与气体原子碰撞，使中性原子产生游离，因为弧隙中自由电子数量不断增加。因为不断的碰撞，弧隙中其体温度不断升高，而引起热游离。因为碰撞游离和热游离的作用，触头间有大量自由电子，使原来绝缘
12、的介质变成了导电通道，使介质击穿而形成电弧。在介质游离的同时，还存在着复合与扩散两种去游离过程。当游离速度小于去游离速度时，弧隙中带电质点减少，当减小到无法维持电弧时，电弧就熄灭了。常用的熄弧方法有气体吹弧、利用电磁法熄弧、采用多断口熄弧、提高触头分离速度、采用气体作为灭弧介质、采用真空熄弧和将长电弧分裂成一串短电弧等方法。二、高压断路器高压断路器是电力系统中最为重要的电器。在正常运行状态下，依靠断路器接通或断开负荷电流起控制作用；在故障状态时，依靠断路器与继电保护装置配合迅速而准确的切断短路电流而起保护作用。它具有很强的灭弧能力，性能完善，同时具有控制和保护双重作用。断路器在断开时，触头间会
13、产生电弧，高压断路器有专门的灭弧机构。高压断路器的灭弧方法有很多种，有利用电流产生的电磁吹力来灭弧的磁吹灭弧，有利用电弧将介质分解成强大气流的气吹灭弧，还有利用真空不易产生电弧的性能灭弧等等。根据灭弧介质的不同，可分为油断路器、六氟化硫SF6）断路器和真空断路器等。1.少油断路器采用变压器油作为灭弧介质的断路器称为油断路器，油断路器有少油断路器和多油断路器两种。变压器油不仅作为灭弧介质，还要作为绝缘介质的断路器为多油断路器；变压器油只作为灭弧介质和触头开断后弧隙绝缘介质，而带电部分与地之间的绝缘采用磁介质的断路器称为少油断路器。少油断路器的灭弧室和触头都安装在瓷套中，少量油作灭弧介质。少油断路
14、器在我国电气化铁路发展初期得到较为广泛的应用，但少油断路器燃弧时间较长，动作速度慢，体积相对较大，且不适于频繁操作，随着技术的发展，最终将会被性能更加优良的六氟化硫断路器和真空断路器所取代。目前少油断路器仅在110kV侧使用，有SW3-110型电磁操动机构）和SW6-110型液压操动机构）两种。2.六氟化硫断路器六氟化硫是一种无色、无臭、无毒、不燃的惰性气体，它具有良好的灭弧和绝缘性能，用六氯化硫气体作为灭弧和绝缘介质的新型气吹断路器，已得到了广泛的应用。六氟化硫断路器在吹弧的过程中，气体不排入大气，而在封闭系统中反复使用。户外SF6断路器结构形式有瓷柱式和罐式两种。磁柱式的灭弧室置于瓷套内，
15、价格较低；罐式的灭弧室置于接地的金属罐中，用SF6作为绝缘介质，重心低，在进出线套管上可安装电流互感器，同时利用出线套管的电容制成电容式分压器，获得电压信号，也可和其它设备组成复合式开关设备，抗震性强。因为SF6的优良电气绝缘和灭弧能力，近年来六氟化硫全封闭组合电器得到了快速发展，特别是在高压、超高压断路器领域中扮演着重要的角色。3.真空断路器真空断路器是利用真空作为绝缘和灭弧手段的断路器。其核心部件是真空灭弧室。真空灭弧室的外壳常用微晶玻璃或高强度陶瓷等无机绝缘材料制成，两端有金属端盖。静触头与上端盖焊成一体，动触头借助于波纹管伸缩，实现分合闸的操作。真空灭弧室的真空度应保持在Pa以上。真空
16、灭弧室的开断特性与触头结构和触头材质关系极大，大容量灭弧室都需要利用短路电流产生的磁场灭弧，因此触头做成各种形状。触头的材质，不仅应具有导电性能好，开断能力强，耐压强度高，电寿命长等一般特性，还需要满足抗熔焊性能好，截流水平低等特殊要求。真空断路器电寿命长，能频繁操作，新型的真空断路器可以开断额定电流上万次，开断短路电流数十次，而且无爆炸、火灾的危险，目前正得到广泛的应用。三、断路器的操作机构断路器的分、合闸操作功率大，必须有专门的操动机构来完成。断路器操动机构结构复杂，传动速度较快，操作功率大，是断路器必备的配件。各种断路器配置不同的操动机构，断路器的各种自动化操作是通过操动机构与控制电路联
17、合实现的。断路器的操动机构主要有电磁操动机构、弹簧操动机构、液压操动机构和气动操动机构。电磁操动机构是利用电磁铁作为操作动力，其特点是结构简单，动作可靠，但是需要较大容量的直流电源。弹簧操动机构是利用电动机使合闸弹簧压缩贮能作为操作动力。其特点是结构简单，不需要大容量直流电源。液压操动机构是利用氮气压缩贮能，以油作为传递压力的媒介，由工作缸活塞的运动带动断路器工作。这种机构效率高，一次贮能，可多次动作，而且动作平稳，但各部件加工精度要求较高，工作中要保持良好的密封性能。气动操动机构是利用压缩机将空气压缩存在贮气缸内，由压缩空气推动操动机构中的汽缸活塞，是断路器动作，其优点是操动平稳可靠，不需大
18、容量电源，但需要有压缩空气系统。1.国标规定对于额定电压在220KV及以下的设备，其最高工作电压可为额定电压的倍。2.断路器的全开断时间等于断路器的和之和。3.SW3-110型断路器主体由底架、中间机构箱、等部件构成。4.SW3-110型断路器属灭弧结构的油断路器，其灭弧能力与电流大小有关，电弧电流越大，灭弧能力越。5.少油断路器不适合频繁操作是因为灭弧室中的油易碳化变黑，油的绝缘强度。6.SW3-110型少油断路器采用操动机构；SW6-110型断路器采用操动机构。7.单压力式SF6断路器在结构上分为和两种类型，其中不能加装电流互感器。8.LW25-126/T式SF6断路器由、三部分组成。9.
19、真空电弧是电离状态的电弧，其形态可分为和。10.ZN6-27.5型断路器的灭弧室由、波纹管、及导电杆等组成，其中波纹管的作用是。11.ZN6-27.5型断路器灭弧室中的屏蔽罩有、三种。12.断路器操动机构的作用是。操动机构由、保持与脱扣机构、缓冲装置、闭锁装置构成。13.操动机构根据能量转换装置的类型分为、和气动机构。14.CY3型液压操动机构是以作为能源的，其主要组成部分为、。15.如果隔离开关和断路器处于并联状态，隔离开关分合闸操作的条件是。16.利用工频耐压实验鉴定真空灭弧室的完好性的做法是。17.型号为SN10-10的断路器其型号的含义为。1.气体交流电弧的特点及本质是什么？2.电弧是
20、如何产生的？电弧熄灭的条件是什么？3.开关电器中熄灭电弧的方法有哪些？4.高压断路器有哪几类？其技术参数有哪些？5.高压断路器的作用是什么？对其有哪些基本要求？6.高压断路器主要有哪几部分组成？7.SW3-110型断路器本体结构特点是什么？8.SW3-110型断路器的灭弧装置中油面的高低对灭弧性能有什么影响？9.简述六氟化硫气体为什么具有优良的灭弧性能和绝缘性能？10.什么是真空、真空度？真空断路器中真空度一般为多少？11.真空电弧的本质是什么？简述真空电弧是怎样形成的？12.ZN6-27.5型断路器真空灭弧室的的结构特点是什么？主要由几部分组成？13.ZN6-27.5型断路器真空灭弧室中住屏
21、蔽罩的作用是什么？14.多断路器操动机构的要求有哪些？操动结构有哪些类型？15.CD2型操动机构有哪几部分组成？动作过程如何？16.CY3型操动机构有哪几部分组成？主要作用是什么？其工作缸的工作原理是什么？第四章 高压隔离开关及其操动机构1.掌握高压隔离开关的作用2.掌握高压隔离开关与断路器配合倒闸作业的操作顺序3.了解高压隔离开关的类型和结构隔离开关是一种没有灭弧装置的开关电器，其动、静触头、导电杆均暴露在外。在分闸状态下有明显的断口，在合闸状态下能可靠的通过额定电流和短路电流。隔离开关没有灭弧装置，不能切断负荷电流和短路电流，所以隔离开关通常和断路器配合使用，且在操作中必须注意与断路器操作
22、的先后顺序。实用中，若隔离开关与断路器串联，隔离开关进行分合闸操作的条件是断路器处于分闸状态。即在分闸操作时先分断路器，后分隔离开关；在合闸操作时，先合隔离开关，再合断路器。若隔离开关与断路器并联，隔离开关进行分合闸操作的条件是隔离开关处于合闸状态，即合闸时，先合断路器再合隔离开关；分闸时先分隔离开关再断开断路器。隔离开关的主要用途有：1.为设备或线路的检修与分断进行电气隔离；2.在断口两端电位接近相等的情况下，倒换母线，改变接线方式；3.分合一定长度的母线和电缆；4.分合一定容量的空载变压器、一定长度的空载线路和电压互感器。隔离开关安装地点可分为户内型和户外型，按触头的运动方式可分为水平回转
23、式、垂直回转式、伸缩式和直线移动式。其操动机构有手动和电动两种，因为隔离开关是不带负荷进行操作，故对分合闸的速度和时间没有严格的要求，所以多采用手动才动机构，只有在远距离控制的要求下，才采用电动操动机构。GW系列交流隔离开关，用于电气化铁道额定电压36126kV的电力系统中，供有电压无负荷时分合线路用。GW系列隔离开关包括三个单极，每极为双柱式结构。主要由底座、支持绝缘子、导电部分组成。1.隔离开关的基本结构由、和四部分组成。2.隔离开关多采用操作机构，只有在远距离控制要求下，才采用操作机构。3.隔离开关与断路器串联，隔离开关进行分合闸操作的条件是断路器处于状态。即在分闸操作时先分，后分；在合
24、闸操作时，先合，再合。4.若隔离开关与断路器并联，隔离开关进行分合闸操作的条件是隔离开关处于，即合闸时，先合再合；分闸时先分再断开。1.隔离开关的结构特点是什么？2.隔离开关的用途是什么？它是如何分类的？3.隔离开关的型号的含义是什么？4.试写出两种牵引变电所常用的隔离开关型号？5.隔离开关有哪几类操动机构？第五章 互感器1.掌握互感器的作用和分类2.理解电压互感器、电流互感器的基本工作原理3.理解电压互感器、电流互感器的误差类型及来源，掌握减小误差的一般方法。 4.理解电压互感器、电流互感器的主要技术参数 5.了解电压互感器、电流互感器的类型和结果 6.掌握电压互感器、电流互感器的接线方式和
25、使用注意事项互感器是一次电路主电路）和二次设备测量、保护及监控电路）之间的联络设备。它将二次电气设备仪表、继电器线圈等）与高压、大电流的一次电路隔离，解决绝缘问题，保证操作人员和二次设备的安全。互感器还将高压、大电流统一变换成标准的低电压、小电流，作为二次设备的交流电源，以便于安装标准化的仪表、继电器。变电所安装的互感器有电压互感器和电流互感器两种，前者将高电压变为标准的低电压电压互感器二次侧额定电压为100V或V），后者将高、低压大电流变为标准小电流电流互感器二次侧额定电流为5A或1A），一方面与二次测量设备相配合，测量变电所进、出线等处的电器、电流等各种参数；另一方面也如此控制、保护设备相
26、配合，实现对一次设备的控制和保护。电流互感器和电压互感器的接线原理图如图2-15所示。从图中可以看到，电流互感器的一次线圈串联在一次主电路中；其二次侧接入的继电器和仪表的电流线圈也全部是串联的。电压互感器的一次线圈并联在一次主电路中；其二次侧接入的继电器和仪表的电压线圈也全部是并联的。一、电流互感器变电所中装设的电流互感器，因为一次主电路电流很大，所以电流互感器一次绕组匝数极少，绕组截面粗，直接串接于主电路中；二次绕组外接测量仪表和继电保护装置的电流绕组，负荷阻抗极小。所以电流互感器相当于一台容量很小、工作状态近似副边断路的变压器，结构上也类似于变压器。电流互感器在接线时，一定要注意极性，在项目实用中，一般采用减极性接线。电流互感器的接线方式有单相接线、两项不完全星形接线、星形接线、两相电流差接线、三角型接线和零序接线六种，这六种接线分别适用于不同场合。运行中的电流互感器，若副边绕组开路，副边绕组将感应数千伏的高压，
