牵引变电基础知识

第一章牵引变电一次设备一、概述1、牵引供电系统由哪几部分组成?牵引供电系统由以下几部分组成:地方变电站、110kv（220KV）输电线、牵引变电所、接触网、电力机车、轨回流线、地回流线。

2、牵引变电所的作用是什么?牵引变电所从地方引入110kv（220KV）高压电，通过牵引变压器降至适合电力机车运行的27.5kv电压，送至接触网，供给电力机车运行。

其作用是接受、分配、输送电能。

3、牵引变电一次设备包括什么?牵引变电一次设备由以下几部分组成:牵引变压器、断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、母线、避雷器、电抗器、电容器、接地装置等。

4、牵引变电所一次接线方式有哪几种?牵引变电所一次接线主要有直供方式接线、桥式接线和双T型接线三种。

二、变压器5、牵引变压器的作用是什么?牵引变压器是牵引变电所最主要的设备之一。

其作用是将电压从高压变为低压，把发电厂输送的110kv（220KV）高压通过降压变为适合电力机车运行的27. 5kv电压。

6、变压器的工作原理是怎样的?变压器是一种按电磁感应原理工作的电器设备。

7、牵引变压器由哪些主要部件组成?各部件的作用是什么?牵引变压器是油浸式变压器，它主要是由铁芯、线圈、油箱、套管、油枕、防爆管、净油器、散热器、呼吸器、温度计、瓦斯继电器等组成。

(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，都绕在铁芯上，导线外边用纸或沙包绝缘。

(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。

绝缘套管作用是绝缘和支持。

(5)油枕:变压器油因温度的变化会发生热胀冷缩的现象，油面也会由于温度的变化而发生上升和下降。

油枕的作用就是储油和补油，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，排除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:装于变压器顶盖上管口用薄膜封住。

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。

(注:本所变压器无防爆管装置)(8)散热器:当变压器上层油温和下层油温产生温差时，通过散热器形成油的对流，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。

(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:用来测量油箱内上层油温，监视变压器是否正常运行。

三、断路器8、断路器的作用是什么？高压断路器在电网中的作用共分为以下几点：（1）能切断或闭合高压线路的空载电流；（2）能切断与闭合高压线路的负荷电流；（3）能切断与闭合高压线路的故障电流；（4）与继电保护配合，可快速切除故障，保证系统安全运行。

9、真空断路器有哪些优点？真空断路器是利用真空作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，有很高的断路能力(又称为自能灭弧方式)，断路器位于分闸位置时，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。

四、隔离开关10、隔离开关的作用(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(倒母线作业)，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；(3)用以连通或切断小电流电路。

11、隔离开关是如何分类的？(1)按绝缘支柱数目，可分为单柱式、双柱式和多柱式隔离开关；(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；(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、电动等类型。

12、隔离开关为什么不能用来接通或切断负载电流或短路电流？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。

13、操作隔离开关有哪些注意事项？合闸时要迅速而果断，但在合闸终了时不能用力过猛，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。

拉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闸每相确实已在断开位置，并应使刀片尽量拉到头。

14、操作中发生带负荷错拉、错合隔离开关时怎么办？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，可以熄灭电弧，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，操作一相后发现错拉对其它两相则不应继续操作。

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光放电，烧损设备。

15、为什么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，再合负荷侧？停电时先拉负荷侧隔离开关，送电时先合电源侧隔离开关，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)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。

当断路器开关尚未断开电源时,误拉隔离开关刀闸。

如先拉电源侧隔离开关，弧光短路点在断路器内侧，将造成母线短路，但入先拉负荷侧隔离开关，则弧光短路点在断路器外，断路器开关保护动作跳闸，能切除故障，缩小了事故范围，所以停电要先拉负荷侧隔离开关。

(2)送电时，如断路器误在合闸位置，便去合隔离开关，此时如先合负荷侧隔离开关，后合电源侧隔离开关，等于用电源侧隔离开关带负荷送电，一旦发生弧光短路便造成母线故障，人为扩大了事故范围。

如先合电源侧隔离开关。

后合负荷侧隔离开关，等于用负荷侧隔离开关带负荷送电。

发生弧光短路时，断路器保护动作跳闸，切除故障，缩小了事故范围。

所以送电时先合电源侧隔离开关。

五、互感器16、什么叫电压互感器？其作用是什么？将大电压变为小电压的互感器教电压互感器。

其作用是把高压降为低压，供给保护与测量使用，这样既缩小了仪表与继电器的体积，又扩大了量程。

17、电压互感器的工作原理是什么？电压互感器实际是一个降压变压器，只不过容量很小，工作状态接近于变压器空载状态。

电压互感器的工作原理与变压器基本相同。

18、电压互感器二次侧为什么不许短路？电压互感器本身阻抗很小，如二次短路时，二次通过的电流增大，造成一次保险熔断，影响表计指示及保护误动。

19、什么是电流互感器？其作用是什么？电流互感器是将大电流变成小电流的电气设备，其一次线圈匝数少，串接在测量电路的回路中，二次线圈匝数多，串联接入测量用的仪表及保护继电器。

供给测量与保护用。

20、电流互感器二次为什么不许开路电流互感器二次开路时，阻抗无限增大，二次电流等于0，一次完全变成激磁电流，在二次线圈产生很高的电势，其峰值可达几千伏，威胁人身安全，或造成仪表、保护装置、互感器二次绝缘损坏。

21、互感器二次为什么必须接地？电流互感器和电压互感器二次接地属于保护接地，防止一、二次绝缘损坏击穿，高电压串到二次侧来，这样对人身和设备造成危险，所以互感器二次必须接地。

六、电容器与电抗器22、什么是电抗器，有什么作用电抗器其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。

23、牵引变电所并联电容补偿装置的作用是什么？①补偿无功功率，提高系统功率因数。

②减少线路能量损耗。

③补偿线路能量损耗。

④提高系统供电能力。

七、熔断器24、熔断器的作用是什么？熔断器由金属熔体，支持熔体的触头装置和外壳等组成，当电路中电流过大时熔体将被烧断，这样当电路中过载或断路时，熔断器能迅速切断电源，使电路中的各种设备得到保护。

八、防雷与接地25、电力系统的过电压有那两种形式？电力系统的过电压有内部过电压和大气过电压两种形式。

内部过电压是由于操作断路器或事故切换断路器时，而发生的电磁能转换所引起的操作过电压。

外部过电压是雷电直接对设备或对设备附近物体放电，而产生对电气绝缘有危险的电位升高所引起的过电压，也叫外部过电压。

26、大气过电压有哪两种基本形式？一种是雷电直接对建筑物或其它物体放电，其过电压所引起的强大雷电流将通过这些物体入地，从而产生破坏性很大的热效应，叫做直接雷击或直击雷。

另一种雷电的静电感应或电磁感应所引起的过电压，叫做感应过电压或感应雷。

27、变电所避雷装置的作用是什么？变电所避雷装置的作用是防止电气设备遭受雷击，造成过电压，损坏电气设备威胁人身安全。

28、变电所防雷设备有哪些种类？变电所防雷设备有避雷器、避雷针或避雷线。

29、什么叫接地？电气设备某部分与土壤之间作良好的电气连接叫接地。

30、什么叫接地装置？与土壤直接接触的金属物体叫接地体或接地极。

连接接地体与电气设备接地部分的导线叫接地线，接地线和接地体合称为接地装置。

31、接地装置的作用是什么？接地装置的作用是当设备或其外壳发生接地故障时，故障电流通过接地装置泄至大地，确保人身安全。

32、什么叫工作接地？为了保证电气设备在正常和事故情况下都能可靠地工作而进行的接地叫工作接地，如变压器中性点的直接接地，防雷设备的接地等，变压器中性点的直接接地可降低电网的绝缘水平及造价，而防雷设备的接地是为了对地泄放雷电流。

33、什么叫保护接地？为保证人身安全，防止触点事故而进行的接地叫保护接地。

例如电电气设备外壳接地九、母线、电缆和瓷瓶34、什么叫母线？母线的作用是什么？在变电所中各级电压配电装置间、各种电器之间的连接以及变压器等电气设备与相应配电装置之间的连接，大多数采用矩形或圆形截面的裸导线或绞线，统称为母线。