鐵路電力牽引供電系統(tǒng)電氣設備調試技術

中鐵電氣化局集團有限公司第一電氣試驗室

第一篇電氣試驗的一般要求

第1章電氣試驗的目的及基本要求

1.1電氣試驗的目的

1.2對試驗人員的要求

1.3對試驗用儀器儀表的要求

1.4試驗技術要求

第2章電氣試驗組織措施

2.1組織措施

2.2檢測相關表格

第3章電氣試驗的安全措施

3.1安全基本要求

3.2危險點分析及安全預防措施

第二篇電氣設備單體試驗

第4章牽引變壓器試驗

4.1絕緣油擊穿電壓試驗

4.2變壓器繞組直流電阻測試

4.3變比試驗

4.4極性和組別試驗

4.5測量鐵芯的絕緣電阻

4.6套管試驗

4.7有載調壓和切換裝置的檢查和試驗

4.8測量繞組的絕緣電阻、吸收比

4.9測量繞組連同套管的介質損耗角正切值ta時及電容量

4.10測量繞組連同套管的直流泄漏電流

4.11變壓器繞組變形試驗

4.12繞組連同套管的交流耐壓試驗

4.13局部放電試驗

第5章電抗器及消弧線圈試驗

5.1測量繞組連同套管的直流電阻

5.2測量繞組連同套管的絕緣電阻、吸收比或者極化指數

5.3繞組連同套管的交流耐壓試驗

第6章互感器試驗

6.1繞組的絕緣電阻試驗。

6.2測量35kV及以上互感器一次繞組連同套管的介質損耗角正切值tanδ及電容量

6.3交流耐壓試驗

6.4局部放電試驗

6.5測量繞組的直流電阻

6.6檢查接線極性和變比誤差測量

6.7電流互感器伏安特性試驗

6.8電壓互感器空載勵磁特性試驗

第7章斷路器試驗

7.1斷路器的絕緣電阻試驗

7.2每相導電回路的電阻試驗

7.3斷路器的分、合閘時間、同期性及合閘時觸頭的彈跳時間試驗

7.4測量斷路器分、合閘線圈及合閘接觸器線圈的絕緣電阻和直流電阻

7.5斷路器交流耐壓試驗

7.6斷路器操動機構的試驗

7.7測量SF6斷路器內SF6氣體的含水量

7.8SF6斷路器密封性試驗

第8章SF6封閉式組合電器試驗

8.1測量主回路的導電電阻

8.2主回路的交流耐壓試驗

8.3密封性實驗

8.4測量SF6氣體的含水量

8.5檢驗氣體密度繼電器、壓力表、壓力動作閥

第9章隔離開關、負荷開關試驗

9.1測量絕緣電阻

9.2測量高壓限流熔絲管熔絲的直流電阻¨

9.3測量導電回路的電阻

9.4交流耐壓試驗

9.5檢查操動機構線圈的最低動作電壓

9.6操動機構的試驗

第10章絕緣子試驗

10.1測量絕緣電阻

10.2交流耐壓試驗

第11章電力電纜試驗

11.1測量絕緣電阻

11.2直流耐壓試驗及泄漏電流測量

11.3交流耐壓試驗

11.4測量金屬屏蔽層電阻和導體電阻比及相位檢查

第12章電容器試驗

12.1測量絕緣電阻

12.2測量電容值

12.3電容器交流耐壓試驗

第13章避雷器試驗

13.1測量金屬氧化物避雷器及基座絕緣電阻

13.2測量金屬氧化物避雷器的工頻參考電壓和持續(xù)電流

13.3測量金屬氧化物避雷器直流參考電壓和75%直流參考電壓下泄漏電流

13.4檢查放電計數器動作情況及監(jiān)視電流表指示。

第14章接地裝置試驗

14.1接地阻抗的測試

14.2接地網的完整性測試

第15章保護裝置單體試驗

15.1裝置的外觀檢查

15.2保護裝置絕緣測試

15.3保護裝置上電檢查

15.4保護裝置的逆變電源檢查

15.5保護裝置的開入、開出量檢查

15.6保護裝置的模數變換功能檢查

15.7保護裝置整定值的整定與測試

第16章400V低壓電器試驗

16.1低壓電器連同所連接電纜及二次回路的絕緣電阻測量

16.2電壓線圈動作值檢查

16.3低壓電器動作情況檢查

16.4脫扣器整定情況檢查

16.5交流耐壓試驗

16.6互感器及指示儀表通電檢查

16.7低壓電容柜檢查

16.8避雷器檢查

第17章通用繼電器試驗

17.1電磁式電壓繼電器

17.2電磁式電流繼電器

17.3電磁式時間繼電器

第18章測量儀表試驗

18.1試驗目的

18.2試驗方法

18.3試驗標準

18.4試驗結果判斷

18.5注意事項

第19章分段絕緣器及分相絕緣器試驗

19.1測量絕緣電阻

19.2交流耐壓試驗

第20章安全工器具試驗

20.1絕緣手套

20.2絕緣靴

20.3驗電器

20.4絕緣桿

第三篇系統(tǒng)試驗

第21章交流電源系統(tǒng)試驗

21.1試驗目的

21.2試驗方法

21.3試驗標準

21.4注意事項

第22章直流電源系統(tǒng)試驗

22.1試驗目的

22.2試驗方法

22.3試驗標準

22.4注意事項

第23章牽引變壓器系統(tǒng)調試

23.1試驗目的

23.2試驗方法

23.3試驗標準

23.4注意事項

第24章饋線系統(tǒng)調試

24.1試驗目的

24.2試驗方法

24.3試驗標準

24.4注意事項

第25章電容補償系統(tǒng)調試

25.1試驗目的

25.2試驗方法

25.3試驗標準

25.4注意事項

第26章饋線故障測距系統(tǒng)試驗

26.1單體試驗

26.2分系統(tǒng)試驗

26.3系統(tǒng)試驗

第27章變電站綜合監(jiān)控系統(tǒng)試驗

27.1試驗目的

27.2試驗方法

27.3注意事項

第四篇系統(tǒng)整套啟動試驗

第28章牽引變電所受電啟動試驗

28.1啟動前的準備工作

28.2電源受電測試

28.3牽引變壓器沖擊受電

28.427.5kV母線受電

28.5并聯電容補償裝置沖擊受電

第29章接觸網饋線受電分區(qū)所、AT所啟動試驗

29.1啟動前的準備工作

29.2變電所向接觸網饋線送電

29.3分區(qū)所、AT所母線受電

29.4自耦變壓器沖擊受電

第30章牽引供電系統(tǒng)帶負荷測試

30.1測試前的準備工作

30.2變電所帶負荷測試

30.3分區(qū)所、AT所帶負荷測試

第31章接觸網短路試驗

31.1測試前的準備工作

31.2接觸網短路試驗

《鐵路電力牽引供電系統(tǒng)電氣設備調試技術》還可作為設計單位以及大專院校教學的參考資料。

電力牽引供電系統(tǒng)是指從電力系統(tǒng)或一次供電系統(tǒng)接受電能，通過變壓、變相或換流（將工頻交流變換為低頻交流或直流電壓）后，向電力機車負載提供所需電流制式的電能，并完成牽引電能傳輸、配電等全部功能的完整系統(tǒng)。牽引供電系統(tǒng)的性能直接影響列車牽引功率的發(fā)揮和牽引傳動控制系統(tǒng)的性能。

工頻交流單相電力牽引供電系統(tǒng)主要由牽引變電所、牽引網、分區(qū)所、開閉所等部分組成。

電力牽引供電系統(tǒng)牽引變電所

直流制牽引變電所用主變壓器降壓并把三相交流電變換為6相或12相,然后用整流器整流。工頻單相交流制在牽引變電所只進行降壓，主要設備是降壓變壓器，稱為主變壓器。牽引變電所按主變壓器繞組接線方式，分為三相、單相和三相-二相牽引變電所。

三相牽引變電所

它的主變壓器結構與一般三相電力變壓器相同,只是次邊額定電壓為27500伏。繞組通常采用 Y/△接線。用兩臺主變壓器并聯運行。原邊Y形繞組接連電力系統(tǒng)的高壓母線,次邊△線繞組一端接地,另兩端分別向兩邊的接觸網供電(圖1)。三相牽引變電所的優(yōu)點是主變壓器價格低廉，配電設備簡單,可在27500伏側用電力變壓器降壓至 10000伏向鄰近地區(qū)和鐵路的三相負荷供電。缺點是主變壓器容量利用率較低，三相繞組中有一相達不到額定負荷。另外，牽引變電所對電力系統(tǒng)形成不對稱負荷，通常須將各個牽引變電所的兩個重負電荷相輪換接入電力系統(tǒng)中的三相。中國和蘇聯的工頻單相交流制電氣化鐵路大都采用三相牽引變電所。

單相牽引變電所

采用單相雙繞組主變壓器。有兩種接線方式:簡單單相接線（圖2）和V/V接線（圖3）。V/V接線是將兩臺主變壓器的原邊接在高壓母線不同的兩相間，次邊分別以不同的相電壓向兩邊接觸網供電。簡單單相接線設備簡單、經濟，主變壓器容量利用率高。但是由于牽引變電所對電力系統(tǒng)構成單相負荷，即使將各個牽引變電所輪換接入電力系統(tǒng)中的三相，在局部系統(tǒng)中仍將產生大量負序電流，所以只適宜于在電力系統(tǒng)容量較大的地區(qū)采用。單相V/V接線在電力系統(tǒng)中產生的負序電流和三相牽引變電所產生的相同，比簡單單相接線產生的要小。這種接線也可在 27500伏側應用降壓變壓器供應地區(qū)三相負荷。但是兩臺主變壓器不是并聯，操作手續(xù)和設備比較復雜。法國、英國、印度的工頻單相交流制電氣化鐵路普遍采用單相牽引變電所，而且多采用簡單單相接線。中國只在個別線路上采用單相V/V接線。

三相－二相牽引變電所

主變壓器一般采用斯科特接線。 其原邊有兩個繞組，匝數比為1:3,短繞組（稱為高繞組）接于長繞組（稱為底繞組）的中點，三個出線端接高壓母線的三相，形成“T”形接線(圖4)。次邊兩個繞組輸出對稱二相電壓，分別向兩邊接觸網供電。斯科特接線的優(yōu)點是,當兩邊接觸網負荷相等時,主變壓器從電力系統(tǒng)取用對稱三相電流。缺點是要求特制的主變壓器。另外，和簡單單相接線一樣,在27500伏側不能供應地區(qū)三相負荷。三相-二相牽引變電所在日本應用最為廣泛。

電力牽引供電系統(tǒng)分區(qū)所

交流電氣化鐵路上為了增加供電的靈活性，提高運行的可靠性，在兩個牽引變電所的供電區(qū)中間常加設分區(qū)所，分區(qū)所的作用可簡述如下。

（1）可以使兩相鄰的供電區(qū)段實現并聯工作或單獨工作。當實現并聯工作時，分區(qū)所的斷路器閉合，否則打開。

（2）當相鄰牽引變電所發(fā)生故障而不能繼續(xù)供電時，可以閉合分區(qū)所的斷路器，由非故障牽引變電所實行越區(qū)供電。

（3）雙邊供電的供電區(qū)內發(fā)生牽引網短路事故時，可由分區(qū)所的斷路器切除事故點所在處的一半供電區(qū)，非事故段仍可照常工作。

電力牽引供電系統(tǒng)開閉所

交流電力牽引系統(tǒng)開閉所，實際上是起配電作用的開關站，一般在下面兩種情況或系統(tǒng)中設置。

一種情況是在離牽引變電所較遠的鐵路樞紐地區(qū)，由于站線多，接觸網相應復雜，客貨運交會、編組和機車整備作業(yè)繁忙，致使該地區(qū)故障幾率增多，為保證樞紐地區(qū)供電的可靠性，縮小事故范圍，一般將接觸網橫向分組及分區(qū)供電，由開閉所的多路饋線向接觸網各分組和分區(qū)供電。

另一種情況是在AT供電方式的復線牽引網供電臂中間設置開閉所，由于AT供電方式供電電壓增高（2×25kV），供電臂距離增長，可達40～50km，為提高供電靈活性（如接觸網停電檢修等），縮小事故停電范圍，故需在牽引變電所與分區(qū)所之間設置開閉所。

電力牽引供電系統(tǒng)自耦變壓器站

工頻單相交流電氣化鐵路如采用自耦變壓器（AT）供電方式時，在沿線需每隔10～15km設置一臺自耦變壓器。應盡量把自耦變壓器設于沿鐵路的各站場上，大致和鐵路區(qū)間的距離一樣。同時，應與分區(qū)所、開閉所合并，以便于運行管理。

電力牽引供電系統(tǒng)接觸網

接觸網是 沿電氣化鐵路架空敷設的輸電網，它和電力機車受電弓的滑動接觸將牽引變電所送來的電流送給電力機車。

接觸網主要由接觸懸掛及其支柱組成。常用的有簡單彈性懸掛和單鏈形懸掛。

簡單彈性懸掛只有一根接觸導線，用彈性吊弦掛在支柱上（圖5 ）。彈性吊弦可以緩和受電弓對懸掛點的沖擊。這種懸掛可適應70～90公里/小時運行速度。接觸導線彈性較好的，可適應100公里/小時以上的速度。接觸導線材料具有耐磨、耐腐蝕、抗拉強度高和導電性能好等特點。多數國家主要采用銅導線和鎘銅導線。中國廣泛應用鋼鋁雙金屬導線。為了使接觸導線有必要的張力，接觸網每隔一定長度設置一個錨段，將接觸導線一端下錨，另端吊掛一個載重體，稱為補償器。補償器在季節(jié)變化引起接觸導線冷縮熱脹時自動上下移動，使接觸導線張力保持不變。

單鏈形懸掛加用一根承力索，將接觸導線用吊弦均勻地吊掛在承力索上（圖6 ）。對承力索采取補償措施的稱為全補償單鏈形懸掛。這種結構的優(yōu)點是接觸導線平直，接觸懸掛彈性均勻，因此受電弓和導線有較好的接觸，受流較好，適用于運行頻繁、運行速度較高的線路。直流制電氣化鐵路接觸網普遍采用兩根接觸導線和單鏈形懸掛。交流制接觸網采用一根接觸導線和單鏈形懸掛或簡單彈性懸掛。中國主要采用單鏈形懸掛，但也開始采用簡單彈性懸掛。還有一種復鏈形(雙鏈形、三鏈形)懸掛(圖7)，是在單鏈形懸掛的承力索和接觸導線之間加設一條輔助承力索,用吊弦掛在承力索上,再把接觸導線掛在輔助承力索上。這種結構使接觸懸掛彈性更加均勻，適應更高的運行速度。日本東海道新干線采用彈性雙鏈形懸掛。

早期的接觸網大都使用金屬支柱，后來改用鋼筋混凝土支柱。這種支柱省鋼材，耐腐蝕，造價較低。接觸懸掛掛在支柱的金屬腕臂上，用定位器來固定接觸導線的水平位置，使接觸導線沿線路成“之”字形走向，以免運行中的電力機車受電弓集中在一點被接觸導線擦傷。

供電方式

直流制電氣化鐵路接觸網普遍采用兩邊供電方式，在相鄰的兩個牽引變電所供電的接觸網中間設置分區(qū)亭，將接觸網連通。運行中的電力機車由兩邊的牽引變電所同時供電。這種供電方式可降低接觸網中的電能損失，減小接觸網的電壓降，一個牽引變電所停電時，電力機車運行不致中斷。交流制電氣化鐵路則常采用一邊供電方式，接觸網在分區(qū)亭處斷開，分區(qū)亭只在一邊牽引變電所停電時接通，由另一邊牽引變電所越區(qū)供電，同時分 區(qū)亭還有上下行末端并聯的功能。

防干擾設施

為了減少接觸網電流的電磁感應對沿線通信電路的干擾，在交流制電氣化鐵路鄰近城鎮(zhèn)的區(qū)段將接觸網每2～4公里劃成一個吸流分段，設置回流線和吸流變壓器。這時，電力機車的電流沿回流線流回牽引變電所，從而沿軌道和大地流回的電流很少?；亓骶€和接觸網的電流近似相等，方向相反，這就大大減輕了電氣化鐵路對沿線通信電路的干擾。這種方式的缺點是吸流變壓器串接在電路中，加大了接觸網阻抗。日本新建設的工頻單相交流制電氣化鐵路采用了自耦變壓器方式，沿鐵路每10公里左右設置一臺自耦變壓器。自耦變壓器中性點接地，一端接接觸網，另一端接回流線，稱為正饋（電）線。正饋線和接觸網電流大小相等，方向相反，同樣起著減小對通信電路干擾的作用。另一方面，由于接觸網和正饋線之間電壓為二倍接觸網電壓，沿接觸網電壓降便大大減小。

內容簡介

《建筑電氣設備安裝調試技術》結合工程實際及國內外電氣安裝技術發(fā)展動態(tài)，介紹了架空線路、電力電纜線路、變電所典型電氣設備、室內配電動力照明、電梯、中小型電機和建筑防雷接地系統(tǒng)等安裝工程的電氣設備安裝調試理論、安裝工藝和技術方法，以及國家有關的規(guī)范規(guī)定、要求。書中對智能化住宅小區(qū)控制管理系統(tǒng)，對常用典型測量儀器儀表的功能和使用方法、電氣設備檢查調試手段，對一些新產品、新材料、新設備和新的安裝高度技術也作了簡要介紹。書中各章節(jié)均附有大量的圖表，介紹了電氣設備安裝調試等技術資料，在每章后還編有練習思考題供學習參考。2100433B

主要由牽引變電所和接觸網組成。牽引變電所將電力系統(tǒng)通過高壓輸電線送來的電能加以降壓和變流后輸送給接觸網，以供給沿線路行駛的電力機車。有些國家電氣化鐵路有時由專用發(fā)電廠供電。

電力牽引供電系統(tǒng)按照向電力機車提供的電流性質分為直流制和交流制，交流制又分工頻單相交流制和低頻單相交流制。工頻指工業(yè)標準頻率,即50赫或60赫;低頻指低于工業(yè)標準頻率的頻率,應用最多的赫,即50赫的三分之一。各種電流制的電力牽引供電系統(tǒng)的設備有很大的差別。