本書是普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材。系統(tǒng)地介紹軌道交通牽引供變電技術(shù)的基本理論、設(shè)計計算和運(yùn)行分析。主要內(nèi)容有：軌道交通交、直流牽引供電系統(tǒng)裝置與電氣設(shè)備概論；高壓電器與開關(guān)設(shè)備；交、直流牽引供變電電氣主設(shè)備原理；電氣主接線與配電裝置；控制、信號、監(jiān)測電路與操作電源；變電所自動化與通信；交、直流牽引變電所設(shè)計等。全書突出高速鐵路和城軌交通電力牽引供變電系統(tǒng)的技術(shù)原理和工作特性。
賀威俊，西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院博學(xué)教授，鐵道電氣化與自動化技術(shù)專家。長期從事鐵道電氣化與自動化學(xué)科的教育教學(xué)與科學(xué)研究工作，是中國鐵道電氣化與自動化技術(shù)的主要開拓者之一。主編了《電氣化鐵道供變電工程》等多部教科書，為我國鐵道電氣化與自動化技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。
目 錄
緒 論 1
及時章 軌道交通牽引供變電裝置與電氣設(shè)備概論 14
及時節(jié) 交流電力牽引供變電裝置及其功能 14
第二節(jié) 城市軌道交通直流電力牽引供變電裝置及其功能 21
第三節(jié) 電力牽引供變電系統(tǒng)一次電氣設(shè)備和監(jiān)控設(shè)備簡介 29
思考題與習(xí)題 30
第二章 高壓電器與開關(guān)設(shè)備 31
及時節(jié) 高壓電器的作用及分類 31
第二節(jié) 交、直流電弧的形成及熄弧原理與方法 32
第三節(jié) 斷路器開斷短路電流的工作狀態(tài)及暫態(tài)分析 40
第四節(jié) 高壓斷路器的技術(shù)要求及基本參數(shù) 45
第五節(jié) 高壓斷路器的構(gòu)造及工作原理 48
第六節(jié) 高壓斷路器的操動機(jī)構(gòu) 66
第七節(jié) 熔斷器、隔離開關(guān)及高壓負(fù)荷開關(guān) 71
第八節(jié) 直流快速斷路器 74
第九節(jié) 高壓互感器 81
第十節(jié) SF6全封閉組合電器(GIS) 101
第十一節(jié) 智能斷路器簡介 105
思考題與習(xí)題 107
第三章 牽引供變電電氣主設(shè)備原理 109
及時節(jié) 交流電力牽引主變壓器 109
第二節(jié) 牽引整流變壓器與硅整流器結(jié)構(gòu)和技術(shù)特性 118
第三節(jié) 12脈波整流機(jī)組整流電路及其工作特性 135
第四節(jié) 基于兩套整流機(jī)組四組三相整流橋并聯(lián)構(gòu)成的等效24脈波整流電路 149
第五節(jié) 整流機(jī)組的負(fù)載特性及其運(yùn)行技術(shù)指標(biāo) 157
思考題與習(xí)題 169
第四章 電氣主接線及其設(shè)計運(yùn)行 171
及時節(jié) 電氣主接線的功能、基本要求與設(shè)計原則 171
第二節(jié) 電氣主接線的基本接線形式 173
第三節(jié) 牽引負(fù)荷側(cè)電氣主接線特點(diǎn) 179
第四節(jié) 交流牽引變電所和供電裝置電氣主接線 181
第五節(jié) 城軌交通主變電所、直流牽引變電所、降壓變電所電氣主接線 191
第六節(jié) 主接線的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析與比較 207
第七節(jié) 電氣主接線與一次系統(tǒng)性分析 215
思考題與習(xí)題 228
第五章 高壓配電裝置 229
及時節(jié) 牽引變電所配電裝置類型及對其基本要求 229
第二節(jié) 屋內(nèi)配電裝置 230
第三節(jié) 屋外配電裝置 246
第四節(jié) 預(yù)裝式變電所 253
思考題與習(xí)題 255
第六章 城市軌道交通直流牽引供電系統(tǒng)短路故障分析和常態(tài)運(yùn)行下的雜散電流 257
及時節(jié) 直流牽引供電系統(tǒng)短路故障分析方法 257
第二節(jié) 直流暫態(tài)短路電流分析與計算 268
第三節(jié) 直流供電系統(tǒng)中雜散電流對金屬物腐蝕機(jī)理 270
第四節(jié) 雜散電流分布基本原理及分析計算 272
第五節(jié) 雜散電流對金屬物腐蝕的防護(hù)措施及監(jiān)測 278
思考題與習(xí)題 282
第七章 城市軌道交通供電系統(tǒng)電能質(zhì)量分析與列車再生能量利用 283
及時節(jié) 城市軌道交通供電系統(tǒng)牽引負(fù)荷諧波特點(diǎn)及其危害 283
第二節(jié) 諧波發(fā)射水平評估及抑制措施 284
第三節(jié) 無功功率補(bǔ)償方式和補(bǔ)償裝置配置原則 288
第四節(jié) 全系統(tǒng)無功補(bǔ)償裝置構(gòu)成及其容量計算與設(shè)計 291
第五節(jié) 列車再生制動能量吸收與利用 303
思考題與習(xí)題 306
第八章 供變電系統(tǒng)控制、信號系統(tǒng)及其自動化、數(shù)字化 307
及時節(jié) 控制方式和二次回路接線概述 307
第二節(jié) 高壓開關(guān)傳統(tǒng)控制、信號回路 314
第三節(jié) 傳統(tǒng)中央信號系統(tǒng) 326
第四節(jié) 電氣量測量系統(tǒng)與絕緣監(jiān)測電路 330
第五節(jié) 交、直流自用電系統(tǒng)與操作電源 340
第六節(jié) 牽引變電所自動化系統(tǒng) 353
思考題與習(xí)題 364
第九章 軌道交通牽引變電所設(shè)計 365
及時節(jié) 牽引變電所設(shè)計概述 365
第二節(jié) 載流導(dǎo)體的發(fā)熱和負(fù)載能力分析計算 365
第三節(jié) 短路故障時載流導(dǎo)體的發(fā)熱和電動力計算 370
第四節(jié) 載流導(dǎo)體和電氣設(shè)備選擇的一般條件和短路計算點(diǎn)的確定 378
第五節(jié) 母線、電纜與支持絕緣子的選擇 380
第六節(jié) 開關(guān)設(shè)備的選擇 392
第七節(jié) 儀用互感器的選擇 395
第八節(jié) 軌道交通牽引變電所電氣主接線設(shè)計示例 402
思考題與習(xí)題 417
附錄 常用導(dǎo)體、電氣設(shè)備與測量表計技術(shù)數(shù)據(jù) 418
參考文獻(xiàn) 432
為了對上述一次電氣設(shè)備進(jìn)行控制、監(jiān)測和保護(hù)，以保障它們正常、安全運(yùn)行的一些設(shè)備，常稱為二次設(shè)備或二次系統(tǒng)。它們主要包括：
(1)儀用互感器。如電壓互感器、電流互感器、直流電流互感器等。它們將一次電路的高電壓、大電流變換為測量儀表、繼電保護(hù)適用的量值。
(2)測量與電度表計。監(jiān)測電流、電壓、功率因數(shù)與有功功率、無功功率、電度的各種參數(shù)和電量、功率等。
(3)繼電保護(hù)與自動裝置。它們能迅速反映不正常和故障狀態(tài)，從而自動切換電路、發(fā)信號或使斷路器跳閘，切除故障線路或設(shè)備。
(4)直流系統(tǒng)設(shè)備。它們包括蓄電池組、充電硅整流機(jī)組、不停電電源裝置等，用來供給控制、保護(hù)和事故照明的操作電源與直流用電。
隨著微機(jī)技術(shù)的推廣應(yīng)用，在牽引變電所中采用多微機(jī)監(jiān)控、保護(hù)綜合自動化系統(tǒng)，以完成監(jiān)測、控制、保護(hù)與通信等多種功能的數(shù)字化系統(tǒng)已引起國內(nèi)外的廣泛重視并逐步投入使用。
二次設(shè)備與一次電氣設(shè)備的相應(yīng)連接關(guān)系如圖 1.6 所示(僅畫出一半主回路的二次設(shè)備)。
將上述各種一次電氣設(shè)備，按接受和分配、轉(zhuǎn)換電能的要求和順序連接成的總電氣線路，稱為電氣主接線。主接線能表征牽引變電所或供電裝置的功能，指導(dǎo)正確的操作、運(yùn)行方式，并作為電氣部分設(shè)計的依據(jù)。圖1.6即為常見交流牽引變電所的主接線圖。
思考題與習(xí)題
1. 工頻(50 Hz 或 60 Hz)交流單相電力牽引與低頻(Hz)交流單相電力牽引比較各有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？現(xiàn)代電力機(jī)車采用交流傳動控制技術(shù)情況下，如何看待上述問題？
2. 工頻交流單相電力牽引負(fù)荷(特別是高速電力牽引時)對電力系統(tǒng)將造成哪些主要影響，從外部供電方式、電壓和牽引供電方式等方面應(yīng)采取哪些措施以減輕這些影響。
3. 為何直流電力牽制在城市軌道交通中長期廣泛地得到應(yīng)用？它有哪些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)？
4. 城軌交通牽供變電系統(tǒng)各主要環(huán)節(jié)和裝置的功能是什么。
5. 對地下裝置的直流牽引變電所、降壓變電所的電氣設(shè)備、導(dǎo)線，從安全方面考慮應(yīng)有哪些要求？與地面有何不同？
6. 針對我國發(fā)展鐵路電氣化高速客運(yùn)和重載貨運(yùn)運(yùn)量的實(shí)際情況，采用直流電力牽引的可行性如何？請說明理由。
7. 一次電氣設(shè)備有哪些？二次設(shè)備有哪些？各有什么功能？
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