铁路电力牵引供电系统电气设备调试技术

中铁电气化局集团有限公司第一电气试验室

第一篇电气试验的一般要求

第1章电气试验的目的及基本要求

1.1电气试验的目的

1.2对试验人员的要求

1.3对试验用仪器仪表的要求

1.4试验技术要求

第2章电气试验组织措施

2.1组织措施

2.2检测相关表格

第3章电气试验的安全措施

3.1安全基本要求

3.2危险点分析及安全预防措施

第二篇电气设备单体试验

第4章牵引变压器试验

4.1绝缘油击穿电压试验

4.2变压器绕组直流电阻测试

4.3变比试验

4.4极性和组别试验

4.5测量铁芯的绝缘电阻

4.6套管试验

4.7有载调压和切换装置的检查和试验

4.8测量绕组的绝缘电阻、吸收比

4.9测量绕组连同套管的介质损耗角正切值ta时及电容量

4.10测量绕组连同套管的直流泄漏电流

4.11变压器绕组变形试验

4.12绕组连同套管的交流耐压试验

4.13局部放电试验

第5章电抗器及消弧线圈试验

5.1测量绕组连同套管的直流电阻

5.2测量绕组连同套管的绝缘电阻、吸收比或者极化指数

5.3绕组连同套管的交流耐压试验

第6章互感器试验

6.1绕组的绝缘电阻试验。

6.2测量35kV及以上互感器一次绕组连同套管的介质损耗角正切值tanδ及电容量

6.3交流耐压试验

6.4局部放电试验

6.5测量绕组的直流电阻

6.6检查接线极性和变比误差测量

6.7电流互感器伏安特性试验

6.8电压互感器空载励磁特性试验

第7章断路器试验

7.1断路器的绝缘电阻试验

7.2每相导电回路的电阻试验

7.3断路器的分、合闸时间、同期性及合闸时触头的弹跳时间试验

7.4测量断路器分、合闸线圈及合闸接触器线圈的绝缘电阻和直流电阻

7.5断路器交流耐压试验

7.6断路器操动机构的试验

7.7测量SF6断路器内SF6气体的含水量

7.8SF6断路器密封性试验

第8章SF6封闭式组合电器试验

8.1测量主回路的导电电阻

8.2主回路的交流耐压试验

8.3密封性实验

8.4测量SF6气体的含水量

8.5检验气体密度继电器、压力表、压力动作阀

第9章隔离开关、负荷开关试验

9.1测量绝缘电阻

9.2测量高压限流熔丝管熔丝的直流电阻¨

9.3测量导电回路的电阻

9.4交流耐压试验

9.5检查操动机构线圈的最低动作电压

9.6操动机构的试验

第10章绝缘子试验

10.1测量绝缘电阻

10.2交流耐压试验

第11章电力电缆试验

11.1测量绝缘电阻

11.2直流耐压试验及泄漏电流测量

11.3交流耐压试验

11.4测量金属屏蔽层电阻和导体电阻比及相位检查

第12章电容器试验

12.1测量绝缘电阻

12.2测量电容值

12.3电容器交流耐压试验

第13章避雷器试验

13.1测量金属氧化物避雷器及基座绝缘电阻

13.2测量金属氧化物避雷器的工频参考电压和持续电流

13.3测量金属氧化物避雷器直流参考电压和75%直流参考电压下泄漏电流

13.4检查放电计数器动作情况及监视电流表指示。

第14章接地装置试验

14.1接地阻抗的测试

14.2接地网的完整性测试

第15章保护装置单体试验

15.1装置的外观检查

15.2保护装置绝缘测试

15.3保护装置上电检查

15.4保护装置的逆变电源检查

15.5保护装置的开入、开出量检查

15.6保护装置的模数变换功能检查

15.7保护装置整定值的整定与测试

第16章400V低压电器试验

16.1低压电器连同所连接电缆及二次回路的绝缘电阻测量

16.2电压线圈动作值检查

16.3低压电器动作情况检查

16.4脱扣器整定情况检查

16.5交流耐压试验

16.6互感器及指示仪表通电检查

16.7低压电容柜检查

16.8避雷器检查

第17章通用继电器试验

17.1电磁式电压继电器

17.2电磁式电流继电器

17.3电磁式时间继电器

第18章测量仪表试验

18.1试验目的

18.2试验方法

18.3试验标准

18.4试验结果判断

18.5注意事项

第19章分段绝缘器及分相绝缘器试验

19.1测量绝缘电阻

19.2交流耐压试验

第20章安全工器具试验

20.1绝缘手套

20.2绝缘靴

20.3验电器

20.4绝缘杆

第三篇系统试验

第21章交流电源系统试验

21.1试验目的

21.2试验方法

21.3试验标准

21.4注意事项

第22章直流电源系统试验

22.1试验目的

22.2试验方法

22.3试验标准

22.4注意事项

第23章牵引变压器系统调试

23.1试验目的

23.2试验方法

23.3试验标准

23.4注意事项

第24章馈线系统调试

24.1试验目的

24.2试验方法

24.3试验标准

24.4注意事项

第25章电容补偿系统调试

25.1试验目的

25.2试验方法

25.3试验标准

25.4注意事项

第26章馈线故障测距系统试验

26.1单体试验

26.2分系统试验

26.3系统试验

第27章变电站综合监控系统试验

27.1试验目的

27.2试验方法

27.3注意事项

第四篇系统整套启动试验

第28章牵引变电所受电启动试验

28.1启动前的准备工作

28.2电源受电测试

28.3牵引变压器冲击受电

28.427.5kV母线受电

28.5并联电容补偿装置冲击受电

第29章接触网馈线受电分区所、AT所启动试验

29.1启动前的准备工作

29.2变电所向接触网馈线送电

29.3分区所、AT所母线受电

29.4自耦变压器冲击受电

第30章牵引供电系统带负荷测试

30.1测试前的准备工作

30.2变电所带负荷测试

30.3分区所、AT所带负荷测试

第31章接触网短路试验

31.1测试前的准备工作

31.2接触网短路试验

《铁路电力牵引供电系统电气设备调试技术》还可作为设计单位以及大专院校教学的参考资料。

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能，通过变压、变相或换流（将工频交流变换为低频交流或直流电压）后，向电力机车负载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。牵引供电系统的性能直接影响列车牵引功率的发挥和牵引传动控制系统的性能。

工频交流单相电力牵引供电系统主要由牵引变电所、牵引网、分区所、开闭所等部分组成。

电力牵引供电系统牵引变电所

直流制牵引变电所用主变压器降压并把三相交流电变换为6相或12相,然后用整流器整流。工频单相交流制在牵引变电所只进行降压，主要设备是降压变压器，称为主变压器。牵引变电所按主变压器绕组接线方式，分为三相、单相和三相-二相牵引变电所。

三相牵引变电所

它的主变压器结构与一般三相电力变压器相同,只是次边额定电压为27500伏。绕组通常采用 Y/△接线。用两台主变压器并联运行。原边Y形绕组接连电力系统的高压母线,次边△线绕组一端接地,另两端分别向两边的接触网供电(图1)。三相牵引变电所的优点是主变压器价格低廉，配电设备简单,可在27500伏侧用电力变压器降压至 10000伏向邻近地区和铁路的三相负荷供电。缺点是主变压器容量利用率较低，三相绕组中有一相达不到额定负荷。另外，牵引变电所对电力系统形成不对称负荷，通常须将各个牵引变电所的两个重负电荷相轮换接入电力系统中的三相。中国和苏联的工频单相交流制电气化铁路大都采用三相牵引变电所。

单相牵引变电所

采用单相双绕组主变压器。有两种接线方式:简单单相接线（图2）和V/V接线（图3）。V/V接线是将两台主变压器的原边接在高压母线不同的两相间，次边分别以不同的相电压向两边接触网供电。简单单相接线设备简单、经济，主变压器容量利用率高。但是由于牵引变电所对电力系统构成单相负荷，即使将各个牵引变电所轮换接入电力系统中的三相，在局部系统中仍将产生大量负序电流，所以只适宜于在电力系统容量较大的地区采用。单相V/V接线在电力系统中产生的负序电流和三相牵引变电所产生的相同，比简单单相接线产生的要小。这种接线也可在 27500伏侧应用降压变压器供应地区三相负荷。但是两台主变压器不是并联，操作手续和设备比较复杂。法国、英国、印度的工频单相交流制电气化铁路普遍采用单相牵引变电所，而且多采用简单单相接线。中国只在个别线路上采用单相V/V接线。

三相－二相牵引变电所

主变压器一般采用斯科特接线。 其原边有两个绕组，匝数比为1:3,短绕组（称为高绕组）接于长绕组（称为底绕组）的中点，三个出线端接高压母线的三相，形成“T”形接线(图4)。次边两个绕组输出对称二相电压，分别向两边接触网供电。斯科特接线的优点是,当两边接触网负荷相等时,主变压器从电力系统取用对称三相电流。缺点是要求特制的主变压器。另外，和简单单相接线一样,在27500伏侧不能供应地区三相负荷。三相-二相牵引变电所在日本应用最为广泛。

电力牵引供电系统分区所

交流电气化铁路上为了增加供电的灵活性，提高运行的可靠性，在两个牵引变电所的供电区中间常加设分区所，分区所的作用可简述如下。

（1）可以使两相邻的供电区段实现并联工作或单独工作。当实现并联工作时，分区所的断路器闭合，否则打开。

（2）当相邻牵引变电所发生故障而不能继续供电时，可以闭合分区所的断路器，由非故障牵引变电所实行越区供电。

（3）双边供电的供电区内发生牵引网短路事故时，可由分区所的断路器切除事故点所在处的一半供电区，非事故段仍可照常工作。

电力牵引供电系统开闭所

交流电力牵引系统开闭所，实际上是起配电作用的开关站，一般在下面两种情况或系统中设置。

一种情况是在离牵引变电所较远的铁路枢纽地区，由于站线多，接触网相应复杂，客货运交会、编组和机车整备作业繁忙，致使该地区故障几率增多，为保证枢纽地区供电的可靠性，缩小事故范围，一般将接触网横向分组及分区供电，由开闭所的多路馈线向接触网各分组和分区供电。

另一种情况是在AT供电方式的复线牵引网供电臂中间设置开闭所，由于AT供电方式供电电压增高（2×25kV），供电臂距离增长，可达40～50km，为提高供电灵活性（如接触网停电检修等），缩小事故停电范围，故需在牵引变电所与分区所之间设置开闭所。

电力牵引供电系统自耦变压器站

工频单相交流电气化铁路如采用自耦变压器（AT）供电方式时，在沿线需每隔10～15km设置一台自耦变压器。应尽量把自耦变压器设于沿铁路的各站场上，大致和铁路区间的距离一样。同时，应与分区所、开闭所合并，以便于运行管理。

电力牵引供电系统接触网

接触网是 沿电气化铁路架空敷设的输电网，它和电力机车受电弓的滑动接触将牵引变电所送来的电流送给电力机车。

接触网主要由接触悬挂及其支柱组成。常用的有简单弹性悬挂和单链形悬挂。

简单弹性悬挂只有一根接触导线，用弹性吊弦挂在支柱上（图5 ）。弹性吊弦可以缓和受电弓对悬挂点的冲击。这种悬挂可适应70～90公里/小时运行速度。接触导线弹性较好的，可适应100公里/小时以上的速度。接触导线材料具有耐磨、耐腐蚀、抗拉强度高和导电性能好等特点。多数国家主要采用铜导线和镉铜导线。中国广泛应用钢铝双金属导线。为了使接触导线有必要的张力，接触网每隔一定长度设置一个锚段，将接触导线一端下锚，另端吊挂一个载重体，称为补偿器。补偿器在季节变化引起接触导线冷缩热胀时自动上下移动，使接触导线张力保持不变。

单链形悬挂加用一根承力索，将接触导线用吊弦均匀地吊挂在承力索上（图6 ）。对承力索采取补偿措施的称为全补偿单链形悬挂。这种结构的优点是接触导线平直，接触悬挂弹性均匀，因此受电弓和导线有较好的接触，受流较好，适用于运行频繁、运行速度较高的线路。直流制电气化铁路接触网普遍采用两根接触导线和单链形悬挂。交流制接触网采用一根接触导线和单链形悬挂或简单弹性悬挂。中国主要采用单链形悬挂，但也开始采用简单弹性悬挂。还有一种复链形(双链形、三链形)悬挂(图7)，是在单链形悬挂的承力索和接触导线之间加设一条辅助承力索,用吊弦挂在承力索上,再把接触导线挂在辅助承力索上。这种结构使接触悬挂弹性更加均匀，适应更高的运行速度。日本东海道新干线采用弹性双链形悬挂。

早期的接触网大都使用金属支柱，后来改用钢筋混凝土支柱。这种支柱省钢材，耐腐蚀，造价较低。接触悬挂挂在支柱的金属腕臂上，用定位器来固定接触导线的水平位置，使接触导线沿线路成“之”字形走向，以免运行中的电力机车受电弓集中在一点被接触导线擦伤。

供电方式

直流制电气化铁路接触网普遍采用两边供电方式，在相邻的两个牵引变电所供电的接触网中间设置分区亭，将接触网连通。运行中的电力机车由两边的牵引变电所同时供电。这种供电方式可降低接触网中的电能损失，减小接触网的电压降，一个牵引变电所停电时，电力机车运行不致中断。交流制电气化铁路则常采用一边供电方式，接触网在分区亭处断开，分区亭只在一边牵引变电所停电时接通，由另一边牵引变电所越区供电，同时分 区亭还有上下行末端并联的功能。

防干扰设施

为了减少接触网电流的电磁感应对沿线通信电路的干扰，在交流制电气化铁路邻近城镇的区段将接触网每2～4公里划成一个吸流分段，设置回流线和吸流变压器。这时，电力机车的电流沿回流线流回牵引变电所，从而沿轨道和大地流回的电流很少。回流线和接触网的电流近似相等，方向相反，这就大大减轻了电气化铁路对沿线通信电路的干扰。这种方式的缺点是吸流变压器串接在电路中，加大了接触网阻抗。日本新建设的工频单相交流制电气化铁路采用了自耦变压器方式，沿铁路每10公里左右设置一台自耦变压器。自耦变压器中性点接地，一端接接触网，另一端接回流线，称为正馈（电）线。正馈线和接触网电流大小相等，方向相反，同样起着减小对通信电路干扰的作用。另一方面，由于接触网和正馈线之间电压为二倍接触网电压，沿接触网电压降便大大减小。

内容简介

《建筑电气设备安装调试技术》结合工程实际及国内外电气安装技术发展动态，介绍了架空线路、电力电缆线路、变电所典型电气设备、室内配电动力照明、电梯、中小型电机和建筑防雷接地系统等安装工程的电气设备安装调试理论、安装工艺和技术方法，以及国家有关的规范规定、要求。书中对智能化住宅小区控制管理系统，对常用典型测量仪器仪表的功能和使用方法、电气设备检查调试手段，对一些新产品、新材料、新设备和新的安装高度技术也作了简要介绍。书中各章节均附有大量的图表，介绍了电气设备安装调试等技术资料，在每章后还编有练习思考题供学习参考。2100433B

主要由牵引变电所和接触网组成。牵引变电所将电力系统通过高压输电线送来的电能加以降压和变流后输送给接触网，以供给沿线路行驶的电力机车。有些国家电气化铁路有时由专用发电厂供电。

电力牵引供电系统按照向电力机车提供的电流性质分为直流制和交流制，交流制又分工频单相交流制和低频单相交流制。工频指工业标准频率,即50赫或60赫;低频指低于工业标准频率的频率,应用最多的赫,即50赫的三分之一。各种电流制的电力牵引供电系统的设备有很大的差别。