1、第一章 电力系统 随着现代工业的发展，电力工业在现代化建设中扮演者越来越重要的角色。电能是绝大多数工矿企业现代设备的动力能源，电能可以十分经济又方便地进行运输和分配；电能可以很方便地与其他形式的能量互相转换；电能在使用中易于被操作和控制，使得其自动化生产、输送和在各个领域中的普及应用易于得到实现。电能以其极大的优越性，广泛应用于各个领域。第一节 电力系统的组成 电能的生产、输送、分配和使用组成了一个系统，称为电力系统，主要由发电厂、电力网、电能用户组成。发电厂工厂G用户发电机 升压 变压器 降压 变压器 配电 变压器发电厂区域变电所电力网10.515.75KV35500KV635KV380/2
2、20V高压输电线 高压 配电线低压配电线系统组成-电源（电力网）电力系统示意图电力系统示意图一、发电厂1、火力发电厂 火力发电厂又称火电厂或火电站。火电厂的能源有煤、石油或天然气。它的基本生产过程是：燃料在锅炉中燃烧加热水使成蒸汽，将燃料的化学能转变成热能，蒸汽压力推动汽轮机旋转，热能转换成机械能，然后汽轮机带动发电机旋转，将机械能转变成电能。我国火电厂的主要能源是煤。有的火力发电厂除了供应电能外，还向电厂附近的工矿企业或居民区供应热能。这种兼供热能的发电厂称为热电厂。火力发电厂一、发电厂2、水力发电厂 水力发电厂又称水电厂或水电站。水力发电厂的能源是水。它将水流的位能通过水轮发电机转换为电能
3、。水电站又分为三类：堤坝式水电站（如长江三峡水电站）、引水式水电站（在具有相当坡度的河段上游筑一低坝，拦住河水，然后用引水道将河水直接引到厂房内，通过水轮发电机将水能转换为电能）、混合式水电站（堤坝式和引水式水电站的组合）。水力发电厂安康火石崖水电站 华安水电站拦河引水枢纽 一、发电厂3、核发电厂 核发电厂又称核电厂或核电站。它的发电原理和火力发电原理类似，只是产生热能的方式不同而已。核电站能源是核能燃料铀和钍，它利用原子能燃料裂变产生的大量热能进行发电。中国有4座核电站11台机组运行。分别是秦山核电站、广东大亚湾核电站、田湾核电站、岭澳核电站。在建的不少。全世界正在运行的核电站中，美国最多，
4、达104座；法国59座，英国和俄罗斯也都在30座以上。我国核电站分布大亚湾核电站秦山核电站田湾核电站岭澳核电站一、发电厂4、风力发电 把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能，这就是风力发电。风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三米的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电不需要使用燃料，也不会产生辐射或空气污染。风力发电一、发电厂5、太阳能发电 太阳能发电分为光热发电和光伏发电。通常说的太阳能发电指的是太阳能光伏发电，简称“光电”。光伏发电是利用半导体界
5、面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。光伏发电产品主要用于三大方面：一是为无电场合提供电源；二是太阳能日用电子产品，如各类太阳能充电器、太阳能路灯和太阳能草地各种灯具等；三是并网发电，这在发达国家已经大面积推广实施。光伏电站一、发电厂6、地热发电 羊八井，距拉萨90多公里，从1974年开始，国家把羊八井开发作为重点科技攻 关项目，丰富的地热资源开始被开发利用。1975年，西藏第三地质大队用岩心钻在羊八井打出了我国第一口湿蒸汽井，第二年我国大陆上第一台兆瓦级地热发电机 组在这里成功发电，开创了世界中温浅层热储资源发电的 先列，进入了工业性发电阶段。目前，电厂已有8台3000千瓦机组，
6、总装机2.5万千瓦。到去年底，共为西藏发电12亿千瓦小时，年发电量在拉萨电网中占45。羊八井地热发电厂地热发电（冰岛）一、发电厂7、其他发电 潮汐发电是一种水力发电的形式，利用潮汐水流的移动，或是潮汐海面的升降，自其中取得能量。虽然尚未被广泛使用，潮汐发电对于未来的电力供应有很好的潜力。此外它比风能、太阳能更容易预测，在欧洲利用潮汐推动磨坊已经有上千年的历史，主要用于研磨谷物。生物发电：是指生物利用自身的一种特殊化合作用而产生的电能，人类可将生物所发出的电能进行收集、转化成为一种新的生物能源。一、发电厂7、其他发电 生物质发电：生物质是植物通过光合作用生成的有机物，包括植物、动物排泄物，垃圾及
7、有机废水等，是生物质能的载体，是唯一一种可储存和可运输的可再生能源。我国仅农业废弃物（如秸秆）的资源 量每年即有3.08亿吨标煤，薪柴资源量为1.3亿吨标煤，加上粪便、城市垃圾等，资源总量估计可达6.5亿吨标煤以上。用现代技术开发利用包括生物质能在内的可再生能源资源，对于建立持续发展的能源系统，促进社会经济的发展和生态环境的改善具有重大意义。二、电力网 电力网 是电力系统的重要组成部分，电力网担负着将发电厂和电能用户连接起来组成系统的任务，它对于电力系统的可靠性和经济性运行有着重要意义。电力网由各种电压等级的输、配电线路和变（配）电站（所）组成。电力网的任务是将电能从发电厂输送和分配到电能用户
8、。按其功能常分为输电网和配电网两大部分。输电网是由220KV及以上的输电线路和与其相连接的变电所组成，是电力系统的主要网络，其作用是将电能输送到各个地区的配电网或直接输送给大型企业用户。地方变电站配电所高压室输电线路500KV输电线路二、电力网 配电网是由110KV及以下的配电线路和与其相连接的配电所（或简单的配电变压器）组成，其作用是将电能输送到各类用户。配电网又分高压配电网（35110KV）、中压配电网（610KV）、低压配电网（220/380V)。为减少电流在输电网络上的电能损耗，远距离输电网，一般采用超高压（330KV以上）输电方式。因此。电力网还担负着改变电压等级的作用，这就是变、配
9、电（站）。将电压升高的称为升压变电所，将电压降低的叫降压变电所，配电所只负担分配电能。二、电力网1、配电网络的定义：通常把电力系统中二次变电站低压侧直接或降压后向用户供电的网络称为配电网络。2、配电网络的组成：由架空配电线路、电缆配电线路、变电站、开闭所及降压变压器等构成。3、配电网络的划分：树干式配电网络：由铁路地区变、配电所引出一个或几个配电回路，每一个回路可供给几个室内、外变电所或直接对高压设备供 二、电力网供电。特点：简单、经济。缺点：故障时影响范围广。放射式配电网络：由铁路地区变、配电所引出单独回路直接供给各室内、外变电所或高压设备。特点：各回路单独控制和单独供电，相互影响较小，适宜
10、向一级符合或负荷功率较大设备供电。混合式配电网络：即树干式和放射式同时使用。二、电力网 在铁路枢纽内对于负荷分散、供电点多、负荷等级或容量不同时用此配电网络最合适。铁路编组站广泛采用此种供电网络。环形式配电网络：顾名思义，环形式即是组成环形供电网络。环形供电网络实际上是由两个树干式网络连接起来，运行时可以采取开口式，也可采取闭口式。两路电源同时工作是应为开口运行，而当电源为一主一备时，方可闭环运行。两端供电式配电网络：即由两个变配电所三、用户相向供电。铁路自动闭塞信号供电 通常采用此种供电方式。三、用户 电能用户主要包括工矿企业和居民区等。按用户户的重要程度和对供电可靠性的要求，用电负荷可分为
11、三类，负荷等级不同的用户对供电可靠性的要求有所差别。（1）一级负荷 一级负荷是用户负荷中对供电可靠性要求最高的负荷，这类负荷中断供电将造成人三、用户身伤亡、重要设备严重损坏、重要产品大量报废、大量减产、生产秩序被打乱并长期不能恢复或使城市生活发生严重混乱。如：调度集中、大站电气集中联锁、自动闭塞、驼峰电气集中联锁、外科及妇产科手术室等。对这类负荷，必须有两路以上的独立电源供电。（2）二级负荷 对二级负荷中断供电将引起产品报废、生产过程被打乱、影响铁路运输。如：机车车辆检修和整备设备、给水所、通信调度机械室、编组站、医院、红外线轴温探测设备、三、用户道口信号等。对这类负荷，应有两路电源供电，且当
12、任何一路电源失去后，能保证全部或大部分二级负荷的供电。（3）三级负荷 三级负荷是指不属于一、二级负荷的其他负荷，这类负荷对供电可靠性要求不高，可以允许非连续性供电，这类负荷通常用一路电源供电。第二节 电能质量指标 电力设备都是在一定频率的电压下工作的。电源的频率或电压偏差，都会影响用电设备的寿命和效率，甚至会直接损坏用电设备，供电部门应保证供电质量。电能的质量指标主要包括以下几个方面：一、供电频率 我国国标规定工业用交流电的额定频率为50Hz，这也是国际电工学会规定的工业交流电的标准频率，简称工频50Hz。当供电频率低于额定频率运行时，将造一、供电频率成很大的危害：影响发电厂的安全运行，使电动
13、机转速下降，影响企业产品的质量、影响电钟行走的准确性等。国家供用电规则规定：电网容量在300万KW及以上者，供电频率允许偏差0.2Hz；300万KW及以上者，供电频率允许偏差0.5Hz；电力系统非正常情况下，供电频率允许偏差1.0Hz。为了不影响生产，大部分企业供电系统采用了低周减载的保护装置，提高供电频率。二、电压偏差二、电压偏差 我国国家标准，额定电压等级分为三类。就是发电机、变压器和电气设备等在正常运行时具有最大经济效益时的电压。国家规定了标准电压等级系列，有利于电器制造行业的生产标准化和系列化，有利于设计的标准化和造型，有利于电器的互相连接和更换，有利于备件的生产和维修等，应选择最合适
14、的额定电压等级。第一类额定电压是指100V以下的电压，二、电压偏差属于安全电压。主要用于安全照明、蓄电池组、直流控制、操作电源和实验室使用等。第二类额定电压是指100V1000V的电压，称为低压。主要用于动力和照明设备。第三类额定电压是指1000V以上的电压，称为高压。主要用于发电、变电、输电和高压用电设备。电力线路电压等级 我国目前使用的电压等级主要有以下几：380V/220V、6KV、10KV、35KV、110KV、220KV、330KV、500KV。铁路电力线路一般使用的电压等级有：380V/220V、6KV、10KV、35KV、110KV。电气化铁道用的是特殊的电压等级：25KV。地铁
15、直流接触网额定电压等级为1500V（广州、上海）、750V（北京）。二、电压偏差 当电流流过电力线路或变压器时将产生电压降和电能损耗，使受电端电压较送电端电压低一定数值，距离越远的用户受电电压越低。当电压过低，照明设备不能正常发光；电动机启动困难。电动机运行电压低于额定电压，电动机转矩下降，可导致产品报废；加速电机绝缘老化，甚至烧毁电机。电压过低增加电网损耗，电气设备容量不能充分利用。当电压过高，同样会加速设备绝缘老化，二、电压偏差缩短设备寿命，甚至直接烧毁设备。因此，我国规定了电压幅值波动偏差的要求：及以上高压供电用户，电压偏差不超过额定值的。及以下的三相用户，电压偏差不超过额定值的。单相供
16、电的用户，电压偏差不超过额定值的。二、电压偏差 铁路自动闭塞信号变压器的二次端子，其电压偏差值不超过额定值的。在电力系统非正常情况下，用户受电端的最大偏差值不超过额定值的。三、电压的不对称性和波形的非正弦型电力系统中的用电负荷有很大一部分是冲击性负荷（大型的电动机）和单相负荷（电力机车），它们除了引起电压偏移和波动外，还造成三相电压的不对称，引起三相系统的零点漂移现象，直接影响电气设备的三、电压的不对称性和波形的非正弦型运行。抑制电压波动方法：、采用专用变压器供电；、合理减少系统阻抗；、合理改变系统运行方式；、采用无功功率补偿装置；、线路出口加装限流电抗器；、采用电力稳压器稳压等等。电力系统电
17、压理想状态是严格的正弦波，但电力系统中大量的非线性电力元件（大型整流设备、荧光灯等气体放电灯灯）的存在，导致高次谐波的出现，使得电 三、电压的不对称性和波形的非正弦型压电流产生畸变，严重影响电气设备的运行。高次谐波的危害：变压器、感应电动机铜损和铁损增加，温度升高，影响绝缘及输出效率，并发出噪声；电力电容器当高次谐波产生时，由于频率增大，电容器阻抗瞬间减小，涌入大量电流，因而导致过热、甚至损坏电容器，还有可能发生共振，产生振动和噪声；开关设备由于谐波电流使开关设备在起动瞬间产生很高的电流变化率，使暂态恢复峰值电压增大，破坏绝缘，还会引起开关跳脱、引起误动作。保护电器电三、电压的不对称性和波形的
18、非正弦型流中含有的谐波会产生额外转距，改变电器动作特性，引起误动作，甚至改变其操作特性，或烧毁线圈。计量仪表因为谐波会造成感应盘产生额外转距，引起误差，降低精度，甚至烧毁线圈。电力电子设备通常靠精确电源零交叉原理或电压波形的形态来控制和操作，若电压有谐波成分时，零交叉移动、波形改变、以致造成许多误动作。抑制措施：在产生谐波含量较大的负荷点装设电力滤波器是抑制谐波电流流入电网而造成危害的一个重要措施。四、供电的可靠性供电中断将导致生产停顿和人们正常生活秩序被打乱，供电可靠性的衡量指标是以年平均供电小时占全年小时数（）的百分数表示的。如果一企业全年停电时间为，停电时间占全年小时数的，则其可靠性为。
19、负荷等级不同的用户对供电可靠性的要求有所差别。第三节三相电力系统的中性点运行方式三相电力系统的发电机和变压器，当采用星形接线时，存在中性点的运行方式问题，电力系统的中性点运行方式主要表现为中性点是否接地及如何接地，一般有两种状态：、中性点非直接接地系统，又称小电流接地系统。中性点非直接接地系统分为中性点不接地和中性点经消弧线圈接地系统。、中性点直接接地系统，又称大电流接地系统。中性点直接接地系统分为中性点直接接地和中性点经电抗器接地系统。第三节三相电力系统的中性点运行方式一、中性点非直接接地的三相电力系统 1、中性点不接地的三相电力系统 任何两个相互绝缘的导体之间都存在着一定的电容，因此三相导
20、线沿线路全长分布有电容存在，在电压的作用下有附加电容电流流过。由于三相导线规格、型号相同，各相对地电压的有效值相同，故认为三相沿线路对地 第三节三相电力系统的中性点运行方式分布电容量相等。在系统正常时，三相系统是对称的。各相对地电压等于相电压，中性点对地电位为零，地中无电流流过。在系统发生单相接地时，系统的相间电压对称关系没有改变，对三相负载无影响，因此允许系统继续运行。但故障相接地电流为原来对地电容电流的3倍，导致可能出现间歇电弧或持一、中性点非直接接地的三相电力系统续电弧。非故障相对地电压为原来对地电压的3倍，可能引起非故障相对地绝缘薄弱处绝缘破坏而接地，导致两相接地短路故障。故允许系统短
21、时运行（规程规定：中性点不接地三相电力系统发生单相接地故障时可继续运行2h）。2、中性点经消弧线圈接地的三相电力系统 为防止单相接地时产生的电弧，尤其是间歇电弧，就应采取减少接地电流的措施，常采用中性点经消弧线圈对接地电流进行电流补偿。第三节三相电力系统的中性点运行方式正常工作时中性点对地电压为零，消弧线圈无电流流过。当发生单相接地时，消弧线圈外加电压Uc，流过电流IL，IL 滞后Uc90，接地电流Ic超前Uc90，IL与Ic方向相反。选择合适的消弧线圈可使接地电流Ie=Ic-IL=0。第三节三相电力系统的中性点运行方式二、中性点直接接地的三相电力系统 这种系统发生单相接地时，故障相经接地点通
22、过大地形成单相短路回路，单相短路电流很大，故称为大电流接地系统。为减少单相短路电路数值，可采用中性点经电抗器接地，或只将系统部分变压器的中性点直接接地。电力系统中所采取的电抗器常见的有串联和并联电抗器。串联电抗器主要用来限制短路电流，也有在滤波器中与电容器串联或并联用来限制电网中的高次谐波。第三节三相电力系统的中性点运行方式 220kV、110kV、35kV、10kV电网中的电抗器是用来吸收电缆线路的充电容性无功的。可以通过调整并联电抗器的数量来调整运行电压。三、低压配电系统中性点接地方式 在380/220V的低压配电系统（由配电变电所、高压配电线路、配电变压器、低压配电线路以及相应的控制保护
23、设备组成。）中，按配电系统和用电设备接地方式的不同组合分类，分为TN，IT，TT 三种类型。其中TN系统又分为TN-C，TN-S，TN-C-S三种三、低压配电系统中性点接地方式 表现形式。第一个符号 T 表示配电系统电源端中性点直接接地；第二个符号 T 表示负载设备外露不与带电体相接的金属导电部分与大地直接联接，而与电源端中性点如何接地无关。I表示配电系统电源端所有带电部分与地绝缘，或中性点经阻抗接地。N表示用电设备外漏可导电部分直接和电源端中性接地点做电气连接。为保障人身和用电设备安全，我国低压配电系统大多采用中性点直接接地方式，并三、低压配电系统中性点接地方式从中性点引出线，构成三相四线制
24、或三相五线制。中性点接地称为工作接地，从中性点引出线有三种：中性线（N）、保护线（PE）、保护中性线（PEN）。中性线（N）：用来向单相供电设备提供电源，传导三相系统中的单相电流和不均衡电流，减小负荷中性点的电位偏移。保护线（PE）：用来保护人身安全、防止触电事故的公共接地线。保护中性线（PEN）：具有以上两种功能，也叫“零线”、“地线”。三、低压配电系统中性点接地方式 1、TN系统 在TN系统中，所有电气设备的外露可导电部分均接到保护线（PE）或保护中性线（PEN）上，并与电源的接地点相连，这个接地点通常是配电系统的中性点。TN系统，称作保护接零。当故障使电气设备金属外壳带电时，形成相线和地
25、线短路，回路电阻小，电流大，能三、低压配电系统中性点接地方式使熔丝迅速熔断或保护装置动作切断电源。TN系统的电力系统有一点直接接地，电气装置的外露可导电部分通过保护导体与该点连接。TN系统通常是一个中性点接地的三相电网系统。其特点是电气设备的外露可导电部分直接与系统接地点相连，当发生碰壳短路时，短路电流即经金属导线构成闭合回路。形成金属性单相短路三、低压配电系统中性点接地方式从而产生足够大的短路电流，使保护装置能可靠动作，将故障切除。TNS 系统：该系统中保护线和中性线分开，系统造价略贵。除具有TN-C系统的优点外，由于正常时PE线不通过负荷电流，故与PE线相连的电气设备金属外壳在正常运行时不
26、带电，所以适用于数据处理和精密电子仪器设备的供电，也可用于爆炸危险环境中。在民用建筑内部、家用电器等都有单独接地触点的插头。采用 TN-S供电既方便又安全。三、低压配电系统中性点接地方式TNC系统 该系统中保护线与中性线合并为PEN线，具有简单、经济的优点。当发生接地短路故障时，故障电流大，可使电流保护装置动作，切断电源。该系统对于单相负荷及三相不平衡负荷的线路，PEN线总有电流流过，其产生的压降，将会呈现在电气设备的金属外壳上，对敏感性电子设备不利。此外，PEN线上微弱的电流在危险的环境中可能引起爆炸，所以有爆炸危险环境不能使用TN-C系统。三、低压配电系统中性点接地方式TN-C-S系统 该
27、系统PEN线自A点起分开为保护线（PE）和中性线（N）。分开以后N线应对地绝缘。为防止PE线与N线混淆，应分别给PE线和PEN线涂上黄绿相间的色标，N线涂以浅蓝色色标。此外，自分开后，PE线不能再与N线再合并。TNC-S系统是一个广泛采用的配电系统，无论在工矿企业还是在民用建筑中，其线路结构简单，又能保证一定安全水平。三、低压配电系统中性点接地方式2、TT系统 在电源中性点直接接地的三相四线系统中，所有设备的外露可导电部分均经各自的保护线PE分别直接接地，称之为TT供电系统。第一个符号 T 表示电力系统中性点直接接地，第二个符号 T 表示负载设备外露不与带电体相接的金属导电部分与大地直接联接，
28、而与系统如何接地无关。在 TT 系统中负载的所有接地均称为保 护接地。三、低压配电系统中性点接地方式TT供电系统的特点如下：1）当电气设备的金属外壳带电（相线碰壳或设备绝缘损坏而漏电）时，由于有接地保护，可以大大减少触电的危险性。但是，低压断路器（自动开关）不一定能跳闸，造成漏电设备的外壳对地电压高于安全电压，属于危险电压。2）当漏电电流比较小时，即使有熔断器也三、低压配电系统中性点接地方式不一定能熔断，所以还需要漏电保护器作保护，困此 TT 系统难以推广。3）TT 系统接地装置耗用钢材多，而且难以回收、费工时、费料。3、IT系统IT系统是指在电源中性点不接地系统中，将所有设备的外露可导电部分
29、均经各自的保护线PE分别直接接地，称之为IT供电系统。IT系统一般为三相三线制。三、低压配电系统中性点接地方式 IT 方式供电系统 I 表示电源侧没有工作接地，或经过高阻抗接地。第二个字母 T 表示负载侧电气设备进行接地保护。IT 方式供电系统在供电距离不是很长时，供电的可靠性高、安全性好。一般用于不允许停电的场所，或者是要求严格地连续供电的地方，例如电力炼钢、大医院的手术室、地下矿井等处。地下矿井内供电条件比较差，电缆易受潮。三、低压配电系统中性点接地方式 运用 IT 方式供电系统，即使电源中性点不接地，一旦设备漏电，单相对地漏电流很小，不会破坏电源电压的平衡，所以比电源中性点接地的系统还安
30、全。如果供电距离很长时，供电线路对大地的分布电容就不能忽视了。在负载发生短路故障或漏电使设备外壳带电时，漏电电流经大地形成回路，保护设备不一定动作，这是危险的。只有在供电距离不太长时才比较安全。三、低压配电系统中性点接地方式 第四节 铁路供电系统铁路供电系统是为车站及铁路沿线铁路设备提供电能的供电线路。铁路供电系统可能的电压等级：35KV，如：青藏铁路供电贯通线路；10KV，如贯通线、自闭线等。铁路供电系统是铁路安全运行的基本保证。铁路供电网络是铁路重要的行车设备。电力工作是铁路运输的重要组成。典型铁路供电系统构成 10KV地方电源变配电所箱变箱变10KV地方电源变配电所箱变箱变通讯网络(电力
31、监控系统）变配电所10KV地方电源电力贯通线（自闭线）直接为铁路各车站电气集中设备及区间自闭信号点提供可靠、不间断电源。铁路配电所铁路配电所控制室铁路配电所高压室铁路变、配电所1、类型：以电压等级分类，铁路电力系统常见变、配电所有110KV/10KV，35KV/10KV降压配电所；10KV配电所；10KV/400V车间变电所及10KV/10KV、10KV/400V-400V/10KV自动闭塞电力变电所。目前大部分采用10KV/10KV调压、10KV馈出接线方式。以其用途分类有动力所、自闭所和自闭、动力、贯通线混合使用的混合所。铁路变、配电所2、特点：供电容量小 地方变配电所装机容量一般在100
32、00KVA及以上，而铁路变配电所一般为2000KVA左右。供电臂长，负荷成线状分布 铁路变配电所的供电线路除向本站区供电外，还向铁路沿线供电，一般供电臂长4060KM，最长可达70KM，而地方变配电所供电半径一般为1530KM。供电可靠性要求高 铁路现代化发展需要。铁路变、配电所3、作用：变电所的功能就是实现电压升、降的转换，以使各电压等级与电力线路和用户的电压等级相匹配。变、配电所在电力系统中还具有分配、计量电能；系统运行状态、参数测量；自动控制及设备保护；用于切除故障区段及设备检修、改变运行方式等而进行的倒闸作业等重要功能。铁路变、配电所4、设备组成：主接线系统。由变压器、母线、开关设备、
33、电流互感器、电压互感器组成，以实现电能的分配、取样及倒闸作业。测量、计量系统。由互感器、指示仪表及计量仪表组成，用于电能的计量及系统运行参数的测量。自动装置及保护系统。主要由继电器铁路变、配电所组成，以实现过负荷、短路、失压、过电压、主变故障、线路接地等保护或报警及设备自动控制等功能。集中控制及信号、音响报警、设备状态揭示设备。以上设备的电源供应系统。所内事故照明及所内通信系统。铁路变、配电所高压开关柜 用来接受和分配高压电能的装置叫高压开关柜，它是以断路器为主，将高压电器、测量仪表、保护装置及辅助设备等，按照一定的接线方式，装配组合在一起而形成的，是变配电所的核心设备之一。具有结构紧凑、占地
34、少、维护检修方便的优点。标准化、系列化。铁路变、配电所高压开关柜高压开关柜的用途：高压开关柜用于完成电源进线、线路或变压器出线、母线分段以及电能的计量、测量、保护、自动控制的功能。是变配电所核心设备。按结构分为：固定式、手车式、抽屉式按用途分为：进线柜、出线柜。电压互感器柜、所变柜、计量柜等。铁路变配电所对供电电源要求1、具有一级负荷的变配电所应有两路独立电源，一路为专盘专线，另一路应可靠。2、无一级负荷的变配电所，应有一路可靠电源，有条件时，宜有两路电源受电。3、有两路电源的变配电所，每路电源一般要保证全部负荷的供电。铁路供电系统主要电气设备 分类 一次设备：直接接受电能、改变电能电压和分配
35、电能以及相关设备；二次设备：控制、保护、监测、指示设备统称。一次电气设备有主变压器、开关设备、电流互感器、电压互感器、高压电容器等，二次设备有测量、控制、保护、信号、计量设备等。对一次设备的要求1）长期耐工作电压、短期耐受过电压；2）长期承载工作电流、短期承载过载电流；3）承受短路电动力效应、和热效应；4）开关电器具有相应的开断能力；5）测量和保护的设备符合精度规定；6）规定环境中承受一定外界影响。第二章 电力线路 第一节 电力线路简介电力线路：简单地说用于输送或分配电能的线路，就叫电力线路。电力线路按用途分为：送电线路和配电线路。专门用于输送电能的线路称为送电线路。一般为10KV以上电压等级
36、，例如铁路35KV/10KV变电所的35KV电源线就是送电线路。第一节 电力线路简介 专用于分配电能的线路称为配电线路，一般为10KV及以下线路，例如铁路10KV电力贯通线和自闭线就是配电线路。配电线路按电压等级可分为：高压配电线路和低压配电线路。电压在1KV以下的线路为低压配电线路；电压在110KV的线路为高压配电线路。第一节 电力线路简介 电力线路按架设方法分为：架空线路和电缆线路两种。一般情况下，在线路路径允许的情况下，尽量使用架空线路。当路径使用架空线路无法通过或有其他要求时，可使用电缆线路。第二节 架空电力线路 架空电力线路组成：基础、杆塔、导线、避雷线、绝缘子、金具、拉线及接地装置
37、等部件组成。第二节 架空电力线路架空线路在不同季节易发生问题：冬季：因气温低，导线弛度缩小，拉力增大或导线覆冰，使荷载加重易发生断线。在上述情况下再遇大风，导线振动加剧，断线事故更多。夏季：气温高，导线弛度大，遇有大风易发生混线；当遇有台风、狂风暴雨、河水泛滥时易发生倒杆断线事故；雷雨天，线路落雷，击毁瓷绝缘，造成线路接地事故。春秋季：多雾，易发生烧电杆、横担及瓷瓶闪络事故。第二节 架空电力线路架空线路常见故障及处理：导线的断股、损伤和闪络烧伤故障 大风、突变大电流可使导线产生振动或摆动而造成断股，导线相互碰撞而形成相间短路烧伤导线。措施：调整弛度或线间距，缩短档距；加装防震锤、护线条等导线弛
38、度超过允许值而造成导线弧光短路故障架设使弛度过大或架构的基础下沉，造成弛第二节 架空电力线路度过大，在过电压、龙卷风、高气温、重负荷的影响下，导线产生摆动，造成相间和相对杆塔之间产生放电，严重时会产生弧光短路措施：对导线进行调整，使弛度符合允许值导线发热故障 架空导线一般采用钢芯铝绞线，其允许温度为70，导线因过负荷发热后，引起导线激烈氧化，铝线表面起泡或发白，铜导线表面发红或有红斑，使导线变形、减低机械强度或断裂。措施：降低负荷第二节 架空电力线路导线的雷电危害 大气过电压是指由于雷击引起的过电压，又称雷电过电压，此种过电压是由直击雷和感应雷所引起的。在架空线路全部的事故中，约有40%60%
39、是雷害引起的。感应过电压很容易引起绝缘子对地发生闪络，如果直击雷落在杆塔上、导线上，会使铁塔和导线产生闪络、导线与导线闪络。如果接地装置不合格，或架空地线与导线之间距离不够，亦可能在架空地线与导线间闪络。第二节 架空电力线路 架空电力线路各部分作用：基础：用来支撑杆塔。杆塔：用来支撑导线，并使导线对地面和其他建筑物保持安全距离。导线：传送电能。避雷线：防止雷电直接击入导线。绝缘子：连接导线和杆塔，使杆塔和导线绝缘。拉线：用来平衡杆塔所受拉力。一、电力杆塔 电力杆塔按构造材料可分为：木结构、钢结构、铝合金结构和钢筋混凝土结构几种。1）木结构强度低、寿命短、维护不变、资源限制现在已淘汰。2）钢结构
40、有桁架与钢管之分。格子型桁架杆塔应用最多，是超高压以上线路的主要结构。3）铝合金结构杆塔造价高，只用于运一、电力杆塔输特别困难的山区。4）钢筋混凝土电杆采用离心机浇注，蒸汽养护，生产周期短，使用寿命长，维护简单，节约钢材，中国使用最多，占世界首位。电力杆塔按结构形式可分为：自立塔和拉线塔两类。1）自立塔是靠自身的基础来稳定的杆塔。一、电力杆塔 2）拉线塔是在塔头或塔身上安装对称拉线以稳固支撑杆塔，杆塔本身只承担垂直压力。拉线塔具有节约钢材，机械性能良好，能抗风暴袭击和断线冲击，结构稳定。电压等级越高的线路应用越多。电力杆塔按功能可以分为：承力塔、直线塔、换位塔和大跨越塔。1）承力塔是输电线路上
41、最重要的结构 一、电力杆塔环节。承担两侧导线、地线的挂线张力和事故时的不平衡拉力。承力杆塔又可分为耐张杆塔、转角杆塔、终端杆塔、分歧杆塔、特种杆塔。耐张杆塔：线路在运行中可能发生断线故障，而使电杆承受拉力，为防止事故扩大，在一定距离装设机械强度较大，能够承受拉力的电杆，这种电杆叫耐张杆。转角杆塔：在线路的转角处埋设的电一、电力杆塔杆叫转角杆塔，借以拐弯和防止线路因转角而倾倒。终端杆塔：埋设在线路起端和终端以及在线路中间由架空改电缆形成的终端、始端处所设立的杆塔叫终端杆塔。只有一端有导线，承受线路侧的张力。分歧杆塔：作为接出分支线路的电杆叫分歧杆。2）直线杆塔是线路上应用最多的杆塔结构，一、电力
42、杆塔它只承担导线、地线的悬挂作用以及气象荷载。3）换位杆塔是实现导线换位，以使输电线路参数平衡的杆塔。常用水泥电杆及技术指标：目前，常用水泥电杆是环形预应力钢筋混凝土园杆，其主要技术指标有梢径、杆长和重量等。1）拔梢整杆一、电力杆塔梢径150mm，杆长8m、8.5m、9m、10m等；梢径170mm，杆长8m、8.5m、9m、10m等；梢径190mm，杆长10m、11m、12m、15m等。2）分段梢杆 杆长15米，上段梢径190mm,段长9m。下段梢径310mm,段长6米。一、电力杆塔3）分段等径杆杆长18m，杆径300mm，上段长9米。电杆埋设深度规定：1）10KV及以下线路钢筋混凝土电杆埋设
43、深度，当设计未作规定时，不宜小于下表数值。杆高杆高(m)89101112131518埋深（m)1.51.61.71.81.92.02.32.6-3.0一、电力杆塔2）杆上变压器台的电杆其埋设深度当设计未作规定时不宜小于2.0m。3）基础坑施工时，应按设计要求的位置与深度挖掘基坑，深度允许偏差为深100mm，浅50mm，坑底平整。4）双杆基坑根开的中心偏差不应超过30mm，深度宜一致。水泥电杆立杆步骤：立杆、杆身调正和填土夯实三个。一、电力杆塔立杆常用方法：1）固定式抱杆立杆法；2）倒落式抱杆立杆法；3）用三脚架立杆；4）用吊车立杆。铝合金立杆机操作规程 1）支起铝合金2棵抱杆（角度可根据施工现
44、场而定）2）手摇大稳机要放在离坑12米-15米以上的距离。大稳机、电线杆、坑必须在一条水平线上，才是最佳的立杆角度。3）用地锚把大稳机稳固好，铝合金立杆机在立杆之前检查好各个部位 4）放电线杆时注意：线杆的粗头紧挨正对着坑，线杆粗头下边要配带兜杆绳。一、电力杆塔5）用钢丝套套住电杆，套在电杆细头的3.5米处，两侧要用扶绳栓好！6）检查好铝合金立杆机各个部位之后就可以摇动大稳机把电线杆慢慢立起。立杆注意事项：1）立杆前认真检查所用工具；2）一人统一指挥，互相配合精力集中，严防非施工人员进入作业区；3）立好的电杆要在线路中心且与地面垂直；4）回填土每300500mm夯实一次，地面留150mm防沉台
45、。三角架立杆固定人字抱杆立杆人字抱立杆一、电力杆塔电杆使用卡盘、底盘的规定：在土质松软和在斜坡上埋设电杆时，适当加深或增设卡盘。卡盘上口距地面不应小于500mm，卡盘与电杆连接应紧密。直线杆的卡盘应与线路平行，并在电杆左右交替埋设。承力杆的卡盘应埋设在承力侧。底盘基础坑坑底应平整，底盘的圆槽面应与电杆中心线垂直，找正后应填土夯实至地盘表面。底盘中心与中心桩之间在横线路及一、电力杆塔顺线路方向位移不应大于50。卡盘、底盘、地横木作用：增加电杆稳定性电杆底盘电杆卡盘一、电力杆塔环形钢筋混凝土电杆应满足哪些要求？环形钢筋混凝土电杆的技术特性、制造规格等除应符合国家现行标准的规定外，安装前应进行外观检
46、查，且应满足下列要求：表面光洁平整，壁厚均匀，无漏筋跑浆现象。放置地平面检查时，应无纵向裂纹，横向裂纹的宽度不应超过0.1，长度不应超过13周长。杆身弯曲不应超过杆长的11000。环形预应力钢筋混凝土园杆一、电力杆塔钢筋混凝土电杆堆放的要求：钢筋混凝土电杆自重很大。堆放时宜按型号分别堆放在支垫物上，支垫物一般以枕木为宜，枕木的支放点应使杆身自重所产生的弯曲最小。堆放层数不宜大于4层，层与层之间应用支垫物隔开，各层支垫物应在同一垂直线上，每层支垫物应在同一个平面上，支垫物数量及位置负荷国家现行环形混凝土电杆及环形预应力混凝土电杆规定。单根电杆放置地面时应对悬空部分支垫。一、电力杆塔分段梢杆、分段
47、等径杆的连接：法兰盘螺栓连接和钢圈焊接分段梢杆、分段等径杆的连接要求：1）法兰连接法兰连接，要从四周轮换进行紧螺栓，保持电杆正直并力求连接处紧密，在组装时，允许加垫片调直，但数量不超过3个，厚度不大于5mm。2）钢圈连接钢圈的连接，一般有气焊和电弧焊接。气焊在焊接的过程中加热面积大、时间长，钢圈附近的混凝土受高温烘烤，不但影响强度而且易产生裂纹，在有电源的情况下以电弧焊为宜。分段梢杆、分段等径杆的连接要求：无论法兰连接，还是钢圈焊接，在连接处都应进行防护。采用法兰连接的，在法兰盘螺栓处，应用水凝砂浆填补。采用钢圈焊接的，接头处应按设计要求进行防腐处理。设计无规定时，可将钢圈表面生锈和焊缝的焊渣
48、与氧化层除净，先刷涂一层红樟丹，干燥后再涂刷一层防锈漆。登杆作业-踩板登杆登杆作业-脚扣登杆曲臂升降作业平台车脚扣登杆 利用杠杆作用，借助人体自身重量，使另一侧紧扣在电线杆上，产生较大的摩擦力，从而使人易于攀登；而抬脚时因脚上承受重力减小，扣自动松开。登杆前要对脚扣进行检查，一是选择大小适合所登电杆的脚扣，以便能够在登杆时牢靠地扣住电杆，防止从高空中掉下；二是应使用在校验期限内的脚扣。脚扣不应变形，防滑垫完好固定螺栓无脱落，焊接处无开 焊，以防登杆时发生折断 。登杆时一只脚穿一个，开口方向朝脚的内侧，登杆作业时固定好脚部，固定脚的皮带脚扣登杆松紧要合适，防止移动过程中脚扣松脱。先将安全带拦住电
49、线杆，不要太紧，能上下活动为宜，先将一只脚提起用脚扣卡住所登电杆，试探性用力下踩，防止下滑脱落，稳当后再提起另一只脚做同样动作。在登杆时身体后倾，保持重心向后，安全带要吃力。左右脚交替用力向上攀登（单脚支撑，另一只脚向上提将脚扣卡在支撑脚上方15-20厘米的地方，卡好后替换支撑脚，同理将另一只脚向上提将脚扣卡在支撑脚上方15-20厘米的地方，直至作业地点）到达作业地点后需挂好安全带才可以开始作业。作业完毕后，将安全带拦住电线杆（不要太紧，能上下活动为宜），左右脚交替用力向下攀登，动作要领和上杆方法相反，向下运动。二、导线 常用架空导线种类：T型铜单股线；TJ型铜绞线；LJ型铝绞线；LGJ型钢芯
50、铝绞线；LGJJ型加强型钢芯铝绞线；G型钢单股线；GL型钢绞线。导线型号由前后两部分组成，前面的字母表示导线材质及结构特点，后面在、的数字表示导线截面尺寸。字母意义：T铜；L铝；G钢；J绞线。二、导线 架空线路相序排列：1）高压线路：面向负荷侧从左侧起，导线排列相序为A、B、C。导线有换相者，按三相接线图的规定排列。2）低压线路：面向负荷侧从左侧起，导线排列相序为A、O、B、C。架空导线连接规定：1）不同金属、规格和绞线的导线严禁在一个档距内连接；二、导线2）连接部分的机械强度不应少于该导线强度的90%，连接部分的电阻不应大于同长度导线的电阻。3）新建线路在每个档距内，一根导线不应超过一个接头
