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第一章            牵引变电一次设备

一、概述

1.什么叫牵引供电系统？

牵引供电系统由哪几部分组成？

答：

铁路从地方引入110KV电源，通过牵引变电所降压到27.5Kv送至电力机车的整个供电系统叫牵引供电系统。

牵引供电系统由以下几部分组成：

地方变电站、110Kv输电线、牵引变电所、27.5Kv馈电线、接触网、电力机车、轨回流线。

2、牵引供电系统的固定方式有哪几种？

答：

牵引供电系统的方式有以下三种：

直供方式——以钢轨和大地为回流。

BT方式——电流通过吸流变压器与回流线再返回变电所，限制对通信线路的干扰。

AT方式——利用自藕变压器对接触网供电，以减少对通信线路的干扰。

3、什么叫牵引网？

答：

通常将接触网、钢轨回路（包括大地）、馈电线和回流线构成的供电网称为牵引网。

4、牵引变电所的作用是什么？

答：

牵引变电所从地方引入110KV高压，通过牵引变压器降压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。

5、牵引变电一次设备包括什么？

答：

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。

6、牵引变电所有哪几个电压等级？

答：

牵引变电所的电压等级是：

交流：

110KV、27.5KV、10Kv、380V、220V、110V

直流：

220V（110V）

7、牵引变电所对接触网的供电方式有哪几种？

答：

牵引变电所对接触网供电有两种方式，单边供电和双边供电方式。

接触网通常在相邻两牵引变电所的中央断开，将两牵引变电所间两个供电臂的接触网分为两个供电分区。

每一供电分区的接触网只从一端的牵引变电所获得电能，称为单边供电。

如果在中央断开处设置开关设备时可将两根供电分区联通，此处称为分区亭。

将分区亭的断路器闭合，则相邻牵引变电所间的两个接触网供电分区均可同时从两个变电所获得电能，此方式称为双边供电。

8、牵引变电所的一次接线方式有哪几种？

答：

牵引变电所的一次接线主要有桥式接线和双T接线两种。

（1）      桥式接线：

在通过式变电所中，有电力系统的穿越功率通过，桥断路器应经常处于闭合状态，这种接线叫桥式接线。

桥式接线有外桥式与内桥式两种。

外桥式接线适用于线路较短或变压器需要经常切换的情况；内桥式接线适用于线路较长或变压器不要经常切换的情况。

（2）      双T式接线：

与桥式接线相比，省去了一台断路器，隔离开关也减少了，因此屋外配电装置的结构简化，占地面积减小，相应的以桥断路器为作用的保护装置也随之取消，控制室内的二次接线大为简化。

牵引变电所一次接线大多采用双T接线。

9、各级电压的配电装置相别是如何规定的？

答：

面对出线方向时，一般从左到右、由远到近、从上而下按A、B、C相别排列，并用黄、绿、红三种颜色标明。

二、变压器

1、牵引变压器的作用是什么？

答：

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高压通过降压线圈变为适合电力机车运行的27.5KV电压。

2、变压器的工作原理是怎样的？

答：

我们把变压器接电源的一侧叫一次侧，也叫原边；一次侧线圈叫一次线圈，也叫原线圈。

把变压器接负载的一侧叫二次侧，也叫副边；二次侧线圈叫二次线圈，也叫副线圈。

变压器是一种按电磁感应原理工作的电气设备。

一个单相变压器的两个线圈绕在一个铁心上，副边开路，原边施加交流电压U1，则原线圈中流过电流I1，在铁心中产生磁通。

磁通穿过副线圈在铁心中闭合，在副边感应一个电动势E2。

当变压器副边接上负载后，在电动势E2的作用下将有副边电流I2通过，这样负载两端会有一个电压降U2，U2约等于E2，U1约等于E1，所以，U1/U2=E1/E2=W1/W2=K式中U1、U2为原副线圈的端电压，W1、W2为原副线圈的匝数，K为变压器的变比。

由上式可以看出来，由于变压器原副线圈匝数不同，因而起到了变换电压的作用。

3、牵引变压器由哪些主要部件组成？

各部件的作用是什么？

答：

牵引变压器是油津式变压器，它主要是由铁心、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）      铁心：

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、二次线圈都绕在铁心上。

（2）      线圈：

用铜线或铝线绕成圆筒形的多层线圈，有一次侧线圈或二次侧线圈，都绕在铁心上，导线外边用纸或纱包绝缘。

（3）      油箱：

是变压器的外壳，内部充满变压器油，使铁心与线圈浸在变压器油内。

变压器油的作用是绝缘和散热。

（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。

绝缘套管有纯瓷、充油、电容等不同形式。

（5）      油枕：

变压器油因温度变化会发生热胀冷缩现象，油面也将随温度变化而上升火下降。

油枕的作用就是储油与补油，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，排出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薄膜向外喷出，防止变压器油箱爆炸或变形。

（8）      散热器：

当变压器上层油与下层油产生温差时，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。

牵引变压器多采用风冷式、在散热器框内，装上冷却风扇，以加速散热器内油的冷却。

（9）      瓦斯继电器：

装在油箱与油枕的连接管上。

当变压器内部故障时，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：

用来测量油箱里上层油温，监视变压器是否正常运行。

4、什么是变压器的额定容量（Pe）、额定电压（Ue）、额定电流（Ie）、变比？

答：

额定容量——指变压器在厂家铭牌规定的条件下，在额定电压、电流连续运行时所输送的容量。

其计算公式是：

三相变压器：

Pe=UeIeCosφ

单相变压器：

Pe=UeIe额定容量的单位为千伏安（KVA）。

额定电压——指变压器长时间运行时能承受的工作电压。

其计算公式是：

三相变压器：

Ue=Pe/（IeCosφ）（V）

单相变压器：

Ue=Pe/Ie（V）

额定电流——指变压器在额定容量下，允许长期通过的电流。

变比——即变压器电压比，指变压器各侧的额定电压比。

如果变压器的变比为110/27.5KV，就说明一次额定电压为110千伏，二次电压为27.5千伏。

5、变压器型号的含义是怎样的？

答：

第一个字母：

相数：

D-单相，S-三相，O-自藕

第二个字母：

冷却方式：

F-风冷式（油浸自冷式不表示）P-强迫油循环

第三个字母：

线圈：

L-铝线圈（铜线圈不表示）Z-有载调压（无载调压不表示）

S-三线圈（双线圈不表示）

第四个数字：

设计序号

第五个数值：

额定容量（KVA）/

第六个数值：

高压线圈额定电压（KV）

6、变压器在图纸上用什么符号表示？

答：

变压器在图纸上用“B”表示。

7、什么是变压器的连接组别？

答：

为了表明三相变压器两侧线圈电压的相位关系，将变压器接线分为如干组，称为连接组别。

按时针方式一般以变压器一次侧的线电压的向量作长针，固定在12点钟，以二次侧线电压向量作短针（时针），其所指的点数，即为该组别的标号。

8、变压器并列运行的条件是什么?

当不符合并列条件时会引起什么后果？

答：

变压器并列运行必须满足的条件是：

（1）连接组别相同

（2）一、二次侧额定电压分别相等（变比相等）（3）阻抗电压相等。

连接组别不同时，各台变压器二次线电压相位不同，至少相差30度，由于存在这个相位差，将产生很大的电压差，这个电压差将在线圈中产生很大的环流，会使变压器严重损伤，甚至烧坏。

因此连接组别不同的变压器绝对不能并联。

变比不等的变压器并联时，其二次侧线圈感应的电势不等，会产生电势差，变压器二次侧间也将有环流存在，因此要求并联变压器的变比相同。

两台阻抗不等的变压器并联时，阻抗大的负载分配少。

当这台变压器满载时，另一台阻抗小的变压器就要过载，因而要求并联变压器的阻抗电压相等。

9、巡视变压器时，除一般项目和要求外，还应有哪些内容？

答：

变压器的巡视，除巡视一般项目，还应注意以下几点：

（1）      防爆管口薄膜应无破裂，密封良好；

（2）      呼吸器内应无油，干燥剂颜色应正常；

（3）      冷却装置、风扇电机应齐全，运行正常；

（4）      回流线要连接良好，零序系统设备应无异常。

10、主变压器油哪些特殊检查项目？

答：

（1）大风时，检查变压器高压引线接头有无松动，变压器顶盖及周围有无杂物可能吹上设备。

（2）雾天、阴雨天应检查套管瓷瓶有无电晕、闪络、放电现象。

（3）雷雨、暴雨后应检查套管有无闪络、放电痕迹，避雷器及保护间隙的动作情况。

（4）下雪天应检查套管积雪是否融化，并检查其融化速度。

（5）夜间应检查套管引线接头有无发红、发热现象。

（6）大修及新安装的变压器投运后几小时应检查散热器排管的散热情况。

（7）天气趋冷应检查油面的下降情况。

（8）瓦斯保护动作时要对变压器进行全面检查。

11、新安装或大修后的主变压器投运前应进行哪些检查？

答：

主变压器投运前必须经过全面检查，检查内容大致包括以下几点：

（1）检查变压器保护系统。

a）检查继电保护装置，确保变压器本身及系统发生故障时，能准确迅速，并有选择性地切除故障。

b）检查变压器的瓦斯保护。

c）检查防雷装置。

（2）检查仪表及监视装置。

（3）检查冷却系统是否正常运行。

（4）外观检查。

a）检查油枕上的油位计是否完好，油位是否能清晰、方便地观察到，是否在于当时的环境温度相符的油位线上；

b）检查油枕与瓦斯继电器之间连通的平面阀门是否已打开，检查油枕与瓦斯继电器有无渗漏油现象，呼吸器的吸潮剂是否失效、油封是否完好，呼吸器及其连接是否有阻塞的现象；

c）检查防爆管的防爆膜是否完好，有无破损；

d）检查净油器是否正常；

e）检查变压器出线套管及与引出线的电气连接是否良好，检查其相序颜色是否正确；

f）校对变压器铭牌上的电压等级、接线组别、分接头位置及规定的运行方式、冷却条件等是否与实际情况相符合；

g）检查接地部分是否与外壳连接牢固、可靠。

变压器投运前，值班人员除应进行上述详细的检查外，还应检查各级电压一次回路中的设备，即从母线开始检查到变压器的出线止。

然后测定变压器绕组的绝缘电阻，合格后方可对其充电投入试运行，试运行需经过几十小时的严密监视，确定各方面皆运行正常方可进入正常运行。

12、出现哪些情况，可不向调度汇报，先将主变压器立即切除？

答：

变压器出现下列情况之一者，可不向调度汇报，立即将其切除：

（1）变压器音响很大且不均匀或有爆炸声；

（2）油枕或防爆管喷油；

（3）冷却及油测量系统正常，但油温较平常相同条件下运行时高出10摄氏度以上或不断上升时；

（4）套管严重破损或放电；

（5）由于漏油致使油位不断下降或低于下限；

（6）油色不正常或油内有碳质杂物；

（7）变压器着火；

（8）重瓦斯保护动作；

（9）由于变压器内部故障引起差动保护动作。

13、哪些故障可能使变压器重瓦斯保护动作？

答：

（1）变压器内部线圈发生匝间或层间严重短路。

（2）变压器油面下降太快。

（3）变压器新装或大修添油后，大量气体排出使重瓦斯保护动作。

（4）重瓦斯动作流速整定值小，在外部短路时引起的油流冲动，使保护动作。

（5）保护装置二次回路故障引起的误动作。

14、哪些故障的出现可能导致主变压器差动保护动作？

答：

（1）差动保护范围内的电器设备发生故障。

（2）变压器内部线圈发生匝间或层间短路。

（3）变压器不同相间短路。

（4）由于保护装置二次回路故障引起差动保护误动作。

15、哪些故障的出现可能导致主变压器低电压启动过电流保护动作？

答：

（1）母线短路。

（2）变压器内部故障时，其主保护（瓦斯保护和差动保护）拒动。

（3）接触网线路故障时，馈线保护拒动。

（4）保护装置二次回路故障引起变化误动。

16、主变压器轻瓦斯保护动作有哪些原因？

答：

有以下几方面原因：

（1）      油面下降到瓦斯继电器上开口杯处。

（2）      变压器内部发生轻微故障。

（3）      变压器内有空气未净。

17、主变压器过热保护动作有哪些原因？

答：

有以下几方面原因：

（1）      变压器油温受气候影响超过整定值。

（2）      变压器长期过负荷。

（3）      油循环故障，风冷装置故障。

（4）      温度计或温度表性能不好。

18、主变压器温度计所指示的温度是变压器什么部位的温度，多少度时发出“主变过热”信号？

冷却风扇启动、停止各在多少度？

答：

温度计指示的温度是变压器上层油温，在70摄氏度时发出“主变过热”信号，冷却风扇在55摄氏度时启动，在45摄氏度时停转。

19、变压器声音不正常可能是什么原因？

答：

变压器正常运行时，应是均匀的“嗡嗡”声，这是变压器自身振动发出的响声。

如果声音不均匀或有其他异音，都属不正常，产生异音可能有以下原因：

（1）      因为过负荷引起。

（2）      变压器个别零件松动。

（3）      变压器内部接触不良，放电打火。

（4）      铁磁谐振。

（5）      大动力启动，负荷变化大。

（6）      系统有接地或短路处。

20、运行中的变压器补油应注意哪些事项？

答：

应注意以下几点：

（1）      新补入的油应试验合格，以防混油。

（2）      补油前应将重瓦斯保护改接信号位置，防止误动作跳闸。

（3）      补油后注意检查瓦斯继电器，及时放出气体，24小时无问题，再将重瓦斯接入跳闸位置。

（4）      禁止从变压器下部补油，以防将变压器底部沉淀物冲到线圈内，影响变压器的绝缘和散热。

21、自用变压器高压侧熔断器熔断有哪些原因？

答：

（1）自用变压器内部发生层间或匝间短路。

（2）自用变压器本体及高低压侧引出线间电器绝缘破坏。

（3）自用变压器低压侧熔断器选择不当，不先熔断。

（4）熔断器性能不好。

22、自用变压器低压侧熔断器熔断有哪些原因？

答：

（1）380伏母线及引出线接地或短路。

（2）负荷线路的熔断器选择不当，不先熔断。

（3）熔断器接触不良或性能不好。

23、怎样调整变压器的无载分接开关？

答：

变压器的无载分接开关一般由动触头片、定触头及传动机构等组成。

调整分接开关位置时由箱盖上手动机构来完成。

无载分接开关必须在变压器高、低压侧都从电网中断开才能进行调整。

当变压器检修时或需要调压时应将分接开关正反各不少于4圈，相当于每个定触头与动触头分接不少于4次，以便消除触头上的油污及氧化膜，保证运行中触头接触良好。

变压器检修后，回装分接开关时，应将开关动触头放在第一位置，同时将操动机构也放在第一位置，再把操动杆打在开关接头上。

在固定操动机构前，将整个操动机构按顺时针方向旋转，如转动角度在90度以内，则证明操动机构已与开关连上，然后将整个操动机构转到运行位置，用螺栓把整个操动机构固定在箱盖法兰上。

分接开关调整后，要测量各位置的直流电阻及变比，并与原始数据一致，变压器方可投入运行。

24、全密封隔膜式储油柜有何优点？

答：

大型牵引变压器容量日益增大，绝缘裕度日趋降低，如何加强对绝缘油的保护，提高油的使用寿命，成为一个十分重要的问题，采用密封储油柜的优点是当环境温度和变压器负荷发生变化而使油箱内油体积发生胀缩，可在联到油箱顶上储油柜进行，而隔膜式储油柜利用隔膜将油面和大气隔离，使油和空气不直接接触，防止油的氧化和吸收水分，提高了变压器油的绝缘性能，增加变压器油的使用寿命。

25、隔膜储油柜式变压器发生假油面的原因及处理方法是什么？

答：

隔膜储油柜是由两个半圆储油柜组成，储油柜中间装一个半圆式隔膜，隔膜周边固定在柜沿处，上下用密封垫压紧，隔膜浮在油面上，随着油面的变动而浮动，使油面与大气分开，在变压器安装或大修以后，如果隔膜下部的气体没有排放或排放不干就会造成假油面。

处理方法是在变压器退出运行，确认高低压两侧都从电网中切断以后，将隔膜上放气嘴打开，从加油阀口继续注油直到放气嘴冒油为止，将放气嘴拧紧，再从油门放油，使储油柜的油面降至正常位置上为止，在变压器刚投入运行时，油中气体较多须经常从集气盒导气管放气，以便消除假油面现象。

26、磁针式油位表有何优点？

答：

磁针式油位表是我国沿用的连通式油位表的更新换代产品。

在变压器容量日益增大，绝缘裕度日趋降低的情况下，加强绝缘油的保护是一个非常重要的问题，采用全密封式储油柜配磁针式油位表，把空气与绝缘油隔开，防止了油的氧化，从而提高了绝缘油的使用寿命。

磁针式油位表不仅可现场指示，而且能够远距离输出信号，做到高、低油位报警，便于实施集中控制，从而确保安全运行。

27、110千伏油纸电容式变压器套管的维护和检修内容有哪些？

答：

油纸电容式套管巡视和检修的内容主要有：

（1）      在运行中观察油面，当周围温度为40摄氏度时，油位不能超过+90摄氏度标线。

如果油面太高，可以从取油孔放油；如果油面太低，可以从注油孔加油。

加入的油应与套管铭牌上的油标号相同，同时符合变压器油标准的要求。

（2）      经常清除套管上的油污，难以清除时可用四氯化碳等去污液清洗，禁止用尖锐工具刮擦套管。

（3）      每年从套管中取油样一次，检查油的质量变化，取油时先让油流去0.1升，然后取油样，取油样后须用相同标号的油加入套管。

（4）      套管的油表玻璃损坏时，必须用相同规格的有机玻璃制成。

油表及各油塞处渗油，如继续拧紧无效，须更换耐油橡皮垫。

（5）      套管内油质下降时，要换油，方法是从放油孔把油放净，在放油孔处接上送油管，注油孔上接抽真空装置，检查各处密封可靠后，先抽真空3---4小时，真空度不低于755毫米，然后每送油一分钟（送油管内径不大于4毫米）抽真空两小时，如此循环，最后注满油，再抽真空6小时以上。

三、断路器

1、断路器的作用是什么？

答：

断路器又叫高压开关，它是变电所的重要设备之一，它不仅可以切断与闭合高压电路的空载电流和负载电流，而且当系统发生故障时，它和保护装置，自动装置相配合，迅速地切断故障电流，以减少停电范围，防止事故扩大，保证系统的安全运行。

2、高压断路器是如何分类的？

答：

按灭弧原理，灭弧介质不同可分为：

（1）油断路器（包括多油断路器和少油断路器）

（2）空气断路器（3）磁吹断路器

（4）真空断路器（5）六氟化硫断路器

按操作机构性质可分为：

（1）电动操作机构断路器

（2）液压操作断路器（3）气动操作断路器

（4）弹簧储能操作机构断路器（5）手动操作机构断路器

按安装地点可分为：

（1）户内式断路器

（2）户外式断路器（3）防爆式断路器

3、断路器在图纸上用什么符号表示？

它的型号及意义是什么？

答：

断路器在图纸上用“DL”表示。

其型号与意义如下：

第一字母：

产品名称：

D：

多油断路器；S：

少油断路器；K：

空气断路器

C：

磁吹断路器；Z：

真空断路器；L：

六氟化硫断路器

第二字母：

使用环境：

N：

户内式；W：

户外式

第三数字：

设计序号

第四数字：

额定电压，千伏

第五字母：

派生代号：

C：

手车式；G：

改进型/

第六数字：

额定电流，安

4、断路器的主要结构分哪几个部分？

答：

断路器的主要结构大体分为：

（1）导流部分

（2）灭弧部分（3）绝缘部分（4）操作机构部分

5、什么叫电弧？

断路器为什么要有灭弧装置？

答：

断路器切断电路时，触头虽已分开，但电流靠触头间的电弧维持，电路仍处于接通状态，电弧产生的高温会烧损触头，使其附近的绝缘遭到破坏，电弧长久不熄，还会引起断路器爆炸。

因此断路器在制作过程中，要采用各种灭弧方法，以达到灭弧的目的。

目前牵引变电所断路器采用的灭弧装置有油灭弧，六氟化硫灭弧，真空灭弧等。

６、油在高压断路器中的作用是什么？

答：

油断路器中的油主要是用来熄灭电弧的，当断路器切断电流时，动触头与静触头之间产生电弧，由于电弧的高温作用，使油剧烈分解、气化，气体中氢占７０％左右，它能够迅速地降低弧柱温度和提高极间的绝缘强度，这一特性对熄灭电弧是极为有利的，所以用油作熄灭电弧的介质。

７、断路器的操作机构应满足哪些基本要求？

答：

为了可靠地完成断路器的分合闸操作，操作机构应满足以下基本要求：

（１）  具有足够的操作功，即要使断路器的动触头作分合闸运动时，所要作的功；

（２）  具有高度的可靠性，操作机构不应拒绝动作或误动作；

（３）  动作迅速，即断路器分合闸动作要求要快；

（４）  结构简单，尺寸小，重量小，价格低廉。

８、什么叫断路器的开断时间？

答：

断路器开断时间是指保护装置发出跳闸脉冲到断路器触点间的电弧完全熄灭的时间。

９、为什么断路器的跳闸辅助接点要先投入，后断开？

答：

串联在跳闸回路中的断路器辅助常开接点，叫做断路器的跳闸辅助接点。

断路器在合闸过程中，运动触头与静触头未接通之前，跳闸辅助接点就已经接通，做好跳闸的准备，一旦开关合入故障线路时能迅速断开。

断路器在跳闸过程中，动触头离开静触头之后，跳闸辅助接点再断开以保证开关可靠跳闸。

１０、为什么断路器不允许在带电的情况下用“千斤顶”慢合闸？

答：

因为用千斤顶合闸速度缓慢，在高压的作用下，动触头缓慢地靠近静触头，到达一定的距离时，就会将油击穿放电，造成触头严重烧伤。

如果是在线路有故障的情况下就更为严重，若遇断路器脱扣失灵和跳闸辅助接点未接通，将导致断路器起火爆炸，所以不允许断路器在带电的情况下用“千斤顶”慢合闸。

１１、如何根据断路器的合闸电流来选择合闸保险？

答：

合闸保险的选择与断路器的型式有关。

由于断路器型式不同，合闸时间也不一样，合闸时间短的选用较小的保险（一般保险在一秒钟过载能力为三倍额定电流，0.2秒的过载能力为四倍额定电流）。

断路器的合闸线圈是按瞬时通过额定合闸电流设计的，根据保险特性合闸保险电流可按额定电流的四分之一左右来选择，或通过特性试验来准确地选择合闸保险的大小。

１２、断路器检修时为什么必须断开二次回路电源，应断开的电源包括哪些？

答：

断路器检修时，二次回路如果有电，会危及人身和设备安全，可能造成人身触电、烧伤、挤伤和打伤；对设备可能造成二次回路接地、短路，甚至造成继电保护装置误动或拒动，引起系统事故。

应断开的电源包括：

（１）控制回路电源（２）合闸电源（３）信号回路电源