《城市轨道交通供电系统》教学大纲.docx

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《城市轨道交通供电系统》教学大纲

一、课程基本信息

课程属性：

专业课

课程性质：

必修课

课程类型：

理论+实践课

课程学时：

使用专业：

城市轨道交通控制、城市轨道交通运营管理

二、课程的性质和内容

本课程是城市轨道交通控制专业、城市轨道交通运营管理专业等涉及城市轨道交通机电系统相关专业必修的一门专业课程。

学生通过本课程的学习，应能了解电力系统的构成与特点，熟悉电力系统常用的电气设备，掌握城市轨道交通供电系统的功能、要求、构成与基本结构。

本课程的任务主要是学习供配电系统的基础知识、城轨供电系统的构成、城轨供电系统的各类变电所、供电系统主接线与二次保护、城轨供电系统的监控与杂散电流防护、城轨接触网等，从而对城轨供电系统有比较全面的了解，能够从事城轨供电系统的运行维护、安装施工。

本课程的先修课程有《城市轨道交通概论》、《电工电子技术》、《供配电技术》等专业基础课程，后续课程有《城轨供电系统运行与维护》、《城轨供电系统实训》等，是从事城市轨道交通供电系统相关工作的一门重要核心课程。

三、课程的教学目标

知识目标：

（1）了解供配电系统的基础知识；

（2）掌握城轨供电系统的功能、要求、构成；

（3）掌握城轨供电系统的外部电源供电方案与适用环境；

（4）掌握城轨主变电所的设置与主接线方案；

（5）掌握城轨供电系统中压网络的形式与应用；

（6）掌握城轨牵引供电系统的构成、牵引变电所主接线方案；

（7）掌握降压变电所的设置与主接线；

（8）掌握城轨供电系统的二次系统设置；

（9）掌握城轨电力监控系统的功能与构成；

（10）掌握杂散电流的产生原理、危害与防护措施；

（11）掌握城轨接触网的形式与应用。

能力目标：

（1）能够正确理解供配电系统的构成；

（2）能够整体掌握城轨供电系统的构成与各部分之间的关系；

（3）能够正确分析主变电所与中压网络的关系；

（4）能够正确分析中压网络与牵引变电所和降压变电所之间的关系；

（5）能够正确分析变电所一次主接线方式、电气设备的功能与应用；

（6）能够正确分析城轨供电系统二次系统的功能与设置；

（7）能够正确认识城轨电力监控系统的功能、构成与工作方式；

（8）能够正确认识杂散电流的产生原理与防护措施；

（9）能够整体认识城轨接触网的形式与应用环境；

（10）具备从事城轨供电系统施工与运行维护的工作的理论知识和基本操作技能。

素质目标：

（1）培养学生良好的沟通能力和优秀的团队协作精神；

（2）培养学生科学严谨的工作态度能力；

（3）培养学生发现知识运用知识的能力；

（4）培养学生诚实守信、爱岗敬业的良好职业道德素质；

（5）培养学生勇于创新、与时俱进的工作作风；

（6）培养学生的语言表达能力和对事物分析判断的能力。

四、课程教学内容与基本要求

依据城市轨道交通控制专业人才培养目标要求，结合国家相关标准及技术规范，本课程建议总学时为64课时。

具体内容学时安排参考如下：

序号

内容

学时

理论

实践

城市轨道交通系统及供电系统概述

牵引变电所的主要电气设备

变电站电气接线

接触网

SCADA系统

城市轨道交通供电系统的运行管理

总计

模块1城市轨道交通系统及供电系统概述

教学内容：

1.1城市轨道交通系统概述

1.1.1城市轨道交通系统的定义、技术特征及特点

1.1.2城市轨道交通系统的构成

1.1.3城市轨道交通系统的分类

1.1.4我国城市轨道交通系统的发展现状与存在的问题

1.2城市轨道交通供电系统概述

1.2.1城市轨道交通供电系统的供电制式

1.2.2城市轨道交通供电系统的组成

1.2.3城市轨道交通供电系统的功能

1.2.4国内城市轨道交通供电系统的发展现状

1.3城市轨道交通杂散电流

1.3.1杂散电流的形成

1.3.2杂散电流的危害

1.3.3杂散电流的防护

技能实训

思考与练习

知识目标

（1）掌握城市轨道交通系统的定义及特点；

（2）掌握城市轨道交通的类型；

（3）了解城市轨道交通的主要技术特征；

（4）掌握城市轨道交通的发展趋势；

（5）掌握城市轨道交通供电系统系统的各子系统；

（6）掌握城市轨道交通所采用的供电方式；

（7）掌握不同类型变电所的功能；

（8）掌握杂散电流产生的危害、防护原则和防护措施。

技能目标

（1）会区分不同类型的城市轨道交通；

（2）会识别城市轨道交通设备各子系统；

（3）会区分城市轨道交通供电系统的各子系统；

（4）会介绍城市轨道交通所采用的供电方式；

（5）会介绍不同类型变电所的功能；

（6）会介绍杂散电流产生的原因。

模块2牵引变电所的主要电气设备

教学内容：

2.1牵引变电所概述

2.1.1牵引变电所的类型

2.1.2牵引变电所的特点

2.1.3牵引变电所的工作原理

2.1.4牵引变电所的设备分类

2.2整流机组

2.2.1整流机组概述

2.2.2变压器的工作原理

2.2.3变压器的主要技术参数

2.2.4变压器的型号与分类

2.2.5变压器的结构

2.2.6干式变压器

2.2.7整流器

2.3电弧的基本理论

2.3.1气体电弧原理

2.3.2开关电器中常用的灭弧方法

2.4高压断路器

2.4.1高压断路器概述

2.4.2SF6断路器

2.4.3真空断路器

2.4.4直流断路器

2.5其他开关电器设备

2.5.1隔离开关

2.5.2高压负荷开关

2.5.3高压熔断器

2.6操动机构

2.6.1操动机构概述

2.6.2弹簧操动机构

2.6.3液压操动机构

2.6.4弹簧储能液压操动机构

2.6.5隔离开关电动操动机构

2.7互感器

2.7.1互感器概述

2.7.2电流互感器

2.7.3电压互感器

2.8避雷器

2.8.1避雷器概述

2.8.2避雷器的主要类型

2.9配电装置

2.9.1配电装置概述

2.9.2GIS组合电器

2.10接地装置

2.10.1接地

2.10.2城市轨道交流供电系统的接地

2.10.3城市轨道直流牵引供电系统的接地

2.10.4地铁综合接地系统的构成

技能实训

思考与练习

知识目标

（1）掌握变压器和整流机组的结构组成及工作原理；

（2）掌握各类断路器的结构和特点；

（3）掌握断路器灭弧原理；

（4）掌握隔离开关、高压负荷开关、高压熔断器的作用、结构及型号含义。

（5）掌握操动机构的类型、特点及基本结构；

（6）掌握电压互感器、电流互感器的工作原理；

（7）掌握避雷器的分类、特点及工作原理；

（8）掌握配电设备的结构和要求；

（9）掌握接地装置敷设的基本方法和要求。

技能目标

（1）能对变压器整流器进行日常维护和检修；

（2）能对断路器进行日常维护和检修；

（3）能对隔离开关、高压负荷开关、熔断器进行日常维护和检修；

（4）能对电压互感器、电流互感器进行日常维护和检修；

（5）能对避雷器进行日常维护和检修；

（6）能对配电装置、GIS组合电器进行日常维护和检修；

（7）能对接地装置进行日常维护和检修。

模块3变电站电气接线

教学内容：

3.1电气主接线概述

3.1.1电气主接线的基本要求及分类

3.1.2电气主接线图

3.1.3电气主接线中开关电器的配置原则

3.1.4倒闸操作注意事项

3.1.5变电站的类型

3.2常见电气主接线

3.2.1桥形接线

3.2.2单母线接线

3.2.3单元接线

3.3直流牵引变电所电气主接线

3.3.1主变电站

3.3.2降压变电站

3.3.3牵引降压混合变电所

3.3.4中压供电网络

3.4二次接线概述

3.5控制、信号电路

3.5.1控制、信号电路概述

3.5.2高压断路器的控制、信号回路

3.5.3隔离开关的控制、信号回路

3.5.4断路器与隔离开关联动控制、信号电路

3.6继电保护系统概述

3.6.1继电保护装置的定义及任务

3.6.2继电保护装置的基本要求

3.6.3继电保护装置的基本构成及工作原理

3.6.4继电保护装置的分类

3.7自用电系统

3.7.1自用电系统概述

3.7.2主变电站自用电配置

3.7.3牵引变电所自用电配置

3.7.4降压变电站自用电配置

技能实训

思考与练习

知识目标

（1）掌握电气主接线的基本要求；

（2）掌握常见电气接线的类型及特点；

（3）掌握控制电路的功能及基本要求；

（4）掌握信号电路的功能；

（5）掌握继电保护的定义及其任务；

（6）掌握继电保护装置的基本要求；

（7）掌握继电保护装置的构成及工作原理；

（8）掌握主变电所、牵引变电所、牵引降压混合变电所、降压变电所自用电配置。

技能目标

（1）会识别常用的电气设备图形符号和文字符号；

（2）会区分不同形式的电气主接线；

（3）能看懂牵引变电所、降压变电所、牵引降压混合变电所电气主接线和二次接线图；

（4）会分析主接线和二次接线的原理。

模块4接触网

教学内容：

4.1接触网概述

4.1.1接触网的供电制式

4.1.2接触网的类型

4.1.3接触网的基本要求

4.1.4接触网的供电方式

4.2柔性接触网

4.2.1支柱和基础

4.2.2支持装置

4.2.3接触悬挂

4.2.4定位装置

4.2.5其他设备

4.3刚性接触网

4.3.1刚性接触网的结构

4.3.2刚性接触网的技术参数要求

4.3.3刚性接触网的特点

4.4接触轨

4.4.1接触轨的分类

4.4.2接触轨系统的结构

技能实训

思考与练习

知识目标

（1）了解城市轨道交通接触网的供电制式；

（2）掌握接触网的类型；

（3）掌握接触网的基本要求；

（4）掌握城市轨道交通接触网的供电方式；

（5）掌握架空柔性接触网的基本结构组成；

（6）掌握架空刚性接触网的基本结构组成；

（7）掌握接触轨式接触网的基本结构组成。

技能目标

（1）会区分不同类型的接触网；

（2）会识架空柔性接触网的各个组成部分；

（3）会识架空刚性接触网的各个组成部分；

（4）会识接触轨式接触网的各个组成部分；

（5）会介绍接触网各组成部分的功能。

模块5SCADA系统

教学内容：

5.1SCADA系统概述

5.1.1SCADA系统的主要作用

5.1.2城市轨道交通SCADA系统的监控对象

5.1.3城市轨道交通SCADA系统的主要特点

5.2SCADA系统的结构及功能

5.2.1城市轨道交通SCADA系统的结构及原理

5.2.2监控主站的功能及组成

5.2.3被控站的功能及组成

5.3城市轨道交通供电系统自动化

5.3.1城市轨道交通供电系统变电站电气设备的自动化需求

5.3.2城市轨道交通供电系统变电站自动化系统的表现形式

5.3.3总线的运用

技能实训

思考与练习

知识目标

（1）掌握电力监控系统的主要作用；

（2）掌握城市轨道交通SCADA系统监控的对象；

（3）了解城市轨道交通SCADA系统的主要特点；

（4）掌握SCADA系统的基本构成及原理；

（5）掌握监控主站功能及组成；

（6）掌握被控站功能及组成；

（7）了解城市轨道交通变电站的自动化系统。

技能目标

（1）能区分SCADA系统的监控对象；

（2）能识别并区分被控站设备；

（3）能识别并区分监控主站设备。

模块6城市轨道交通供电系统的运行管理

教学内容：

6.1城市轨道交通供电管理

6.1.1运行管理的任务和内容

6.1.2运行管理组织及有关人员职责

6.2城市轨道交通供电系统运行管理制度

6.2.1变电站管理规程和制度

6.2.2接触网管理规程和制度

6.2.3SCADA系统管理规程和制度

技能实训

思考与练习

知识目标

（1）了解城市轨道交通供电管理任务；

（2）掌握城市轨道交通供电管理方针；

（3）了解城市轨道交通供电系统运行管理工作要点；

（4）了解城市轨道交通供电系统有关人员的职责；

（5）掌握变电所管理规程与制度；

（6）掌握接触网管理规程与制度；

（7）掌握电力监控系统管理规程与制度。

技能目标

（1）熟悉变电所管理规程与制度；

（2）熟悉接触网管理规程与制度；

（3）熟悉电力监控系统管理规程与制度；

（4）熟悉城市轨道交通供电管理工作应备的记录和技术材料。

（5）熟悉城市轨道交通供电工作应备的工具和条件。

五、教学方法与考核方法

教学方法：

本课程主要采用讲授法、小组讨论法、教师指导等多种教学方法，辅助采用多媒体等现代教学方法，充分调动学生学习兴趣，促进学生积极思考与实践，使学生对城市轨道交通系统有一个概括性的了解，进而促进学生职业能力的提高。

考核方法：

本课程的考核采用综合考核的办法，即过程考核+期末考核。

过程考核包括出勤情况、提问成绩、作业成绩，满分100分。

期末考核为期末闭卷考试，满分100分。

总成绩=过程考核×30%+期末考核×70%。

六、教材及参考资源

白冰，谭丽娜.城市轨道交通供电系统[M].上海：

上海交通大学出版社，2019.

城市轨道交通网

铁道论坛

中国城市轨道交通研究会

中国电力网

中国电力企业联合会

中国电力安全管理网

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