电气工程及其自动化专业生产实习报告

　　当前，在素质教育正在日新月异的发展，在高等教育改革不断深化的背景之下，专业生产实习作为教学与生产实际相结合的重要性变得更为突出。自我进入大学学习以来，特别是在进入大三后经过专业基础知识的学习，对电气工程及其自动化专业有了一定了解，但是总对自己以后能够从事的工作感到模糊，这就对我参加学院组织的专业生产实习有了强烈的渴望。在大三的暑期里，即在这个特殊的暑期里——大学最后一个暑期，参加学院组织的专业生产实习。对一名曾从朦胧状态到茫然的我，再从不断努力，到有着一定收获，享受成功的喜悦，在实习之中有了许许多多的感想和体会。就此以自己在实习过程中的所学所思所想写下这篇报告。

　　（一）实习目的与意义：专业生产实习是电气工程及其自动化专业的必修课程，安排在第三学年暑期短学期开设。该项实习是为了充分利用社会资源，增强电气工程及其自动化专业大学本科生的实践能力，实践的主要目的如下：

　　①专业生产实习是全面推进素质教育、培养学生创新精神和实践能力的一种重要手段，是学生理论联系实际的一个重要环节，是大学生择业就业之前接触社会、了解社会的一次重要机会。

　　②通过专业生产实习，使学生认识电力生产的整个过程，了解电气工程及其自动化专业的主要内容和发展方向，掌握专业的基本常识，为专业课程学习奠定感性认识，形成对本专业的认同感、提高学生学习本专业的兴趣，激发学生的竞争意识、责任意识和开拓意识。

　　③通过有组织的开放性专业生产实习活动。培养大学生自主管理、社会交往、互相帮助、独立完成任务等方面的综合能力。

　　④学生参加生产实习时将所学理论知识和实际工作紧密联系，巩固已学的理论知识，积累一定的实际生产技术和管理知识，培养运用理论知识解决工程实际问题的能力，注重知识创新和能力培养，为适应社会工作和生活打下坚实的基础。

　　（二）实习地点：

　　①成都——西南交通大学。

　　②成都——交大许继股份责任有限公司。

　　③昆明——铁路局供电段。

　　④昆明——云南变压器股份责任有限公司。

　　(三）实习时间安排与主要实践过程：

　　①7月14日下午14点在西南交通大学参加学院组织的实习安排、工作布置课程。

　　②7月15日～17日上午9点～11点30分、下午14点～16点30分在西南交通大学参加学院组织的专业知识讲座。

　　③7月15日上午9点～11点30分在交大许继股份责任有限公司参观实习。

　　④7月18日～20日上午乘车前往昆明。

　　⑤7月20日下午14点～16点30在昆明供电段教育室参加生产实习安全教育。

　　⑥7月21日上午9点～下午16点30在昆明供电段（昆南）参观实习。

　　⑦7月22日上午9点～下午16点30在昆明供电段（昆西）参观实习。

　　⑧7月23日上午9点～11点30分在云南变压器股份责任有限公司参观实习。

　　⑨7月23日下午14点～16点30分在昆明供电段教育室参加实习总结大会。

　　mm2011年9月

　　目录

　　前言…………………………………………………………………………………1

　　目录…………………………………………………………………………………3

　　第一章：电力系统…………………………………………………………………4

　　第一节：我国电力工业的主要特点及其发展………………………………………4

　　第二节：电力系统的基本组成………………………………………………………6

　　第三节：供配电系统常用的电气设备………………………………………………8

　　第四节：继电保护的作用及常见故障………………………………………………10

　　第五节：输配电新技术发展………………………………………………………12

　　第二章：牵引变电所………………………………………………………………16

　　第一节：二次设备电路概述………………………………………………………16

　　第二节：安全监控系统……………………………………………………………17

　　第三章：接触网……………………………………………………………………20

　　第一节：接触网零件、线索及绝缘子………………………………………………20

　　第二节：碗臂及其装配……………………………………………………………22

　　第三节：锚段及锚段关节…………………………………………………………23

　　第四章：变压器……………………………………………………………………28

　　第一节：变压器的种类及其制造工艺………………………………………………28

　　第二节：几种牵引变压器的原理分析与比较选择…………………………………30

　　第五章：总结与心得体会…………………………………………………………34

　　参考文献……………………………………………………………………………36

　　第一章电力系统

　　第一节我国电力工业的主特点及其发展

　　一、我国电力工业发展的现状

　　“十五”期间我国发电量由13685亿千瓦时增至24975亿千瓦时，年均增长12.8%；发电装机容量由31932万千瓦增至51718万千瓦，年均增长10.1%。发电量的增速高于gdp的增速，电力弹性系数1.35，高于前20年的平均值（0.8）。单位产值电耗增加。

　　表1-1xx-xx年内我国gdp及用电量增长情况

　　xx年xx年xx年xx年xx年xx年

　　全国gdp增长率（％）7.389.110.19.910.9

　　全国用电量（万亿千瓦时）1.471.641.892.182.482.82

　　用电量增长率（％）9.011.615.415.1813.5914.0

　　全国装机容量（亿千瓦）3.383.573.804.425.176.22

　　资料来源：《中国电力统计年鉴》，中国电力出版社

　　二、我国电力工业的特点及发展趋势

　　1、电力需求和装机容量持续、快速增长。近年来，我国电力需求增长迅猛。尽管电力工业保持了2位数的增长率，但仍然出现了大面积的电力短缺。今后10～20年，大陆每年平均新增装机将达30gw。

　　2、电网在资源优化配置中将发挥重要作用，远距离输电规模宏大。由于资源状况、电力需求增长和技术条件的限制，今后相当长一段时间内，我国发电一次能源仍将主要依赖煤炭和水能。可开发水电资源近三分之二分布在西部的四川、云南、西藏三省区，煤炭保有储量的三分之二分布在山西、陕西、内蒙三省区；而约占三分之二的用电负荷分布在沿海和京广铁路沿线以东的经济发达地区，这些地区发电能源资源严重不足。为解决发电资源分布与用电负荷分布极不均衡的矛盾，需要大容量、远距离的输电。根据目前的规划研究，到2020年，中远距离的输电规模将可能达到250gw左右，其中2/3以上的输电距离可能超过1000km。

　　3、实现全国联网和跨国联网。电网庞大、复杂。目前，我国大陆电网除西北采用330kv/750kv电压序列外，其它电网均采用220kv/500kv电压序列。东北、华北和华中实现了同步联网，华中与西北、华东和南方电网通过直流实现联网，形成了北起东北伊敏、南抵四川二滩的链型同步电网。随着电力工业的发展，我国电网将成为世界上最庞大、复杂和技术最先进的电网，其特征是：拥有世界上最大规模的电站－三峡电站（最终装机将达2240万千瓦）；世界上最大的电源基地－西南水电基地（外送规模将达7000万千瓦左右）；拥有世界上平均海拔最高的750kv电网；将建设百万伏级交流和±800kv直流输电工程，拥有当今世界上最高运行电压的交直流电网；将构成以特高压交直流为骨干网架的国家电网，形成世界上最大规模的远距离输电（通过特高压交直流电网传送的容量可能超过200gw）；可能形成世界上规模最大的同步电网（华北－华中－华东同步电网）；是世界上直流输电规模最大的国家（容量在1gw以上的直流输电工程有20多个，比世界上此类规模的直流输电工程总和还多）；形成国家、大区和省三级电力市场；按国家、大区、省、地（市）、县五级调度。

　　4、自动化水平逐步提高、安全性和可靠性受到充分重视。先进的继电保护装置、变电站综合自动化系统、电网调度自动化系统以及电网安全稳定控制系统得到广泛应用。随着电网建设和网架结构的加强、电网自动化水平的提高，大陆电网安全稳定事故大幅下降。从上世纪70年代的19次/年，到80年代下降为5.2次/年，90年代为2.7次/年。1997年以后，未发生主网稳定事故。电网供电可靠性也有较大提高，平均供电可靠性为99.820%。

　　5、经济、高效和环保。随着大容量机组的应用、电网的发展以及先进技术的广泛采用，煤耗与网损逐年下降。上个世纪九十年代以后，供电煤耗平均每年以3.6g/kwh的速度下降。到xx年，供电煤耗为379g/kwh，电网线损率为7.6％。新建火电厂将广泛采用大容量、高效、节水机组，采用脱硫技术和控制nox的排放。到2020年，在人口密集地区，将建设60gw的天然气发电机组和40gw的核电机组。在电网建设方面，将采用先进技术提高单位走廊输电能力、降低网损，加强环境和景观保护，城市电网将逐步提高电缆化率、推广变电站紧凑化设计。

　　6、我国电力工业的产业政策是：大力发展水电，优化发展火电，加快发展核电，因地制宜地积极发展风电、太阳能等可再生能源发电，加快发展电网。同时，坚持建设与节约并重，把节约用电放在优先位置，加强电力需求侧管理，提高资源利用效率；大力推进技术进步和产业升级，提高关键设备制造和供应能力。

　　三、2020年我国电源结构规划设想

　　根据我国能源结构的状况，我国电源结构在相当长的时期内，直到2020年都将以煤电为主，这是难以改变的。

　　(1)、煤电发展。到2020年约为6亿kw，占总装机9.5亿kw的63.1%，发电址3亿kwh，占总电量的70%，比xx年火电装机的74.4%和电量的81%下降11个百分点，平均每年下降0.5个百分点；相应的发电量约3亿kwh需耗原煤约14亿t，占2020年原煤预计产旦20亿一22亿t的64%-70%左右。

　　(2)水电发展。到2020年水电要达到2亿kw,占总装机容量的21.1%，电盘7000亿kwh，占总电量的16%；抽水蓄能电站装机达到2500万kw，占到总装机容量的2.6%，比xx年装机比重的24.9%下降了1个百分点，电量比重的17.8%下降1.8个百分点。但水电开发率已由xx年装机开发率的21%提高到2020的53%，电量开发率相当由12.6%提高到36%，都超过目前世界平均水平。

　　(3)核电发展。到2020年，规划核电容量约为4000万kw，占总装机的4.2%，发电量的6%，比xx年1.2%上升约5个百分点，使电源结构有所改善。我国核电起步不晚，发展缓慢。xx年只有210万kw，到xx年末为370万kw。在2020年以内建设的4000万kw核电站，在技术路线上建议原则上仍坚持以原定的100万级压水堆的路线，并充分吸取国际上的技术进步和改造的经验。具体堆型可在明确安全、经济及国产化率的条件下，通过国际标准来确定，并用以批量建设100万级核电站。这是充分发挥现有核电制造能力和建设、管理方面的经验，尽快实现核电设备供应和建设、管理上的国产化的重要条件之一，是使我国核电”既安全，又经济”的可行路线。与此同时，还要在核电技术上加强开发研究，跟踪国际的先进技术，努力发展有自主知识产权的新一代堆型的核电，争取在20年内建设示范堆型，为20年后批量过渡到新一代堆型做好技术供应的准备。

　　(4)气电发展。规划到2020年燃气发电的容量达7000万kw,占总装机容量的7.3%，电量约3000亿kwh，占总电量的7%。这将使20年内燃气轮机组的比重提高6个百分点多，使电源结构得到一定程度的改善。

　　(5)新能源发电。规划到2020年达到1500万kw，占总装机的1.5%，发电皿400亿kwh，占1%。新能源发电主要包括风力发电、潮汐发电和太阳能发电，也包括地热发电和垃圾、生物质能发电等。

　　第二节电力系统的基本组成

　　世界上大部分国家的动力资源和电力负荷中心分布是不一致的。如水力资源都是集中在江河流域水位落差较大的地方，燃料资源集中在煤、石油、天燃气的矿区。而大电力负荷中心则多集中在工业区和大城市，因而发电厂和负荷中心往往相隔很远的距离，从而发生了电能输送的问题．水电只能通过高压输电线路把电能送到用户地区才能得到充分利用。火电厂虽然能通过燃料运输在用电地区建设电厂，但随着机组容量的扩大，运输燃料常常不如输电经济。于是就出现了所谓坑口电厂，即把火电厂建在矿区，通过升压变电站、高压输电线、降压变电所(站)把电能送到离电厂较远的用户地区。随着高压输电技术的发展．在地理上相隔一定距离的发电厂为了安全、经济、可靠供电．需将孤立运行的发电厂用电力线路连接起来。首先在一个地区内互相连接，再发展到地区和地区之间互相连接，这就组成统一的电力系统。

　　图1-1电力系统结构简图

　　通常将发电厂、变电所、用电设备之间用电力网和热力网连接起来的整体，叫做动力系统。动力系统中的电气部分，即发电机、配电装置、变压器、电力线路及各种用电设备连接在一起组成的统一整体。称为电力系统。电力系统中由各级电压等级的输配电线路及升降压变电所组成的部分，称为电力网。在我国习惯将电力系统称作电网，例如华中电力系统称为华中电网。电力线路是电力系统的重要组成部分，它担负着输送和分配电能的任务。由电源向电力负荷中心输送电能的线路，称为输电线路或送电线路。送电线路的电压较高，一般在110kv及以上。主要担任分配电能任务的线路，称为配电线路，配电电压较低，一般在35kv及以下。为了研究和计算方便，通常将电力网分为地方电网和区域电网。电压在110kv及以上、供电范围较广、输送功率较大的电力网，称为区域电力网。电压在110kv以下、供电距离较短、输电功率较少的电力网，称为地方电力网。电压在6～10kv的配电阿．称为中压配电网。城市电网中35kv的配电网亦称为中压配电网。电压为380／220v的配电网。称为低压配电网。但这种划分方式，其间井投有严格的界限。

　　图1-2电力系统结构简要图例

　　根据电力网的结构方式，又分为开式电力网和闭式电力网。凡用户只能从单方向得到电能的电力网，称为开式电力网；凡用户至少可以从两个或更多方向同时能得到电能的电力网，称为闭式电力网。根据电压等级的高低，电力网还可分为低压、高压、超高压几种。通常把1kv以下的电力网称为低压电网，1～220kv的电力网称高压电网，330kv及以上称超高压电网。

　　第三节供配电系统的常用电气设备

　　一、电气设备的定义

　　供配电系统的电气设备是指用于发电、输电、变电、配电以及用电的所有设备，包括发电机、变压器、控制电器、保护设备、测量仪表、线路器材和用电负荷设备（如电动机、照明）等。

　　二、变配电常用的高低压电气设备介绍

　　1、电力变压器主要用于公用电网和工业电网中，将某一给定电压值的电能转变为所要求的另一电压值的电能，以利于电能的合理输送、分配和使用。

　　2、互感器的作用是使二次设备与一次电路隔离和扩大仪表、继电器的使用范围。电流互感器二次额定电流一般为5a，电流互感器串联于线路中，有四种结线方式；在使用时要注意：①二次侧不得开路，不允许装设开关或熔断器；②二次侧有一端必须接地；③注意端子的极性。电压互感器二次额定电压一般为100v，常用的电压互感器有单相和三相(五芯柱式)两类。电压互感器并联在线路中，通常接在母线上，有四种结线方式；电压互感器在使用时要注意：①一、二侧均不得短路；②二次侧有一端必须接地；③注意端子的极性。

　　3、熔断器分为高压熔断器和低压熔断器两种。高压熔断器有户内、户外两种类型，一般跌开式熔断器和负荷型跌开式熔断器为“非限流”式。低压熔断器主要用于低压线路及设备的过载和短路保护，有插入式（rc型）、螺旋式（rl型）、无填料密闭管式（rm型）、有填料封闭管式（rt型）及引进技术生产的有填料管式gf、am系列和高分断能力的nt型等。按保护性能也可分为有限流特性和无限流特性两种。

　　4、高压开关设备主要有高压断路器、高压隔离开关、高压负荷开关等。高压断路器的作用是断开或接通负荷，故障时断开短路电流，有油断路器，真空断路器，sf6断路器三种类型。高压隔离开关主要功能是隔离高压电源，保证人身和设备检修安全，它不能带负荷操作，常与断路器配合使用并装设在电源侧。高压负荷开关具有简单的灭弧装置，可以通断一定的负荷电流和过负荷电流，由于断流能力有限，常与高压熔断器配合使用。

　　5、低压开关设备主要有低压断路器、低压熔断器、低压刀开关等。低压断路器是一种能带负荷通断电路，又能在短路、过负荷、欠压或失压时自动跳闸的电气开关设备，低压断路器有万能式(框架结构)和塑壳式(装置式)两大类型，按安装方式分有抽屉式和固定式两种；按用途分有配电用、电动机保护、照明、漏电保护四种。

　　6、避雷器是保护电力系统中电气设备的绝缘免受沿线路传来的雷电过电压或内部过电压损害的一种保护设备，有保护间隙、管型、阀型、金属氧化物等几种类型，在成套装置中氧化锌避雷器使用较为广泛。

　　7、成套配电装置是制造厂成套供应的设备，在制造厂按照一定的线路结线方案预先把电器组装成柜再运到现场安装。按电压高低可分为高压成套配电装置(也称高压开关柜)和低压成套配电装置(低压配电屏和配电箱)。高压开关柜有固定式和移开式两大类。固定式高压开关柜的柜内所有电器部件包括其主要设备如断路器、互感器和避雷器等都固定安装在不能移动的台架上，一般用在企业的中小型变配电所和负荷不是很重要的场所。新型固定式高压开关柜常用的有hxgn系列（固定式高压环网柜）、xgn系列（交流金属箱型固定式封闭高压开关柜）和kgn系列（交流金属铠装固定式高压开关柜）等。手车式高压开关柜是将成套高压配电装置中的某些主要电器设备固定在可移动的手车上，它检修方便安全，恢复供电快，供电可靠性高，但价格较高，主要用于大中型变配电所和负荷较重要、供电可靠性要求较高的场所，主要新产品有jyn系列、kyn等系列等。低压配电屏(柜)有固定式、抽屉式和混合式三种。固定式低压配电屏结构简单，价格低廉，目前使用较广的有pgl、ggl、ggd等系列，适用于发电厂、变电所和工矿企业等电力用户作动力和照明配电用。抽屉式低压配电屏（柜）体积小、结构新颖、通用性好、安装维护方便、安全可靠，广泛应用于工矿企业和高层建筑的低压配电系统中作受电、馈电、照明、电动机控制及功率补偿之用，常用的抽屉式配电屏有bfc、gcl、gck等系列，它们一般用作三相交流系统中的动力中心(pc)和电动机控制中心(mcc)的配电和控制装置。动力配电箱和照明配电箱是车间和民用建筑的供配电系统中对用电设备的最后一级控制和保护设备，分别用于动力配电、控制和照明、小型动力线路的控制、过负荷和短路保护。

　　第四节继电保护的作用及常见故障

　　随着电力系统的高速发展和计算机技术，通讯技术的进步，继电保护向着计算机化、网络化，保护、测量、控制、数据通信一体化和人工智能化方向进一步快速发展。与此同时越来越多的新技术、新理论将应用于继电保护领域，这要求我们继电保护工作者不断求学、探索和进取，达到提高供电可靠性的目的，保障电网安全稳定运行。

　　一、继电保护在供电系统障碍中的作用

　　(一)保证继电系统的可靠性是发挥继电保护装置作用的前提：继电系统的可靠性是发挥继电保护装置作用的前提。一般来说继电保护的可靠性主要由配置合理、质量和技术性能优良的继电保护装置以及正常的运行维护和管理来保证。

　　(二)继电保护在电力系统安全运行中的作用：

　　继电保护在电力系统安全运行中的作用主要有以下三点:

　　1.保障电力系统的安全性。当被保护的电力系统元件发生故障时，应该由该元件的继电保护装置迅速准确地给脱离故障元件最近的断路器发出跳闸命令，使故障元件及时从电力系统中断开，以最大限度地减少对电力系统元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响，并满足电力系统的某些特定要求(如保持电力系统的暂态稳定性等)。

　　2.对电力系统的不正常工作进行提示。反应电气设备的不正常工作情况，并根据不正常工作情况和设备运行维护条件的不同(例如有无经常值班人员)发出信号，以便值班人员进行处理，或由装置自动地进行调整，或将那些继续运行会引起事故的电气设备予以切除。反应不正常工作情况的继电保护装置允许带一定的延时动作。

　　3.对电力系统的运行进行监控。继电保护不仅仅是一个事故处理与反应装置，同时也是监控电力系统正常运行的装置。

　　二、继电保护常见的障碍

　　电压互感器二次电压回路在运行中出现故障是继电保护工作中的一个薄弱环节。作为继电保护测量设备的起始点，电压互感器对二次系统的正常运行非常重要，pt二次回路设备不多，接线也不复杂，但pt二次回路上的故障却不少见。由于pt二次电压回路上的故障而导致的严重后果是保护误动或拒动。据运行经验，pt二次电压回路异常主要集中在以下几方面:pt二次中性点接地方式异常；表现为二次未接地(虚接)或多点接地。二次未接地(虚接)除了变电站接地网的原因，更多是由接线工艺引起的。这样pt二次接地相与地网间产生电压，该电压由各相电压不平衡程度和接触电阻决定。这个电压叠加到保护装置各相电压上，使各相电压产生幅值和相位变化，引起阻抗元件和方向元件拒动或误动。pt开口三角电压回路异常；pt开口三角电压回路断线，有机械上的原因，短路则与某些习惯做法有关。在电磁型母线、变压器保护中，为达到零序电压定值，往往将电压继电器中限流电阻短接，有的使用小刻度的电流继电器，大大减小了开口三角回路阻抗。当变电站内或出口接地故障时，零序电压较大，回路负荷阻抗较小，回路电流较大，电压(流)继电器线圈过热后绝缘破坏发生短路。短路持续时间过长就会烧断线圈，使pt开口三角电压回路在该处断线，这种情况在许多地区发生过。pt二次失压；pt二次失压是困扰使用电压保护的经典问题，纠其根本就是各类开断设备性能和二次回路不完善引起的。

　　电流互感器是供给继电保护和监控系统判别系统运行状态的重要组件。作为继电保护对电流互感器的基本要求就是电流互感器能够真实地反映一次电流的波形，特别是在故障时，不但要求反映故障电流的大小，还要求反映电流的相位和波形，甚至是反映电流的变化率。而传统的电磁式电流互感器是利用电磁感应原理通过铁心耦合实现一、二次电流变换的。由于铁心具有磁饱和特性，是非线性组件，当一次电流很大，特别是一次电流中非周期分量的存在将使严重饱和，励磁电流成几十倍、几百倍增加，而且含有大量非周期分量和高次谐波分量，造成二次电流严重失真，严重影响了继电保护的正确动作。由电工基础理论可知，电流互感器在严重饱和时，其一次电流中的直流分量很大，使其波形偏于时间轴的一侧。铁心中有剩磁，且剩磁方向与励磁电流中直流分量产生的磁通方向相同，在短路电流直流分量剩磁的共同作用下，铁心在短路后不到半个周期就饱和了。于是，一次电流全部变为励磁电流，二次电流几乎为0。由于电流互感器严重饱和，使其传变特性变差甚至输出为0，才导致了断路器保护的拒动，引起主变压器后备保护越级跳闸。

　　针对目前微机继电保护装置自身的特点，造成了微机保护装置故障一般有以下这些原因:电源问题，比如电源输出功率的不足会造成输出电压下降，若电压下降过大，会导致比较电路基准值的变化，充电电路时间变短等一系列问题，从而影响到微机保护的逻辑配合，甚至逻辑功能判断失误。尤其是在事故发生时有出口继电器、信号继电器、重动继电器等相继动作，要求电源输出有足够的功率。如果现场发生事故时，微机保护出现无法给出后台信号或是重合闸无法实现等现象，应考虑电源的输出功率是否因元件老化而下降。对逆变电源应加强现场管理，在定期检验时一定要按规程进行逆变电源检验。干扰和绝缘问题，微机保护的抗干扰性能较差，对讲机和其他无线通信设备在保护屏附近使用，会导致一些逻辑元件误动作。微机保护装置的集成度高，布线紧密。长期运行后，由于静电作用使插件的接线焊点周围聚集大量静电尘埃，可使两焊点之间形成了导电通道，从而引起继电保护故障的发生。

　　第五节输配电新技术发展

　　一、输电技术的发展前景

　　输配电技术的应用范围涉及输配电系统的规划、设计、施工、远行和维修各个领域。这些技术有的是现有成熟技术的延伸;有的是近年研究成功，接近商业化的新技术;有的则是面向未来长远需求正在研究。

　　（一）三相高压交流输电仍是主流。

　　目前，常规的三相高压交流输电在远距离输电工程中占主导地位，在未来相当长的时间内仍将是输电和联网的主要方式。商业化的交流输电工程最高电压为765kv(800kv等级)。前苏联建成了900km的1150kv特高压输电线路并经过了试运行，后因多种原因降压为500kv运行。

　　(二)高压直流输电日显重要。

　　端对端直流输电这是一种成熟的远距离输电技术。从1954年到1998年，全球己建成57个直流输电工程，10项正在建设中。巴西伊泰普输电工程直流部分是世界上最大的直流输电工程，电压为士600kv。这些工_程在远距离输电、电网互联、跨海送电等方面发挥了重要作用。中国建成了士500kv葛洲坝一上海输电工程、天一广直流输电工程。三峡一华东的直流输电工程正在建设中。贵州一广东、三峡一广东的直流输电工程的建设业已启动。预计端对端直流输电在未来仍是远距离输电和联网的重要方式。

　　(三)灵活交流输电方兴未艾。

　　灵活交流输电(facts)是基于电力电子技术与现代控制技术对交流输电系统的阻抗、电压、相位实施灵活快速调节的输电技术。它可以用来对系统的有功和无功潮流进行灵活控制，以达到大幅度提高线路输送能力、阻尼系统振荡、提高系统稳定水一平的目的。

　　(四)输电线路发展趋势。

　　1.紧凑型线路。紧凑型线路是指用增加分裂导线数、缩短相间距离、合理排列相导线等措施以降低线路波阻抗，从而提高线路输送能力的输电线路。紧凑型输电线路可视为用改变线路的几何结构的方法实现线路“自然的补偿”的一种线路。研究紧凑型输电线路的主要目标是提高线路的输送能力，节省线路走廊。近年来国内外研究的优化导线和杆塔结构以减少线路产生的电磁场的环境影响的线路、在城市中为改善景观而紧凑化的线路也常归入紧凑型线路的范畴。导线和杆塔结构不作重大改动的一般的紧凑型输电线路，输送能力比常规线路可以提高20-30%。

　　2.气体绝缘线路。气体绝缘输电线路(gil)是以六氟化硫气体绝缘的、带有与导线同轴的接地金属外壳的输电线路，与电缆相比，其优点是绝缘击穿后可恢复、承载电流大。它可沿地面敷设，也可在地下敷设。气体绝缘的输电线已在水力发电厂的出线等场合得到应用。在沙特阿拉伯建设了一条总长17km的420kvgilo1997年投运。日本中部电力公司安装了一条275kv3.3公里的gil,1998年投运，输电1300mw，应用强迫冷却后可送2850mw。未来，由于架空输电线路的造价日增，输电线路走廊的获得越来越困难，气体绝缘的输电线的研究和开发受到重视。据预测，对大容量(1000mw以上)输电，g工l在线路走廊昂贵的地方可以与架空输电线路竞争。

　　3.超导输线路。超导输电是一种低损耗的输电方式。由于输电电压低，电场影响很小。电缆的同轴结构和三相同管道，使磁场的影响也不大。故超导输电是一种与环境协调的高效输配电方式。ybco-123超导体的临界电流密度己达l00ka/cm2的数量级。利用原来的电缆管道，安装超导电缆可满足大城市供电增容的需要。利用原来的电缆管道，安装超导电缆可满足大城市供电增容的需要。目前，超导电缆的价格很高，冷冻系统的可靠性有待检验，用于长距离输电工程的前景尚不明朗。

　　(五)变电站发展趋势

　　1.集成化电力设备为了实现电气设备紧凑化、模块化、智能化的目标，出现了不同电气设备集成以及强电设备和弱电设备集成的倾向。现在已研究出包括断路器、隔离月-关、接地开关、电压及电流互感器、传感器及计算机处理器在内的紧凑化模块化的智能开关设备，它可以视为简化的g工s和控制设备的集成(又称为pass)。因为占地小、结构简单，可以减少变电站投资、缩短安装周期。由于控制、保护、通信等微电子设备与高电压大电流主设备安装于一体，因此满足电磁兼容性要求将成为重要的技术关键。目前275kv等级的pass在运行，效果如何尚待实践检验。外国公司最近研制成功“电力发生器”(powerformer)，实质上是高压发电机。由于电缆技术的进步，可以用电缆来代替原来发电机定子中的矩形截面的导线，使电机绝缘的耐压成数量级的提高。因此，发电机出口的电压可以提高到400kv，不需要升压变压器就自接联接到架空线路。“电力发生器”的优点除了使升压变电站大大简化以外，还有散热性能好，短路电流小，便于检修等优点目前在一个水电站试运行。

　　2.与环境友好的变电站变电站对环境的影响之一是它产生的噪声。变电站产生的噪声主要是电气设备机械振动噪声，如主变压器、电抗器的振动噪声;油泵、风机的噪声、高压断路器跳合闸的机械撞击噪声等。其次是变电站泄漏和废弃物影响。变电站中电气设备的可能产生的泄漏(如油、气的泄漏)和废弃物(废电缆头、废导线、废绝缘子等)对周围环境的影响，日益受到重视。许多国家制定了对废弃物管理的规定。解决办法主要有:建立严格的管理制度;提高设备制造质量、加强维护，防止泄漏发生;采用无油设备;实施废弃物回收和再生等另外，减少变电站对景观的影响也提到议事日程。在输配电系统设计时，还应当考虑线路和变电站可能产生的景观影响，即从建筑学的角度有碍观瞻的问题。通过线路的紧凑化:从律筑学的角度仲杆塔设计得比较美观，与周围的环境和谐一致。

　　二、配电技术展望

　　(一)可靠的网络结构。合理的网络结构是保证可靠供电的基础。放射式配电网的优点是设施简单、投资少，但供电可靠性比较低。多回线平行的配电网可提高可靠性，但保护配置较复杂。环式配电网和网络式配电网可以进一步提高供电可靠性，但配电设施多、保护配置比较复杂、短路电流水平高，因而造价较高，应根据实际需要加以选择。

　　(二)配电自动化技术。配电自动化是配电系统中技术更新最快的一个领域，其内容通常包括:scada系统、馈线自动化系统、地理信息和设备管理系统gis、故障报修应答系统、负荷管理系统、自动抄表系统等。这些系统通常有不同的组合，并可与离线的管理信息系统集成。未来的配电自动化系统发展的趋势是:发展建立在开放式计算机平台上的综合的配电自动化系统，以实现配电系统的数据采集监视、无功自动调节、故障隔离、设备管理、负荷控制、用电管理等功能同时，还可以与其他离线的管理系统和信息系统交换共享信息资源。

　　(三)电能质量控制技术。电能质量控制技术将成为重要的配电技术。电能质量不只局限于对电压、频率、谐波和不对称度的要求，还需要对各种瞬态的波动和干扰，如电压闪变、电压暂降、脉冲、振荡加以抑制，因而需要发展电能质量控制新技术。用户特定质电力技术是应用现代电力电子技术和控制技术为用户提供用户特定要求质量电能的技术。主要设备有:用于配电网的静止同步补偿器,动态电压恢复器等灵活、可靠、智能配电系统是一种灵活、可靠性高、可提供多品质电力的电能流通系统。它相当于用户附近的一个电力改质中心。改质中心产生多种品质的电能，通过静止开关可与高压侧配电线和低压侧配电线灵活地连接。另一方面通过连结的光缆网，改质中心还进行信息处理和交换。

　　(四)先进表计系统。先进仪表是未来配电的重要组成部分。现代电能表计系统除电能计量的功能外，还具有负荷调查、实时电价、电价区间指示、电能质量监控的功能，如记录分析电压暂降、谐波、电压闪变等。此外还具有双向通信、用户访问、自诊断及警报、误差软件补偿功等重要的功能。

　　(五)配电施工技术。城市配电工程的施工一般要在地下管路纵横交错、交通繁忙的市区进行，为了尽可能减少对市政交通的影响、加快施工进度，已经研究出新的城市配电施工技术，如电缆定向连续敷设技术，地下设施探测定位技术，例如“地下物体雷达定位系统”可在计算机屏幕上显示地面4米以下的物体。

　　(六)分布式电源。分布式发电装置是指功率为数kw至mw的小型模块式的，与环境兼容的独立电源。这些电源由电力部门、电力用户或第三方所有，用以满足电力系统和用户的特定的要求，如调峰、为边远用户或商业区和居民区供电，节省输变电投资、提高供电可靠性等等。当今的分布式电源主要是指微型燃气轮机和燃料电池。由于公众对输电线路可能产生的电磁影响的忧虑，开辟新的线路走廊越来越困难。此外，由于电力市场自由化减低电价的需要，直接安置在用户近旁的分布式发电装置便成为一种有竞争力的替代方案。分布式的电源可大大地提高供电可靠性，可在电网崩溃和意外灾害(例如地震、暴风雪、人为破坏、战争)情况下维持重要用户的供电。如何确保一些重要的集会和庆典供电安全常是困扰电力部门的一个重要问题。如果有分布式的电源处于运行状态，则供电的可靠性会大大提高。对供电网难以达到的边远分散用户，分布式的电源在技术经济上具有竞争力。此外，发展电动车的电源是研究发展分布式的电源的重要推动力

　　第二章牵引变电所

　　第一节二次设备电路概述

　　一、二次接线电路图

　　供电系统中，为保障一次高压电气设备安全运行和实现对其操作控制而设置的控制、信号、监测与继电保护、自动装置等一系列低压、弱电电气设备，通常称为二次设备。用来表明二次设备相互联接的电气结线图，称为二次电路图。一般有三种表达形式：①是原理接线图（即归总式原理图），②是展开接线图（即是展开式原理图）以及③是安装接线图。如图2-1所示的展开接线图，其主要特点是：在原理接线图基础上，将其总体形式的电路分解为交流电流、电压回路及直流回路等相对独立的各个组成部分。这时，设备元件的不同线圈与触点等，将分别绘入相应部分的回路图。其读图规则：直流回路部分，力求按照各部件流通电流的顺序，即按其工作时各部件的动作次序，自上而下、由左至右地排列成行。对同一元件的不同线困、接点等应用相同的文字标注，并在展开接线图的一侧可以方便地加注文字说明，从而便于清楚地了解相应部分电路的作用。

　　图2-1二次接线展开接线图

　　对于归总式原理图的特点是图中标有相关的主电路部分，各设备元件都以整体的形式表示，并对所包括的交流电压回路、交流电流回路和直流控制、信号电路等各组成部分都一并画出。而安装接线图的特点则为：一般包括盘面布置图、盘后接线图和端子排接线团等组成部分。在盘后接线图和端子排接线图中，对继电器、表计等元件及其辅助端子、连接导线等，都需按其实际形状、位置尺寸成比例地由盘后视绘制出来。图中不画出连接导线而是采用“相对标志”的方法加以表示。所谓“相对标志”法也就是在调子排(或设备元件)的每一端头标记出与它连接的另一端头所接设备元件(或端子排端子号码)的标志。

　　二、控制方式

　　二次设备的控制方式按执行地点的不同可以画分为：

　　（一）就地控制：在一次电气设备安装地点进行直接控制，断路器等位置信号也在配电间隔上显示。一般用于交流10kv以下系统。

　　（二）距离控制（集中控制）：在主控室内对变电所的一次电气设备集中进行控制，监测仪表和开关位置信号、中央信号及继电保护装置均配置在主控室屏台上，便于监视和管理运行。按实现方法不同，可分为一对一的分别控制方式和一对多的集中选控方式。

　　（三）远动控制（遥控）：在远离变电所的调度端对变电所（执行端）的电气设备进行控制。已实现远动化的系统，往往同时具备距离和远动两种控制方式。

　　三、控制室

　　牵引变电所对一次电气设备的控制操作通常采取集中控制的方式。其控制、信号、监测、保护、自动装置等二次电气设备多集中装在控制室中。在控制室里配备有各种控制盘（分类），二次电路的各种装置都分别装设在相应的控制盘上。其中控制盘的分类可以分为主控制盘、继电保护盘、中央信号盘、计量盘、自动、运动装置盘以及自用电盘等。控制系统在变电所内起着神经中枢的重要作用，值班人员根据控制盘上的各种仪器、表计、信号等的指示来监视、判断变电所电器设备的运行状态，并通过控制电路设备对一次电路设备进行各种控制操作。其主要原则有：(1)盘面上仪表、控制、信号设备与模拟主电路的布置应简单明了，便于控制、监视和维护。(2)各电气设备之间装设距离应根据正面、背面所占最小位置及布线尺寸确定的标准全面考虑。(3)盘面配置应考虑盘后两侧接线端子合理安排。(4)尽量采用标准盘的布置方式，以满足经济性与可靠性等要求。

　　第二节安全监控系统

　　一、系统概述

　　牵引变电所的安全防护有消防系统、环境监测系统、视频监控系统、综合自动化系统等，但均为分立系统，各司其职，相互之间没有太多的联系，距离智能安全防护系统还有不小的差距。针对变电所安全运行的问题，本文提出了一种解决方案，系统配置如图2-2所示。系统卞网采用双10/100m以太网配置，采用iec-60870-103以太网协议。主网的双网配置完成负荷平衡及热备用双重功能，在双网正‘常清况下，双网以负荷平衡工作，一旦其中一网络故障，另一网就完成接替全部通信负荷，保证实时系统的loo}o可靠性。

　　图2-1安全监控系统配置

　　二、变电所自动化系统

　　日前国内的计算机监控系统软件普遍采用c++、tcp/ip,oledb、sql、doom、activex等国际标准，具有很好的开放性。针对变电所综合自动化系统，根据安全需要，系统本身要具有如下安全竹理系统功能。

　　（1）权限竹理子系统。包括对变电所监控系统的操作、监护、保护设置、报表维护、数据库维护；对于较高的安全要求，在变电所操作时也要把操作信息送往调度端，调度端可以监视变电所的操作，必须经申请一批准的环节，操作才能被执行。通过数据库的参数设置，调度卞站和变电所都可以操作，调度卞站的优先级更高。同时，一方操作会在另一方生成告警提示，提醒有人正在进行操作。

　　（2）模拟操作。执行遥控操作之前，先进行一次模拟操作，以保证操作的正确性，系统要提供模拟操作的功能。

　　（3）报警功能。在系统接收到保护事件或保护故障等信息后，综合自动化系统的告警模块依据事先定义的信息确定告警级别。设置二级告警级别，即事故告警、一般异常告警、严重异常告警，并采用不同颜色、不同音响自动告警。

　　（4）系统安全机制。系统在线运行时，能够定时进行自诊断，能够检测其工作状态，判断故障内容，指出故障的设备及插件，并使其自动退出在线运行，以便能迅速更换;双机系统中的一台卞机发生故障时，自动切换至另一台的时间不大于30s。该系统满足安全监控的技术要求。

　　三、变电所智能视频监控系统

　　变电所级网络视频监控系统分前端摄像机、后端数字视频显示控制系统、存储竹理与服务系统及网络传输平台。主要由3部分组成:图像采集子系统、信号传输子系统、控制子系统。该系统主要实现系统全部视频信号汇集、控制、监视、录像存档、检索查询、远程监控，实现对系统前端设备操作控制，实现对前端信号采集系统和信号传输系统故障判断报警等功能。该系统可对大范围、多种室内外场景、多路摄像头采集的视频图像进行智能分析。视频监控系统可与综合自动化系统、环境安全系统形成联动，通过安防系统统一设置。

　　四、变电所环境安全监控系统

　　变电所内环境安全监控信息通过所内安全监控通信单元送至安全防护卞机，再送至远方监控中心。该系统实现所内各安全环节中的不同警戒乎段的集中和联动，监控模块出现异常时，均能及时给出现场报警信号和综合报警信号，反映在安防工作站上，及时给出报警信息，并推出相关画面，提示值班人员关注提示信息，并给出初步的安全判断。

　　五、变电所设备在线监测系统

　　变电所高压电气设备绝缘在线监测系统采用分层分布式结构，综合运用先进传感器技术、数字信号处理技术、计算机技术等，实现了信号采集的就地数字化和智能化，并由现场总线将实时数据送入变电所通信竹理系统。通过网络通信还可以把监测数据汇集送至安全监控系统，实现对变电所内电气设备绝缘状态的在线监测和诊断。

　　第三章接触网

　　第一节接触网零件、线索及绝缘子

　　一、接触网零件

　　接触网各导线之间、导线与支持结构之间、支持结构与支柱之间的所有连接器件，统称为接触网零件。

　　(一)零件分类

　　接触网零件按用途可以分为：悬吊零件、定位零件、连接零件、锚固零件以及支撑零件。按零件的制造材料分为：铸黄铜件：用于铜线中的线夹连接；可锻铸铁件：用于承力和外形复杂且用量较多的零件；灰口铸铁件：用于承受压力的垫块及非承力零件；普通碳素钢件：用于圆钢、角钢、槽钢等型材锻制或焊接零件。

　　（二）零件的使用要求

　　接触网零件在使用前，除了检查是否符合型号、规格之外，还应对零件进行外观检查，其应符合下列要求：

　　1．表面应光洁、无裂纹、毛刺、砂眼、气泡等缺陷。

　　2．零件的活动部位应灵活，配套连接无障碍。

　　3．凡经过热镀锌的零件，应锌层均匀，无脱落、锈蚀现象。

　　4．焊接零件应连续焊实，无虚焊、假焊等现象。

　　二、线索

　　接触网线索主要有接触线、承力索及附加导线。

　　（一）接触线

　　接触线的功用是保证质量良好地向电力机车供电。接触线应具有良好的导电性，具备足够的机械强度和耐磨性。我国目前采用的接触线有铜接触线和钢铝接触线两种。

　　1.铜接触线：铜接触线一般由电解铜硬拉制成。它具有良好的导电性能，有足够的机械强度，耐腐蚀，施工安装及运营维修方便等优点。但耗费大量铜材，价格较高。铜接触线可分为tcg-110、tcg-100、tcg85等型号。tcg表示铜接触线，后面的数字为标称截面积，单位为mm2。

　　2.钢铝接触线：钢铝接触线的上部为铝，作为导电部分，下部为钢以保证有足够的机械强度和耐磨性，两种金属采用压接的方法构成。钢铝接触线具有机械强度高、稳定性好、耐磨耗、造价低等优点。但施工、维修困难，钢铝处易开裂，抗腐蚀能力差等。钢铝接触线分为215glca100和173glca80两种型号，glca和glcb分别表示钢铝接触线的两种规格，后面分式的分母表示该型接触线截面的总面积，分子表示导电性能相当于铜接触线的截面积，单位为mm2。

　　（二）承力索

　　承力索的主要功用是通过吊弦将接触线悬吊起来，提高悬挂的稳定性，与接触线并联供电。承力索应能承受较大的张力，具有较强的抗腐蚀能力，随温度变化较小。承力索一般采用单芯多层铰线。目前我国采用的有铜承力索和钢承力索两种。

　　1.铜承力索：铜承力索导电性能好，抗腐蚀能力强。但价格较贵，机械性能比钢承力索低，随温度变化较大。铜承力索的常用型号有：tj-95，tj-120等。tj表示铜绞线(也称铜承力索)，后面的数字表示标称截面积，单位为mm2。

　　2.钢承力索

　　钢承力索的优点是机械强度高，随温度变化小，造价低。但导电性能差，抗腐蚀能力差。目前采用镀铝锌钢绞线(表示符号：lxgj)其缺点得到了一定改善。钢承力索常用型号有：gj-50，gj-70等。gj表示钢承力索(也称钢绞线)，后面的数字为标称截面积，单位为mm2。

　　三、绝缘子

　　绝缘子的作用是保持接触悬挂对地的电气绝缘。由于绝缘子是串接在支持装置或接触悬挂中，所以绝缘子应具备承受一定机械负荷的能力。绝缘子多数是瓷质的，由瓷土加入石英砂和长石烧制而成，表面涂有一层光滑的釉，以防止水份渗入瓷内。钢件与瓷件用不低于42.5mpa的硅酸盐水泥胶合剂浇注在一起。接触网常用的绝缘子有：悬式、棒式、针式和柱式四种类型。其绝缘子的电气性能：

　　1．绝缘子干闪络电压：指绝缘子在干燥、清洁的状态时，施加电压使其表面达到闪络时的最低电压。

　　2．绝缘子的湿闪络电压：指雨水在降落方向与绝缘子表面呈45度角淋在绝缘子表面时，使其闪络的最低电压。绝缘子发生闪络时，只是瓷体表面放电，而瓷体本身未受损害，闪络消失后绝缘性能即可恢复。发生闪络后，其绝缘性能有所下降，容易再次发生闪络。击穿电压。指绝缘子瓷体被击穿而失去绝缘作用的最低电压。绝缘子击穿后不能继续使用，必须更换。绝缘子的冲击闪络电压则表示了绝缘子满足一定防雷要求的电气性能指标。绝缘子的电气性能不是一成不变的，随着时间的增长，其绝缘强度会逐渐下降，这种现象称为老化。泄漏距离(又称爬电距离)是指沿绝缘子表面的曲线展开长度。轻污区泄漏距离规定为920mm，重污区规定为1200mm。

　　第二节碗臂及其装配

　　一、碗臂的组成

　　腕臂装配是应用最为广泛的支持装置。其装配结构形式较多，主要有中间柱、转换柱、中心柱、道岔柱、定位柱装配等类型。根据支柱所在的线路位置(直线、曲线)、侧面限界的大小等分为不同的装配形式。腕臂根部通过棒式绝缘子，与安设在支柱上的腕臂底座相连接；其顶端通过套管铰环、调节板及杵环杆(或压管)、悬式绝缘子串(或棒式绝缘子)与旋转腕臂拉杆底座固定在支柱顶部。杵环杆和拉杆底座、腕臂与腕臂底座之间均为铰结。当腕臂装配受到顺线路力的作用时，将沿力的方向旋转。旋转腕臂底座、旋转腕臂拉杆底座是腕臂装配结构与支柱之间的联结零件，安装时应选择与支柱相适应的型号。通过调整调节板、套管铰环的位置，可以使被悬挂的承力索位置符合设计要求。下面主要介绍腕臂、杵环杆及压管。腕臂安装在支柱上，用以支持接触悬挂，并起传递负荷的作用。腕臂一般用圆钢管制成，个别地方也有用槽钢、角钢制成的。腕臂的长度与腕臂所跨越的线路数目、接触悬挂结构高度、支柱侧面限界、支柱所在位置(即直线还是曲线)等因素有关。腕臂的类型按跨越股道的数目可分为单线路腕臂、双线路腕臂和三线路腕臂。按电气性能可分为绝缘腕臂和非绝缘腕臂。

　　二、碗臂的预配

　　(一)材料准备

　　根据腕臂预配表中所列零件的型号和数量，并查安装图，提出领料计划，把材料转运到预配场地，做好预配的准备工作。

　　(二)预配

　　根据安装图装配形式和预配表所列数据，按杆号顺序将零件组装在一起。如拉杆腕臂的组装方法为：

　　1．将棒式绝缘子、腕臂、定位环、套管铰环、钩头鞍子、管帽、调节板、杵环杆依次组装在一起。

　　2．组装悬式绝缘子串并装双耳连接器。

　　3．在腕臂上用漆标明区间和支柱号码，如果是双腕臂则需标明工作支和非工作以及安装在哪一侧。

　　(三)技术要求及注意事项

　　1．套管铰环和定位环上的缺口(扁口)须朝受力的反方向安装。

　　2．套管铰环的双耳和棒式绝缘子的耳环应在同一断面内。

　　3．所有联结件应紧牢固，螺母、垫片齐全。

　　4．开口销掰开角度不小于60°，开口处不得有裂纹、折断现象。

　　第三节锚段及锚段关节

　　一、锚段

　　为满足供电和机械受力方面的需要，将接触网分成若干一定长度且相互独立的分段，这种独立的分段称为锚段。其作用是：设立锚段可以限制事故范围。当发生断线或支柱折断等事故时，由于各锚段间在机械受力上是独立的，则使事故限制在一个锚段内，缩小了事故范围。设立锚段便于在接触线和承力索两端设置补偿装置，以调整线索的弛度与张力。设立锚段有利于供电分段，配合开关设备，满足供电方式的需要。可实现一定范围内的停电检修作业。

　　二、锚段关节

　　两个相邻的锚段的斜接部分称为锚段关节。锚段关节结构复杂，其工作状态的好坏直接影响接触网供电质量和电力机车取流。电力机车通过锚段关节时，受电弓应能平滑、安全地由一个锚段过渡到另一个锚段，且弓线接触良好，取流正常。锚段关节按用途可分为非绝缘锚段关节和绝缘锚段关节两种。区别在于：非绝缘锚段关节只起机械分段作用，不进行电分段；绝缘锚段关节起机械分段作用，又进行电分段作用。按锚段关节的衔接长度可分为二跨、三跨、四跨、五跨、七跨、八跨、九跨锚段关节等几种不同形式。目前，常用的是三跨非绝缘锚段关节、四跨绝缘锚段关节和七跨或八跨电分相锚段关节。

　　（一）三跨非绝缘锚段关节

　　三跨非绝缘锚段关节的组成由两根下锚柱和两根转换柱及电连接线，通过这些设备实现锚段的衔接和过渡。三跨非绝缘锚段关节也是仅用作接触悬挂在机械方面的分段，电气方面仍然相联结。此时用电连接线将工作支和非工作支连接起来，保证电流通过。在这种锚段关节内，其承力索和接触线在两转换支柱之间的跨距中心处过渡。过渡处，两接触线等高，且相距100mm，非工作支在转换支柱处抬升200mm，然后拉向锚支柱（抬升500）去下锚。三跨非绝缘锚段关节如图3-1所示。

　　图3-1三跨锚段绝缘关节

　　三跨非绝缘锚段关节技术要求：

　　（1）锚段关节内，两转换柱间的两条接触线在水平面上的投影应平行，线间的距离为100mm。在立面图中，两接触线的立体交叉点应在该跨距中心处。

　　（2）转换支往处，非工作支接触线比工作支接触线抬高200mm。下锚处非工作支比工作支抬高500mm。

　　（3）连接两锚段电路的两组电连接线，应分别装在两转换柱的锚柱侧10m处。

　　(4)下锚支接触悬挂在转换柱水平面处改变方向时，其偏角一般不应大于6度，困难情况下不得超过15度。

　　（5）两转换柱与锚柱间，在距转换柱10m处应安装电连接线。在特殊的隧道群地带，隧道间距离较短，无法设置三跨时，可利用两跨锚段关节代替三跨锚段关节。但两跨锚段关节机车运行取流条件较差，应尽量避免采用。

　　（二）四跨绝缘锚段关节

　　四跨绝缘锚段关节组成由两根锚柱、两根转换柱和一根中心支柱形成四个跨距。电力机车受电弓在中心支柱处实现两锚段的转换和过渡，两锚段靠安装在转换支柱上的隔离开关实现电气连接。四跨绝缘锚段关节除了进行机械分段外，主要用于电分段，多用于站场和区间的衔接处。这种锚段关节的特点是相邻两锚段的两组悬挂，其承力索之间、接触线之间在垂直方向和水平都彼此相距500mm，以保证其电气方面的绝缘。在中心支柱处，两接触线等高，并保证受电弓在由一个锚段过渡到另一个锚段时，过渡较平稳，其平面布置如图2—6所示。在图中，j表示绝缘锚段关节；zj2、qj2为中心支柱装配形式，zj1、zj3及qj1qj3表示直线区段和曲线区段转换支柱的装配形式。如图3-2所示。

　　图3-2四跨锚段绝缘关节

　　四跨绝缘锚段关节技术要求：

　　（1）在两转换柱间，两接触线的投影应保持平行，线间距离为500mm，允许误差±50mm。

　　（2）在转换柱处，非工作支接触线比工作支接触线抬高500mm，允许误差±50mm。

　　（3）四跨绝缘锚段关节在中心柱处两接触线距轨面等高，允许误差±10mm；三跨绝缘锚段关节在两转换柱跨距中间处两接触线距轨面等高（为受电弓转换点）。

　　（4）非工作支接触线和下锚支承力索在转换柱靠中心柱处加装一串（4片）绝缘子（为分段绝缘子）。

　　（5）在两转换柱与锚柱间距转换柱10m处，设电连接线各一组。

　　（6）两个锚段的电路连通或断开由隔离开关控制。

　　在四跨绝缘锚段关节中，中心支柱需装设双腕臂，在曲线区段中心支柱和两根转换支柱均设置双腕臂。

　　（三）八跨加辅助线电分相锚段关节

　　八跨加辅助线电分相锚段关节的基本结构由两个绝缘锚段关节其基本结构有两个绝缘锚段关节和一个分相（中性）锚段组成。此绝缘锚段关节采用四跨结构，两绝缘锚段关节重叠区域有2跨。在中性区和列车行进方向的锚段间舍友隔离开关，在机车停于无电区且和来车方向锚段间满足绝缘条件时，通过闭合隔离开关可使机车恢复供电开出无电区。中性锚段不带电，也不接地，列车通过时起到过渡作用。如图3-3所示。

　　图3-3八跨加辅助线电分相锚段关节

　　八跨加辅助线电分相锚段关节的结构有如下特点：

　　1、绝缘距离：在电分相的锚段关节内，两支接触悬挂的水平间距均为500mm，两支接触悬挂间空气绝缘间隙应≥450mm，施工误差应控制在0~500mm，各个定位点抬高允许误差土20mm。

　　2、中性区：如图所示的中性区长度为35m，机车惰行通过中性区，其长度应大于单台机车升双弓取流时的受电弓间距（一般不大于26m）。为了满足重联机车通过要求，35ｍ中性区长度不足时，可以采用九跨式电分相（两个绝缘锚段关节间只重叠1跨），中性段（包括中性区加两个过渡区）的长度应符合设计要求，施工允许偏差为0～500mm。

　　3、接触线坡度采用五跨绝缘锚段关节的八跨电分相接触线抬高有个更大的过渡距离（和采用四跨绝缘锚段关节的七跨电分相比较），可以满足接触线坡度≤4‰的要求。

　　4、减轻接触悬挂中的集中负载非工作支中绝缘子宜采用合成绝缘子，绝缘锚段关节电分段绝缘子串安装位置应符合设计要求，施工允许偏差为士50mm；承力索、接触线两绝缘子串中心应对齐，施工允许偏差为士50mm。

　　5、接触线高度五跨绝缘锚段关节转换跨内两接触线等高处，行车速度为160km/h路段，接触线高度比正常高度应高出30mm，施工允许偏差为士10mm；行车速度为200km/h路段，接触线高度比正常高度应高出40mm，施工允许偏差为士10mm。锚段关节式电分相在使用中存在如下缺点：结构复杂，检修工作量大，一巳发生网故，抢修难度大；中性区长，对列车运行速度影响大，在坡道设置时，对牵引吨数和线路坡度会有严格的限制，分相区越长，对地形的适应性越差；两个空气间隙的存在要求重联机车牵引的受电弓间距必须限制，否则，可能造成相间短路；受电弓在中性锚段和带电锚段过渡时，由于电位差的存在，可能产生电弧，会影响到过渡区内的接触线寿命。

　　第四章变压器

　　第一节变压器的种类及其制造工艺

　　一、变压器的分类

　　(1)按用途可分为：电力变压器和特种变压器。(2)按绕组形式可分为：双绕组变压器、三绕组变压器和自耦变压器。(3)按相数可分为：单相变压器、三相变压器和多相变压器。(4)按冷却方式可分为：油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷和空气自冷等。(5)按绝缘介质可分为：油浸式变压器，干式变压器，充气式变压器等。(6)按调压方式分为：有载调压变压器、无励磁调压变压器。(7)按中性点绝缘水平分为：全绝缘变压器和半绝缘变压器。

　　二、我国配电变压器的发展

　　1.配电变压器我国中小型配电变压器最初是以绝缘油为绝缘介质发展起来的;进入20世纪90年代，干式变压器在我国才有了很快的发展。

　　（1）油浸式配电变压器s9系列配电变压器，s11系列配电变压器，卷铁心配电变压器，非晶合金铁心变压器。为了使变压器的运行更加完全、可靠，维护更加简单，更广泛地满足用户的需要，近年来油浸式变压器采用了密封结构，使变压器油和周围空气完全隔绝，从而提高了变压器的可靠性。目前，主要密封形式有空气密封型、充氮密封型和全充油密封型。其中全充油密封型变压器的市场占有率越来越高，它在绝缘油体积发生变化时，由波纹油箱壁或膨胀式散热器的弹性变形做补偿。

　　（2）干式变压器干式变压器由于结构简单，维护方便，又有防火、难燃等特点，我国从20世纪50年代末即已开始生产，但近10来年才开始大批量生产。干式变压器种类很多，主要有浸渍绝缘干式变压器和环氧树脂绝缘干式变压器两类。

　　2、箱式变压器箱式变压器具有占地少，能伸入负荷中心，减少线路损耗，提高供电质量，选位灵活，外形美观等特点，目前在城市10kv、35kv电网中大量应用。我国目前所使用的箱式变压器，主要是欧式箱变和美式箱变，前者变压器作为一个单独的部件，即高压受

　　电部分、配电变压器、低压配电部分三位一体。后者结构分为前后两部分，前部分为接线柜，后部分为变压器油箱，绕组、铁心、高压负荷开关、插入式熔断器、后备限流熔断器等元器件均放置在油箱体内。目前有些厂家，已将卷铁心变压器移置到箱式变压器中，使箱式变压器体积和质量都有所减小，实现了高效、节能和低噪声级。

　　3、高压、超高压电力变压器目前，我国已具备了110kv、220kv、330kv和500kv高压、超高压变压器生产能力。超高压变压器的绝缘介质仍以绝缘油为主，根据电网发展的需要，变压器的生产技术正在不断提高。sf6气体绝缘高压、超高压变压器正在研究开发。

　　三、我国配电变压器制造水平

　　制造水平总体讲，我国电力变压器技术处于国际20世纪90年代初的水平，少量的处于世界20世纪90年代末的水平，与国外先进国家相比，还存在一定的差距。

　　1、铁心材料20世纪70年代，武汉钢铁公司在引进消化吸收日本冷轧硅钢片制造技术生产冷轧硅钢片的基础上，于20世纪90年代又引进了日本高导磁晶粒向冷轧硅钢片（hi-b）制造技术，制造出了节能效果更好的电力变压器铁心材料。但是由于产品数量不能满足需求及生产工艺两方面的问题，仍然要从日本、俄罗斯以及西欧等国进口部分冷轧硅钢片。在研制配电变压器铁心用非晶合金材料方面，我国于20世纪90年代初曾由原机械部、原冶金部、原电力部、国家计委、国家经贸委、原国家科委组成了专门工作组，对非晶合金铁心材料和非晶合金铁心变压器的设计和制造工艺开展了深入研究，研制的非晶合金铁心材料基本达到原计划指标的要求，并于1994年试制出电压10kv、容量160～500kva的配电变压器，经电力用户试用表明，基本达到实用化的要求。

　　2、工装设备20世纪80年代以前，我国变压专用设备技术水平，整体上是比较低的，除绕线机设备有专业生产厂生产外，其余绝大部分都是企业自制的比较简单的设备，只有少数几家有简易的铁心加工纵剪线。进入20世纪80年代变压器行业开始引进国外先进的专用关键设备，如铁心纵剪线、低频电热燥系统等。到20世纪90年代，由于干式变压器的大力推广，引进了一批环氧浇注设备和自动绕线机，几个大型生产厂还引进了绝缘件加工中心，使我国变压器生产工装装备水平大大提高。国内一些专用设备厂家经过消化吸收，也开发了纵、横间生产线等专用设备，这些国产专用设备，其功能及主要技术参数基本达到或接近国际水平，对保证我国变压器产品量，提高变压器的技术性能，提高生产效率起到了至关重要的作用。

　　3、变压器工艺设计近20年，对110kv及以下电压等级的油浸变压器进行了不少优化设计，已逐步取代了64、73、79、86等标准，目前推行的是20世纪90年代后期的99标准，形成了节能变压器的新系列，使各种损耗进一步降低，替代了高能耗产品的生产。1998年国家又进一步明确，在电网中运行的64系列、73系列老旧变压器必须淘汰更新，按1979年标准生产的s7型变压器也必须停止生产。1998～xx年的城乡电网建设改造中大力推行的s9型配电变压器，符合1999年国家标准。xx年开始，在两网建设改造中还使用了卷铁心变压器。

　　四、我国配电变压器高压、超高压设计

　　在高压、超高压设计方面，除开展了科技攻关、自主开发外，在进入20世纪80年代以来还先后引进了日立、东芝、abb、三菱、西门子等公司的制造技术。目前在超高压500kv变压器制造中，从最初的大部分依赖进口，发展到如今可与进口产品具有相当竞争能力的产品。随着三峡工程的建设需要，引进的西门子公司变压器制造技术，在三峡水电站左岸应用的84kva三相变压器制造中，我国已同外商合作，每台承担30%左右的制造份额;对于西门子公司设计、制造技术的关键部分已能完全掌握，三峡右岸所用变压器的制造，应用西门子技术，要求做到由国内承制，为参加投标创造了条件。这一切都表明，改革开放以后，在电力变压器的科技攻关、技术引进、消化吸收、科技创新等方面都取得了积极的成效;对掌握各种类型变压器的制造技术，提高产品性能，提高产品质量，缩短产品开发周期，扩大产品产量，增加产品品种都发挥了积极作用。

　　第二节几种牵引变压器的原理分析与比较选择

　　一、变压器的工作原理和分析

　　变压器---利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器是电能传递或作为信号传输的重要元件

　　（一）单相结线变压器原理：牵引变压器的原边跨接于三相电力系统中的两相；副边一端与牵引侧母线连接，另一端与轨道及接地网连接。牵引变压器的容量利用率高，但其在电力系统中单相牵引负荷产生的负序电流较大，对接触网的供电不能实现双边供电。所以，这种结线只适用于电力系统容量较大，电力网比较发达，三相负荷用电能够可靠地由地方电网得到供应的场合。另外，单相牵引变压器要按全绝缘设计制造。

　　（二）单相v,v结线变压器（三相）原理：将两台单相变压器以v的方式联于三相电力系统每一个牵引变电所都可以实现由三相系统的两相线电压供电。两变压器次边绕组，各取一端联至牵引变电所两相母线上。而它们的另一端则以联成公共端的方式接至钢轨引回的回流线。这时，两臂电压相位差60o接线，电流的不对称度有所减少。这种接线即通常所说的60o接线。（三相）原理：将两台容量相等或不相等的单相变压器器身安装于同一油箱内组成。原边绕组接成固定的v结线，v的顶点（a2与x1连接点）为c相，a1，x2分别为a相，b相。副边绕组四个端子全都引出在油箱外部，根据牵引供电的要求，既可接成正“v”，也可接成反“v”。

　　（三）三相yn，d11双绕组变压器原理：三相yn，d11结线牵引变压器的高压侧通过引入线按规定次序接到110kv或220kv，三相电力系统的高压输电线上；变压器低压侧的一角c与轨道，接地网连接，变压器另两个角a和b分别接到27.5kv的a相和b相母线上。由两相牵引母线分别向两侧对应的供电臂供电，两臂电压的相位差为60o，也是60o接线。因此，在这两个相邻的接触网区段间采用了分相绝缘器。

　　（四）斯科特结线变压器原理：实际上也是由两台单相变压器按规定连接而成。一台单相变压器的原边绕组两端引出，分别接到三相电力系统的两相，称为座变压器；另一台单相变压器的原边绕组一端引出，接到三相电力系统的另一相，另一端到m座变压器原边绕组的中点o，称为t座变压器。这种结线型式把对称三相电压变换成相位差为的对称两相电压，用两相中的一相供应一边供电臂，；另一相供应另一边供电臂。m座变压器原边绕组匝数，电压分别用表示，两端分别接入电力系统的b，c相；副边绕组匝数，电压分别用表示，向左边供电臂供电。t座变压器原边绕组匝数，电压分别为，一端接在m座变压器原边绕组的中点o，另一端接到接到电力系统的a相；副边绕组匝数，电压分别为，向右边供电臂供电。t座和m座副边匝数相同，都是，原边匝数不同，t座原边匝数是m座的。实际中，通常把两台单相变压器绕组装配在一个铁芯上，安装在一个油箱内。

　　（五）yn，结线阻抗匹配牵引变压器原理：副边绕组三角形结线结构即在非接地相增设两个外移绕组。内三角形接线的一角c与轨道，接地网连接。两端分别接到牵引侧两相母线上。由两相牵引母线分别向两侧对应的供电臂牵引网供电。

　　（六）yn，结线平衡变压器原理：根据平衡变压器的工作原理，要求：①原边接三相对称电源电压时，副边二相输出端口空载电压对称（即大小相等，相位差为90o）。②副边二相输出端口带相同负载时，原边三相电流对称。yn结线阻抗匹配牵引变压器，虽然满足了上述需要和要求，但是平衡绕组（或）与a（或b，c）绕组的匝数比和阻抗匹配系数都是固定值。一般来说，绕组匝数的配合比较容易。而无论从设计上还是制造工艺上来讲，要得到预先确定的某一阻抗匹配系数都是相当困难的。yn结线阻抗匹配平衡变压器的要求，在设计上和制造工艺上的难度是不言而喻的。

　　（七）非阻抗匹配yn，结线平衡变压器原理：在前面所述的yn，结线平衡变压器中，当时，不需要专门进行阻抗匹配，按结构对称性布置绕组，就可以使该变压器达到平衡。这是yn，结线平衡变压器取的特例。由于它不需要专门进行阻抗匹配，所以称为非阻抗匹配yn，结线平衡变压器。

　　二、变压器的比较和选择

　　1．单相结线变压器

　　优点：容量利用率可达100%；主接线简单，设备少，占地面积小，投资少。

　　缺点：不能供应地区和牵引变电所三相负荷用电，在电力系统中，单相牵引负荷产生的负序电流较大，对接触网的供电不能实现双边供电。适用于：电力系统容量较大，电力网比较发达，三相负荷用电能够可靠的由地方电网得到供应的场合。

　　2．单相v,v结线变压器（三相）

　　单相：优点：主结线较简单，设备较少，投资较省。对电力系统的负序影响比单相结线少。对接触网的供电可实现双边供电。

　　缺点：当一台牵引变压器故障时，另一台必须跨相供电，即兼供左右两边供电臂的牵引网。这就需要一个倒闸过程，即把故障变压器原来承担的供电任务转移到正常运行的变压器。在这一倒闸过程完成前，故障变压器原来供电的供电臂牵引网中断供电，这种情况甚至会影响行车。即使这一倒闸过程完成后，地区三相电力供应也要中断。牵引变电所三相自用电必须改用劈相机或单相－三相自用变压器供电。实质上变成了单相结线牵引变电所，对电力系统的负序影响也随之增大。

　　三相：优点：保持了单相v,v结线变压器的主要优点，完全克服了单相v,v结线变压器缺点。最可取的是解决了单相v,v结线变压器不便于采用固定备用及其自动投入的问题，有利于实现分相有载或无载调压。

　　3．三相yn，d11双绕组变压器优点：牵引变压器低压侧保持三相，有利于供应牵引变电所自用电和地区三相电力。在两台牵引变压器并联运行情况下，当一台停电时，供电不会中断，运行可靠方便。三相yn，d11双绕组变压器在我国采用的时间长，有比较多的经验，制造相对简单，价格便宜。对接触网的供电可实现两边供电。

　　缺点：牵引变压器容量不能得到充分利用，只能达到额定容量的75.6%，引入温度系数也只能达到84%，与采用单相结线牵引变压器的牵引变电所相比，主接线要复杂一些，用的设备，工程投资也较多，维护检修工作量及相应的费用也有所增加。适用于：山区单线电气化铁路牵引负载不平衡的场所。

　　4．斯科特结线变压器优点：当m座和t座两供电臂负荷电流大小相等，功率因素也相等时，斯科特结线变压器原边三相电流对称。变压器容量可全部利用。（用逆斯科特结线变压器把对称两相电压变换成对称三相电压）。对接触网的供电可实现两边供电。

　　缺点：斯科特结线牵引变压器制造难度较大，造价较高。牵引变电所主结线复杂，设备较多，工程投资也较多。维护检修工作量及相应的费用有所增加。而且斯科特结线牵引变压器原边t接地（o点）电位随负载变化而产生漂移。严重时有零序电流流经电力网，可能引起电力系统零序电流继电保护误动作，对邻近的平行通信线可能产生干扰，同时引起牵引变压器各相绕组电压不平衡，而加重绕组的绝缘负担。为此，该结线牵引变压器的绝缘水平要采用全绝缘。

　　5．yn，结线阻抗匹配牵引变压器:优点：当阻抗匹配系数时无论副边或原边三相电流平衡，即无零序电流。当副边时，原边三相电流对称，没有负序电流对电力系统的影响。原边三相制的视在功率完全转化为副边二相制的视在功率，变压器容量可全部利用。原边仍为yn结线，中性点引出，与高压中性点接地电力系统匹配方便。副边仍有△结线绕组，三次谐波电流可以流通，使主磁通和电势波形有较好的正旋度。利用斯科特结线变压器把对称两相电压变换成对称三相电压。对接触网的供电可实现两边供电。

　　缺点：设计计算及制造工艺复杂，造价较高。两供电臂之间的分相绝缘器两端承受的电压为，因此，分相绝缘器的绝缘应注意加强。适用于：牵引变电所自用电和站区三相电力。

　　6．yn结线平衡变压器:优点：其阻抗匹配系数在一定范围内任意选取，因而使变压器的设计和制造更加方便。阻抗匹配系数取值的灵活性对绕组布置具有重要意义。缺点：需要考虑减小电磁力，环流等问题。

　　7．非阻抗匹配yn结线平衡变压器:优缺点与yn，结线阻抗匹配牵引变压器基本相同，但还存在若干不同点：非阻抗匹配yn结线平衡变压器与yn结线阻抗匹配牵引变压器分别是yn结线阻抗匹配牵引变压器取与的特例。在yn结线平衡变压器中，前者不需要专门进行阻抗匹配，绕组布置最容易，设计制造最方便；后者绕组设计条件最苛刻，设计制造最困难；取其他值的情况则介于二者之间。

　　第五章总结与心得体会

　　通过这次生产实习，使我在生产实际中学习到了电气设备运行的技术管理知识、电气设备的制造过程知识及在学校无法学到的实践知识。在向工人学习时，培养了我们艰苦朴素的优良作风。在生产实践中体会到了严格地遵守纪律、统一组织及协调一致是现代化大生产的需要，也是我们当代大学生所必须的，从而近一步的提高了我们的组织观念。

　　我们在实习中了解到了铁路供配电系统，尤其是了解到了工厂变电所的组成及运行过程，为小区电力网设计、建筑供配电系统课程设计奠定基础。通过参观四川昆明供电段使我开阔了眼界、拓宽了知识面，为学好专业课积累必要的感性知识，为我们以后在质的变化上奠定了有力的基础。

　　通过生产实习，对我们巩固和加深所学理论知识，培养我们的独立工作能力和加强劳动观点起了重要作用。

　　在经过半个月的实习，主要感受到以下体会：

　　1、安全教育，在实习开始时，老师对我们进行安全教育，讲解了安全问题的重要性和在实习中所要遇到的种种危险和潜在的危险等等；在实习现场，工人师傅也是再三强调安全问题。安全无小事，责任重于泰山。安全，既是保护自己也是保护他人，既是责任，更是义不容辞的义务。无论学习、工作还是生活，安全永远放在第一位。

　　2、组织参观，在实习开始时，老师组织我们对实习单位的参观，以便了解其概况。在实习期间，我们还到其它有关车间去进行专业性的参观，获得了更加广泛的生产实践知识，和更加准确理解了工厂的运作模式。参观中我们着重了解了先进的设计思想和方法、先进工艺方法、先进工装、先进设备的特点以及先进的组织管理形式等。

　　3、理论与实际的结合，为了能够更加深入的进行车间实习，在实习过程中，我们结合了所学的书本知识与实习的要求，将理论与实际进行了完美的结合，也更加的促使我们不断地进行学习与研究。只有实践才是检炼真理的唯一标准，只有我们将所学知识真正运用到现实生活生产中，才能发挥知识的价值。

　　4、实习日志，在实习中我们将每天的工作、观察研究的结果、收集的资料和图表、所听报告内容等均记入到了实习日志中。对于日志，很多同学不予以注意和关心，只要我们细心，就会发现写实习日志的好处。它既能方便于我们实习现场的记录，也便于我们日后查阅，更能培养一种良好的习惯。

　　生产实习是电气工程学院为培养高素质工程技术人才安排的一个重要实践性教学环节，是将学校教学与生产实际相结合，理论与实践相联系的重要途径。其目的是使我们通过实习在专业知识和人才素质两方面得到锻炼和培养，从而为毕业后走向工作岗位尽快成为业务骨干打下良好基础。

　　通过生产实习，使我们了解和掌握了变电所的主要结构、生产技术和工艺过程；使用的主要工装设备；产品生产用技术资料；生产组织管理等内容，加深对变电所的工作原理、设计、试验等基本理论的理解。使我们了解和掌握了变电所的工作原理和结构等方面的知识。为进一步学好专业课，从事这方面的研制、设计等打下良好的基础。在这次生产实习过程中，不但对所学习的知识加深了了解，更加重要的是更正了我们的劳动观点和提高了我们的独立工作能力等。最后,感谢学院给予我们这次实习机会,特别感谢带领我们实习的老师们,没有他们的辛勤工作,我们不能够取得如此丰富的实习收获.

　　参考文献

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　　【7】韩帧祥，电力系统分析（第四版）.杭州：浙江大学出版社，2011.

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