描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787564348298
绪 论 1
章 轨道交通牵引供变电装置与电气设备概论 14
节 交流电力牵引供变电装置及其功能 14
第二节 城市轨道交通直流电力牵引供变电装置及其功能 21
第三节 电力牵引供变电系统一次电气设备和监控设备简介 29
思考题与习题 30
第二章 高压电器与开关设备 31
节 高压电器的作用及分类 31
第二节 交、直流电弧的形成及熄弧原理与方法 32
第三节 断路器开断短路电流的工作状态及暂态分析 40
第四节 高压断路器的技术要求及基本参数 45
第五节 高压断路器的构造及工作原理 48
第六节 高压断路器的操动机构 66
第七节 熔断器、隔离开关及高压负荷开关 71
第八节 直流快速断路器 74
第九节 高压互感器 81
第十节 SF6全封闭组合电器（GIS） 101
第十一节 智能断路器简介 105
思考题与习题 107
第三章 牵引供变电电气主设备原理 109
节 交流电力牵引主变压器 109
第二节 牵引整流变压器与硅整流器结构和技术特性 118
第三节 12脉波整流机组整流电路及其工作特性 135
第四节 基于两套整流机组四组三相整流桥并联构成的等效24脉波整流电路 149
第五节 整流机组的负载特性及其运行技术指标 157
思考题与习题 169
第四章 电气主接线及其设计运行 171
节 电气主接线的功能、基本要求与设计原则 171
第二节 电气主接线的基本接线形式 173
第三节 牵引负荷侧电气主接线特点 179
第四节 交流牵引变电所和供电装置电气主接线 181
第五节 城轨交通主变电所、直流牵引变电所、降压变电所电气主接线 191
第六节 主接线的技术经济分析与比较 207
第七节 电气主接线与一次系统可靠性分析 215
思考题与习题 228
第五章 高压配电装置 229
节 牵引变电所配电装置类型及对其基本要求 229
第二节 屋内配电装置 230
第三节 屋外配电装置 246
第四节 预装式变电所 253
思考题与习题 255
第六章 城市轨道交通直流牵引供电系统短路故障分析和常态运行下的杂散电流 257
节 直流牵引供电系统短路故障分析方法 257
第二节 直流暂态短路电流分析与计算 268
第三节 直流供电系统中杂散电流对金属物腐蚀机理 270
第四节 杂散电流分布基本原理及分析计算 272
第五节 杂散电流对金属物腐蚀的防护措施及监测 278
思考题与习题 282
第七章 城市轨道交通供电系统电能质量分析与列车再生能量利用 283
节 城市轨道交通供电系统牵引负荷谐波特点及其危害 283
第二节 谐波发射水平评估及抑制措施 284
第三节 无功功率补偿方式和补偿装置配置原则 288
第四节 全系统无功补偿装置构成及其容量计算与设计 291
第五节 列车再生制动能量吸收与利用 303
思考题与习题 306
第八章 供变电系统控制、信号系统及其自动化、数字化 307
节 控制方式和二次回路接线概述 307
第二节 高压开关传统控制、信号回路 314
第三节 传统中央信号系统 326
第四节 电气量测量系统与绝缘监测电路 330
第五节 交、直流自用电系统与操作电源 340
第六节 牵引变电所自动化系统 353
思考题与习题 364
第九章 轨道交通牵引变电所设计 365
节 牵引变电所设计概述 365
第二节 载流导体的发热和负载能力分析计算 365
第三节 短路故障时载流导体的发热和电动力计算 370
第四节 载流导体和电气设备选择的一般条件和短路计算点的确定 378
第五节 母线、电缆与支持绝缘子的选择 380
第六节 开关设备的选择 392
第七节 仪用互感器的选择 395
第八节 轨道交通牵引变电所电气主接线设计示例 402
思考题与习题 417
附录 常用导体、电气设备与测量表计技术数据 418
参考文献 432
再版前言
《轨道交通牵引供变电技术》教材自2011年5月出版发行以来，受到相关院校和广大读者的欢迎，先后进行了三次印刷以满足读者需求。
近年来，我国电气化铁路、城市轨道交通，特别是高速铁路得到了飞速发展，轨道交通牵引供变电系统采用了大量的新技术与新装备；更重要的是当前我国经济正处于转型升级时期，创新驱动已成为经济增长的重要引擎，上述形势的发展对高等教育和人才培养以及专业教学教材的质量，提出了更高的要求。因此，在本书被评为“十二五”普通高等教育本科规划教材以后，作者结合本专业的培养目标和教学计划的规定，对本教材进行了部分章节内容的增删和优化调整与修订，进一步完善体系、提高质量，以便更好地适应经济社会发展对轨道交通建设人才培养的需要。
本次修订的内容主要如下：
绪论部分对国内外轨道交通电力牵引的发展做了系统介绍，阐明科学技术创新和社会经济发展催生工业交通转型升级的普遍规律，并从规划、节能、智能、安全的角度，对技术发展方向进行了梳理与阐述。
第二章的第五节，由于 SF6 断路器性能优越、应用增多，因此，增加了自能式灭弧装置的介绍，删减了落后的少油断路器内容；随着GIS的大量应用和数字化牵引变电所的逐步应用，电子式互感器将发挥重要作用，因此，增加了电子式互感器的篇幅并纳入第九节；第十一节对智能断路器进行了简要介绍。
第五章增加了27.5 kV GIS新产品及其应用的介绍。
为了充实城市轨道交通相关内容并使教材体系更加合理，将原来分散在各章节中的有关城市轨道交通牵引供变电技术的内容集中整理为第六章和第七章。第六章主要介绍城市轨道交通直流牵引供电系统短路故障的稳态与暂态分析计算，杂散电流分布与计算及其监测与防护；第七章主要介绍城市轨道交通供电系统电能质量的分析计算与控制方法以及城轨列车再生制动能量的吸收与利用。
第八章是对原版第六、七章进行删节调整而成，考虑到牵引变电所自动化系统的内容在其他课程中有专门介绍，对该部分进行了大量删节和重写。
第九章删除了“接地装置”，该部分应在“高电压技术”课程中讲授。
本书新版与版比较，主要有以下特点：
1. 从供变电系统电气设备的原理与应用，电牵引负荷特性及其不利影响，变电站一次、二次系统运行分析与管理、设计计算、研究试验等多层面对所需知识与能力的综合要求以及从认识规律出发，考虑本教材的体系和内容安排，增强了体系内容的完整性和科学性。
2. 着力对原教材内容去旧增新方面做了深入考虑，删除陈旧内容，注重并加强了新技术、新原理和新思维的介绍，同时注意了对学生创新意识的启迪和引导。
3. 注重对学生综合能力的培养，加强对理论和原理及其应用的介绍，坚持理论与实际相结合，加强新技术、新方法的实例介绍，配合习题、课程设计、实验、现场教学等环节，培养学生的综合能力，为从事本专业相关技术工作奠定基础。
本书由西南交通大学贺威俊教授、高仕斌教授担任主编并统稿。本次修订和撰写的主要人员及分工为：绪论由贺威俊和高仕斌共同完成；、三章（第三章节由高仕斌完成）由贺威俊完成；第二章由高仕斌教授和华东交大王勋教授共同完成；第四章由王勋、贺威俊、黄彦全、高仕斌教授共同完成；第五章由黄彦全完成；第六章由张丽讲师、刘炜副教授共同完成；第七章由刘炜、贺威俊、高仕斌（第五节）共同完成；第八章前四节、第九章由贺威俊、张丽共同完成；第八章第五节由高仕斌完成，第六节由陈德明副教授完成。张丽在本书修订编撰过程中负责内外联系协调，并在协助统稿和文整、打印、校核中做了大量工作，对按期完成本书修订任务发挥了重要作用。
本书由中国中铁二院工程集团有限责任公司副总工程师、教授级高工周建和西南交通大学贺建闽副教授担任主审。他们在审稿中提出了宝贵意见和建议，谨致谢意。
衷心感谢本书原版的各位作者，铁路、城轨交通有关设计研究院、各有关制造厂、电气公司无私提供了有关技术资料，并提出有益建议，在此一并致谢。
对西南交通大学电气工程学院、出版社领导、编辑对本书的修订与出版提供的支持与帮助表示感谢。
由于作者水平所限，书中可能存在疏漏之处，恳请广大读者和使用单位批评指正。
作 者
2016年1月于成都
为了对上述一次电气设备进行控制、监测和保护，以保证它们正常、安全运行的一些设备，常称为二次设备或二次系统。它们主要包括：
（1）仪用互感器。如电压互感器、电流互感器、直流电流互感器等。它们将一次电路的高电压、大电流变换为测量仪表、继电保护适用的量值。
（2）测量与电度表计。监测电流、电压、功率因数与有功功率、无功功率、电度的各种参数和电量、功率等。
（3）继电保护与自动装置。它们能迅速反映不正常和故障状态，从而自动切换电路、发信号或使断路器跳闸，切除故障线路或设备。
（4）直流系统设备。它们包括蓄电池组、充电硅整流机组、不停电电源装置等，用来供给控制、保护和事故照明的操作电源与直流用电。
随着微机技术的推广应用，在牵引变电所中采用多微机监控、保护综合自动化系统，以完成监测、控制、保护与通信等多种功能的数字化系统已引起国内外的广泛重视并逐步投入使用。
二次设备与一次电气设备的相应连接关系如图 1.6 所示（仅画出一半主回路的二次设备）。
将上述各种一次电气设备，按接受和分配、转换电能的要求和顺序连接成的总电气线路，称为电气主接线。主接线能表征牵引变电所或供电装置的功能，指导正确的操作、运行方式，并作为电气部分全面设计的依据。图1.6即为常见交流牵引变电所的主接线图。
思考题与习题
1. 工频（50 Hz 或 60 Hz）交流单相电力牵引与低频（Hz）交流单相电力牵引比较各有哪些优缺点？现代电力机车采用交流传动控制技术情况下，如何看待上述问题？
2. 工频交流单相电力牵引负荷（特别是高速电力牵引时）对电力系统将造成哪些主要影响，从外部供电方式、电压和牵引供电方式等方面应采取哪些措施以减轻这些影响。
3. 为何直流电力牵制在城市轨道交通中长期广泛地得到应用？它有哪些优点和缺点？
4. 城轨交通牵供变电系统各主要环节和装置的功能是什么。
5. 对地下装置的直流牵引变电所、降压变电所的电气设备、导线，从安全方面考虑应有哪些要求？与地面有何不同？
6. 针对我国发展铁路电气化高速客运和重载货运运量的实际情况，采用直流电力牵引的可行性如何？请说明理由。
7. 一次电气设备有哪些？二次设备有哪些？各有什么功能？
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