电气工程及其自动化专业生产的实习报告

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。 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： 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。 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。 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。 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。 实习地点： 成都西南交通大学。 成都交大许继股份责任有限公司。 昆明铁路局供电段。 昆明XX 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： 7 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。 7 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。 7 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。 7 月 18 日20 日上午乘车前往昆明。 7 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。 7 月 21 日上午 9 点下午 16 点 30 在昆明 供电段参观实习。 7 月 22 日上午 9 点下午 16 点 30 在昆明 供电段参观实习。 7 月 23 日上午 9 点11 点 30 分在 XX 变压 器股份责任有限公司参观实习。 7 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。 mmXX 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%；发电装机容量由 31932 万千瓦增至 51718 万千瓦，年均增长%。发 电量的增速高于 gdp 的增速，电力弹性系数，高于 前 20 年的平均值。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 全国用电量 用电量增长率 全国装机容量 资料来源：，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 1020 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 XX、XX、西藏 三省区，煤炭保有储量的三分之二分布在 XX、XX、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 XX 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；世界上最大的电源基 地西南水电基地；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；可能形成 世界上规模最大的同步电网；是世界上直流输电规 模最大的国家；形成国家、大区和省三级电力市场； 按国家、大区、省、地、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 年代下降为次/年，90 年代为次/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%。 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/kwh 的速度下降。到 xx 年，供电煤耗 为 379g/kwh，电网线损率为。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。 、煤电发展。到 2020 年约为 6 亿 kw，占总装 机亿 kw 的%，发电址 3 亿 kwh，占总电量的 70%， 比 xx 年火电装机的%和电量的 81%下降 11 个百分 点，平均每年下降个百分点；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。 水电发展。到 2020 年水电要达到 2 亿 kw,占 总装机容量的%，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%，比 xx 年装机比重的%下降了 1 个百分点， 电量比重的%下降个百分点。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%提高到 36%，都超过目前世界平均水平。 核电发展。到 2020 年，规划核电容量约为 4000 万 kw，占总装机的%，发电量的 6%，比 xx 年%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。 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%，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。 新能源发电。规划到 2020 年达到 1500 万 kw，占总装机的%，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 610kv 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 380220v 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，1220kv 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：二次侧不得 开路，不允许装设开关或熔断器；二次侧有一端 必须接地；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：一、二侧均不得短路；二次侧有一端必须 接地；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、螺旋式、无填料密闭管式、有填料封闭 管式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和塑 壳式两大类型，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 配电装置和低压成套配电装置。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、xgn 系 列和 kgn 系列等。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和电动机控 制中心的配电和控制装置。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 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。 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。 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； 表现为二次未接地或多点接地。二次未接地除了变 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。 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。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。 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。XX 一 XX、三峡一 XX 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。 灵活交流输电方兴未艾。 灵活交流输电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。 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-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。 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。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” ，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和废弃物对周围 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 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。 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。 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。 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。 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。 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：是原理接线图，是展开接线图以及 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” 法也就是在调子排的每一端头标记出与它连接的另 一端头所接设备元件的标志。 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： 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。 距离控制：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。 远动控制：在远离变电所的调度端对变电所的 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，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：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。 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。盘面配置 应考虑盘后两侧接线端子合理安排。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 looo 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。 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。 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。 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。 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。 12345678910111213141516171819202122 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。 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。 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。 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。 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，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， 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