2025年《城市轨道交通供电》习题库及答案

2025年《城市轨道交通供电》习题库及答案一、选择题（每题2分，共30分）1.城市轨道交通直流牵引供电系统中，下列哪种供电制式更适用于长距离、大运量线路？A.DC750V第三轨供电B.DC1500V接触网供电C.AC25kV接触网供电D.DC600V架空线供电答案：B2.牵引变电所中，整流机组的主要功能是将（）转换为适合电动车组使用的直流电。A.三相交流电B.单相交流电C.高频交流电D.脉冲直流电答案：A3.刚性接触网与柔性接触网相比，其主要优点是（）。A.弹性均匀性好B.结构简单、维护量小C.适用于大跨度区间D.导线张力调节方便答案：B4.杂散电流防护的“堵”策略主要指（）。A.提高钢轨对地绝缘电阻B.在结构钢筋中设置排流网C.采用涂层钢轨D.安装钢轨电位限制装置答案：A5.再生制动能量回收时，若牵引网电压未超过允许值，能量会（）。A.被电阻消耗B.反馈至上级电网C.存储于车载超级电容D.供同一供电区间其他列车使用答案：D6.地铁牵引变电所的中压网络通常采用（）接线方式以提高供电可靠性。A.单母线分段B.环形C.放射式D.桥型答案：B7.接触网定位装置的主要作用是（）。A.固定接触线位置，限制其横向移动B.承受接触线张力C.传递电流至受电弓D.调节接触线高度答案：A8.钢轨电位限制装置的动作阈值通常设置为（）。A.50V～90VB.150V～200VC.250V～300VD.380V～400V答案：A9.电缆线路与架空线路相比，其劣势主要体现在（）。A.可靠性低B.维护成本高C.传输容量小D.受环境影响大答案：B10.馈线保护中，电流增量保护（ΔI保护）主要用于（）。A.短路故障快速切除B.过负荷保护C.接触网断线保护D.钢轨电位异常保护答案：A11.下列哪项不属于牵引供电系统外部电源的供电方式？A.集中供电B.分散供电C.混合供电D.自耦变压器供电答案：D12.刚性接触网的汇流排通常采用（）材质以提高导电性能。A.铝合金B.铜C.钢芯铝绞线D.不锈钢答案：A13.杂散电流监测系统的核心参数是（）。A.钢轨对地电压B.结构钢筋中的电流密度C.牵引网电压波动D.整流器输出电流答案：B14.再生制动能量地面储能装置多采用（）以实现快速充放电。A.铅酸电池B.锂离子电池C.超级电容D.飞轮储能答案：C15.接触网电分段的主要目的是（）。A.限制短路电流范围B.便于停电检修C.平衡各供电区间负荷D.提高接触线机械强度答案：A二、判断题（每题1分，共10分）1.城市轨道交通牵引供电系统的电压等级越高，电能传输效率一定越高。（×）2.刚性接触网因无承力索，故适用于隧道等空间受限场景。（√）3.杂散电流仅会对地铁结构钢筋产生腐蚀，不会影响外部埋地管线。（×）4.牵引变电所的主变压器通常采用Dyn11接线，以抑制三次谐波。（√）5.接触网的拉出值设置是为了使受电弓滑板均匀磨耗。（√）6.钢轨电位限制装置动作后会永久断开钢轨与地的连接。（×）7.电缆线路的外护套主要作用是提高导电性能。（×）8.再生制动能量回收效率与列车运行密度无关。（×）9.柔性接触网的弹性吊弦可改善接触线的弹性均匀性。（√）10.直流馈线保护中，大电流脱扣保护（IΔt保护）主要用于过载保护。（×）三、简答题（每题5分，共50分）1.简述城市轨道交通牵引供电系统的组成。答：主要由外部电源、中压供电网络、牵引变电所、牵引网（接触网/第三轨）、回流系统五部分组成。外部电源提供110kV或35kV交流电；中压网络通过环网电缆连接各牵引变电所；牵引变电所内整流机组将交流电转换为DC1500V或DC750V直流电；牵引网将电能输送至列车；回流系统通过钢轨将电流返回牵引变电所负极。2.说明DC1500V供电制式相比DC750V的优势。答：DC1500V制式电压更高，相同功率下牵引电流更小，可降低接触网/第三轨的截面积，减少线路损耗；适用于长距离、大编组列车（如6-8编组），提高运输能力；牵引变电所间距更大（约2-3km），减少变电所数量，降低建设成本。3.接触网分段绝缘器的作用及设置原则。答：作用是将接触网分成独立的电气分段，便于某段停电检修时其他区段正常供电；限制短路故障范围，减少停电影响。设置原则：在车站两端、车辆段与正线衔接处、不同供电分区交界处；需满足机械强度要求，且与受电弓接触时不产生拉弧。4.杂散电流的产生机理及主要防护措施。答：产生机理：牵引电流经钢轨回流时，因钢轨对地绝缘不良（存在过渡电阻），部分电流泄漏至大地，形成杂散电流，经结构钢筋或埋地管线返回牵引变电所负极。防护措施：“堵”（提高钢轨绝缘性能，采用绝缘轨距块、绝缘垫）、“排”（设置杂散电流收集网，将泄漏电流引回负极）、“监测”（安装在线监测系统，实时监控杂散电流水平）。5.牵引变电所主接线形式的选择依据有哪些？答：主要依据包括：供电可靠性要求（地铁需双电源进线，采用单母线分段接线）；运行灵活性（便于设备检修和倒闸操作）；经济性（减少设备数量和占地面积）；短路电流水平（限制短路电流对设备的冲击）；与中压环网的匹配性（确保环网潮流合理分配）。6.再生制动能量利用的三种主要方式及其适用场景。答：（1）反馈电网：当牵引网电压未超过上限时，能量通过整流机组逆变为交流电反馈至上级电网，适用于多列车同步再生制动且电网具备接纳能力的场景；（2）车载储能：在列车上安装超级电容或蓄电池，存储再生能量供本车牵引使用，适用于站间距短、启停频繁的线路；（3）地面储能：在牵引变电所设置储能装置（如超级电容），存储能量供同一供电分区列车使用，适用于线路负荷波动大、再生能量集中的区段。7.钢轨电位限制装置（OVPD）的功能及动作逻辑。答：功能：限制钢轨对地电位，防止因钢轨电位过高（如短路故障或回流不畅时）对人员和设备造成危害。动作逻辑：当钢轨电位超过设定阈值（通常50-90V）时，装置立即闭合，将钢轨与地短接；若持续超过阈值一定时间（如1秒），装置保持闭合；当电位降至安全值以下时，装置自动断开，恢复钢轨绝缘状态。8.电缆线路与架空接触网相比，在地铁供电中的优缺点。答：优点：受环境影响小（无风雪、鸟类等干扰），安全性高（无外露导线），美观性好（埋设于隧道或地下）；缺点：建设成本高（需电缆沟或排管），维护难度大（故障定位和修复时间长），散热条件差（需考虑载流量降容），机械强度较低（易受外力破坏）。9.直流馈线保护配置的主要类型及各自作用。答：（1）大电流脱扣保护（IΔt）：瞬时切除近端短路故障（如接触网断线），动作时间＜20ms；（2）电流增量保护（ΔI）：检测电流变化率，区分短路故障与列车启动冲击电流，动作时间约50-100ms；（3）过电流保护（定时限过流）：用于远端短路或过载保护，动作时间可整定；（4）低电压保护：当牵引网电压低于设定值时，判断是否存在短路故障，配合其他保护动作；（5）双边联跳保护：当某牵引变电所馈线保护动作时，联跳相邻变电所对应馈线，防止故障电流倒灌。10.地铁供电系统与国铁（电气化铁路）供电系统的主要区别。答：（1）供电制式：地铁采用DC1500V/DC750V直流制式，国铁采用AC25kV工频单相交流制式；（2）负荷特性：地铁列车启停频繁、负荷波动大，国铁列车持续运行、负荷相对稳定；（3）供电距离：地铁牵引变电所间距短（2-3km），国铁牵引变电所间距长（50-100km）；（4）接触网结构：地铁多采用刚性接触网（隧道内）或第三轨，国铁均为柔性接触网；（5）杂散电流防护：地铁因走行轨兼作回流轨且埋地结构多，需严格防护杂散电流，国铁回流轨独立（架空地线），杂散电流影响较小。四、综合分析题（每题10分，共20分）1.某地铁线路开通后，部分区段列车受电弓频繁拉弧，导致接触线局部烧蚀。请分析可能原因及解决措施。答：可能原因：（1）接触线高度变化率过大（如吊弦松弛、定位器坡度不符合要求），导致受电弓与接触线接触压力波动；（2）接触线拉出值设置不合理（过大或过小），受电弓滑板偏磨后接触不良；（3）接触网弹性不均匀（柔性接触网承力索张力不足、弹性吊弦失效），列车高速运行时接触线抬升量不一致；（4）接触线表面有硬点（如接头处不平、异物附着），受电弓通过时产生冲击；（5）牵引网电压波动大（如变电所容量不足、馈线电缆阻抗过高），导致电流突变引发拉弧。解决措施：（1）测量接触线高度和拉出值，调整吊弦长度和定位器角度，确保“之”字值符合设计（通常200-300mm）；（2）检查承力索和接触线张力，更换失效的弹性吊弦，改善接触网弹性均匀性；（3）打磨接触线硬点，清理表面异物，修复或更换磨损超限的接触线；（4）校核牵引变电所容量和馈线电缆截面，必要时增设备用整流机组或加粗电缆，降低电压降；（5）安装接触网动态监测装置（如弓网在线监测系统），实时监控弓网接触状态，提前预警异常。2.某地铁牵引变电所杂散电流监测系统显示结构钢筋电流密度超标（＞0.1mA/cm²），请列出排查步骤及处理方案。答：排查步骤：（1）检查钢轨对地绝缘性能：测量钢轨与隧道结构之间的绝缘电阻（正常应＞15Ω·km），重点排查轨距块、绝缘垫是否破损，轨枕螺栓是否锈蚀导致接地；（2）检测杂散电流收集网：检查收集网与结构钢筋的连接是否可靠，排流柜运行状态（如恒电位仪是否正常工作），测量收集网电流是否达标；（3）分析牵引负荷分布：查看列车运行图，确认是否存在某时段列车集中再生制动，导致钢轨电位异常升高，加剧杂散电流泄漏；（4）排查外部干扰：检查附近是否有其他直流系统（如地铁其他线路、城市轻轨）的杂散电流串入；（5）验证监测系统：校准杂散电流传感器和数据采集装置，排除测量误差。处理方案：（1）更换破损的绝缘部件（如轨距块、绝缘垫