《城市轨道交通供电系统》期末试卷3及答案

《城市轨道交通供电系统》期末试卷3及答案一、填空题（每空1分，共25分）我国《地铁设计规范》（GB50157-2013）规定，城市轨道交通牵引供电系统的标称直流电压等级为______和DC750V。城市轨道交通供电系统按外部电源引入方式可分为集中式供电、______和混合式供电三类。集中式供电系统中，主变电所将城市电网的110kV（或220kV）高压交流电降压为______kV的中压交流电，供给沿线牵引变电所与降压变电所。牵引供电系统主要由牵引变电所、______、回流系统三部分构成。城市轨道交通架空接触网按悬挂类型可分为简单悬挂、______和链形悬挂三类。接触轨（第三轨）授流方式按接触位置可分为上接触式、______和侧接触式三类。为降低谐波对公共电网的影响，城市轨道交通牵引整流机组普遍采用______脉波整流电路。牵引供电系统中，当某座牵引变电所故障退出运行时，由相邻牵引变电所跨越故障所对中间供电分区供电的运行方式称为______。城市轨道交通动力照明负荷按供电可靠性要求可分为一级负荷、二级负荷和______三类。杂散电流（迷流）是指在______以外的地下金属结构及大地中流动的直流牵引回流电流。城市轨道交通供电系统的远程监控系统通常称为______系统，可实现对全线路供电设备的遥测、遥信、遥控、遥调功能。牵引变电所单母线分段接线中，正常运行时分段断路器处于______状态，两段母线分列运行。DC1500V牵引供电系统的最高允许工作电压为______V，最低允许工作电压为1000V。架空接触网中，用于固定接触线水平位置、使受电弓滑板均匀磨耗的参数是______。城市轨道交通接地系统通常采用______接地方式，即工作接地、保护接地、防雷接地共用一套接地装置。牵引网的总电压损失由接触网电压损失和______电压损失两部分组成。牵引回流系统的核心作用是将列车的______电流引导回牵引变电所的负极母线。为抑制杂散电流，轨道道床通常采用______措施，以增大走行轨对地的过渡电阻。城市轨道交通中压供电网络按线路敷设方式可分为______环网和电缆环网两类。当接触网锚段长度超过允许值时，需设置______实现相邻锚段的机械过渡与电连通。降压变电所的主要功能是将中压交流电降压为______V/220V工频交流电，供给动力照明负荷。牵引整流机组的核心组成部分是整流变压器和______。车站应急照明属于动力照明______级负荷，需由两路独立电源供电。牵引变电所直流侧的主保护电器是______，可在20~30ms内快速切断短路故障电流。主变电所主变压器需满足______冗余要求，即单台变压器故障退出时，另一台可承担全部一、二级负荷。二、单项选择题（每题2分，共20分）下列城市轨道交通供电方式中，外部电源接口少、运营管理便捷、供电可靠性最高的是（）A.集中式供电B.分散式供电C.混合式供电D.独立式供电我国城市轨道交通接触轨供电系统的主流标称电压等级为（）A.DC380VB.DC750VC.DC1500VD.DC27.5kV12脉波牵引整流机组可有效消除的低次谐波为（）A.2次、3次B.5次、7次C.11次、13次D.23次、25次下列动力照明负荷中，属于一级负荷的是（）A.车站商业照明B.自动售检票设备C.信号系统设备D.广告照明越区供电属于下列哪种运行方式（）A.正常运行方式B.经济运行方式C.事故应急运行方式D.检修运行方式城市轨道交通综合接地系统的接地电阻应不大于（）A.0.5ΩB.1ΩC.4ΩD.10ΩDC1500V牵引供电系统的最低允许工作电压为（）A.750VB.900VC.1000VD.1200V下列关于杂散电流的说法，错误的是（）A.杂散电流会对地下金属结构造成电化学腐蚀B.杂散电流是直流牵引供电系统特有的突出问题C.提高走行轨对地电阻可有效减少杂散电流泄漏D.杂散电流仅影响土建结构，对供电设备无危害牵引变电所采用单母线分段接线的核心目的是（）A.提高供电可靠性B.提升母线电压等级C.减少母线电能损耗D.限制短路电流水平下列不属于SCADA系统核心功能的是（）A.远程监视设备运行状态B.远程控制断路器分合闸C.自动修复接触网故障点D.故障报警与事件记录三、多项选择题（每题3分，共15分，少选且选对得1分，错选、多选不得分）城市轨道交通供电系统的基本组成部分包括（）A.外部电源系统B.主变电所系统C.牵引供电系统D.动力照明供电系统E.电力监控系统架空接触网的组成结构包括（）A.接触悬挂B.支持装置C.定位装置D.支柱与基础E.走行轨下列属于杂散电流防护措施的有（）A.提高走行轨对地绝缘电阻B.敷设杂散电流收集网C.设置单向导通排流装置D.增加牵引变电所数量E.对地下金属结构采取防腐处理牵引变电所主接线设计需满足的基本要求有（）A.供电可靠性B.运行灵活性C.操作安全性D.经济合理性E.占地面积最大化下列关于城市轨道交通中压环网的说法，正确的有（）A.中压环网是连接主变电所与沿线牵引、降压变电所的供电网络B.环网接线可实现故障时的电源转供，提升供电可靠性C.中压环网的电压等级只能为35kVD.环网正常运行时采用开环方式，故障时可通过开关操作实现转供E.环网电缆一般采用双回路敷设，互为备用四、判断题（每题1分，共10分，正确打“√”，错误打“×”）城市轨道交通牵引供电系统采用工频交流电制式。（）下接触式接触轨的安全性高于上接触式，便于安装全封闭防护罩。（）越区供电属于事故应急运行方式，仅允许在牵引变电所故障时短时间使用。（）动力照明一级负荷只需一路独立电源供电即可满足可靠性要求。（）杂散电流是直流牵引供电系统特有的问题，交流系统不存在明显的杂散电流腐蚀危害。（）12脉波牵引整流机组的输出电压纹波系数小于6脉波整流机组。（）SCADA系统可通过远程操作直接修复接触网的断线故障。（）城市轨道交通综合接地系统中，防雷接地、工作接地、保护接地需分别设置独立接地极。（）架空接触网的链形悬挂比简单悬挂的受流质量好，适用于高速运行线路。（）城市轨道交通的走行轨仅承担列车走行功能，不参与牵引供电回流。（）五、简答题（每题5分，共20分）简述城市轨道交通集中式供电系统的构成及主要优缺点。简述接触轨供电与架空接触网供电的优缺点及适用场景。简述直流牵引供电系统中杂散电流的产生原因及主要危害。简述牵引变电所越区供电的操作流程及运行注意事项。六、计算题（共10分）某城市轨道交通线路采用DC1500V架空接触网供电系统，某供电分区长度为2.5km，因右侧牵引变电所故障检修，临时采用左侧牵引变电所单侧供电方式。已知接触网为简单链形悬挂，等效单位长度直流电阻为0.065Ω/km；回流系统采用两根P60走行轨并联，等效单位长度直流电阻为0.008Ω/km。检修期间，该供电分区内有一列列车位于距离左侧牵引变电所2km处，列车牵引取流为1000A，左侧牵引变电所的直流母线电压稳定在1550V。试计算：（1）该列车受电端的总电压损失；（2）列车受电端的实际电压，并判断是否满足《地铁设计规范》规定的最低工作电压要求。参考答案一、填空题（每空1分，共25分）DC1500V分散式供电35牵引网（或接触网）弹性简单悬挂下接触式12越区供电三级负荷牵引回流系统（或走行轨回流网络）SCADA（或电力监控）断开（或分闸）1650拉出值综合（或共用）回流轨（或回流系统）牵引对地绝缘（或道床绝缘隔离）架空线（或架空）锚段关节380整流器（或硅整流装置）一直流快速断路器N-1（或一用一备）二、单项选择题（每题2分，共20分）A解析：集中式供电通过少数主变电所从城市电网取电，接口少、管理便捷、可靠性高，是国内城市轨道交通的主流供电方式。B解析：接触轨供电系统的主流标称电压为DC750V，DC1500V多应用于架空接触网系统。B解析：6脉波整流电路的谐波为6k±1次（5、7、11、13…），12脉波整流电路通过两组相位差30°的整流绕组并联，可消除5次、7次等低次谐波，剩余谐波为12k±1次。C解析：信号系统中断将直接影响行车安全，属于一级负荷；自动售检票设备为二级负荷，商业、广告照明为三级负荷。C解析：越区供电是牵引变电所故障时的应急运行方式，正常运行时禁止采用。B解析：《地铁设计规范》规定，城市轨道交通综合接地系统的接地电阻不应大于1Ω。C解析：DC1500V牵引供电系统的最低允许工作电压为1000V，最高允许工作电压为1650V。D解析：杂散电流不仅会腐蚀地下金属结构，还会通过接地系统侵入电气设备，造成设备外壳腐蚀、继电保护误动作等危害。A解析：单母线分段接线可在一段母线故障时隔离故障段，保证非故障段正常供电，核心目的是提升供电可靠性。C解析：SCADA系统仅具备远程监视、控制、报警等功能，无法直接修复接触网故障，故障修复需人工完成。三、多项选择题（每题3分，共15分，少选且选对得1分，错选、多选不得分）ABCDE解析：城市轨道交通供电系统由外部电源、主变电所、牵引供电系统、动力照明供电系统、电力监控系统五大部分组成。ABCD解析：架空接触网由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础四部分组成，走行轨属于回流系统，不属于接触网范畴。ABCE解析：杂散电流防护措施主要包括：源头控制（提高轨道对地绝缘）、电流收集（杂散电流收集网）、排流引导（单向导通装置）、结构防护（防腐处理）。增加牵引变电所数量可缩短供电距离，但不属于杂散电流的专门防护措施。ABCD解析：牵引变电所主接线需满足可靠性、灵活性、安全性、经济性四项基本要求，占地面积最大化明显不符合设计原则。ABDE解析：中压环网电压等级可采用35kV（集中式供电）或10kV（分散式供电），并非只能为35kV；其余选项表述均正确。四、判断题（每题1分，共10分）×解析：城市轨道交通牵引供电系统采用直流制式，以降低牵引网电能损耗、简化列车牵引传动系统。√解析：下接触式接触轨的接触面对下，便于安装全封闭防护罩，人员误触风险低，安全性优于上接触式。√解析：越区供电会增大牵引网电压损失与设备负载，仅允许在牵引变电所故障时短时间应急使用。×解析：一级负荷需由两路独立电源供电，确保一路电源故障时另一路可正常供电，保障运营安全。√解析：交流杂散电流方向随周期变化，电化学腐蚀效应极弱；直流杂散电流方向恒定，会造成持续的电化学腐蚀，是直流牵引系统特有的突出问题。√解析：12脉波整流机组消除了5次、7次等低次谐波，输出电压纹波系数远小于6脉波机组。×解析：SCADA系统仅能实现远程监控与开关操作，无法直接修复接触网断线等物理故障。×解析：综合接地系统采用共用接地方式，所有接地类型共用一套接地装置，以降低接地电阻、减少投资。√解析：链形悬挂通过承力索减小接触线弛度，受流稳定性更好，适用于高速运行线路；简单悬挂弛度大，仅适用于低速线路。×解析：城市轨道交通的走行轨同时承担列车走行与牵引回流双重功能，是牵引回流系统的核心组成部分。五、简答题（每题5分，共20分）简述城市轨道交通集中式供电系统的构成及主要优缺点。答：（1）构成：集中式供电系统由外部高压电源、主变电所、中压供电环网、牵引变电所、降压变电所、牵引网、动力照明配电系统、电力监控系统等构成（2分）。（2）优点：①外部电源接口数量少，便于与城市电网协调，运营管理统一便捷（1分）；②供电可靠性高，主变电所采用N-1冗余配置，中压环网可实现故障转供（0.5分）；③谐波治理集中，便于在主变电所侧统一进行谐波抑制，降低对公共电网的谐波影响（0.5分）。（3）缺点：①初期投资较高，主变电所建设与设备采购成本较大（0.5分）；②供电半径相对较大，中压环网的电压损失与电能损耗略高于分散式供电（0.5分）。（评分标准：答对核心要点即可得分，表述合理可酌情给分）简述接触轨供电与架空接触网供电的优缺点及适用场景。答：（1）接触轨供电：①优点：隧道净空要求低，可降低地下线路工程投资；受流稳定性好，不受气候、风偏等外界因素影响；设备维护工作量小，运营成本低（1分）。②缺点：人员误触风险高，需设置防护装置；供电电流容量有限，不适用于高速、大运量线路（1分）。③适用场景：运行速度≤80km/h的地铁、轻轨线路，尤其是地下区段（0.5分）。（2）架空接触网供电：①优点：带电体安装高度高，人员误触风险小，安全性好；供电容量大，可满足高速、大运量线路的负荷需求（1分）。②缺点：隧道净空要求高，地下线路工程投资大；受气候因素影响大，维护工作量大（1分）。③适用场景：运行速度≥100km/h的市域快轨、地面及高架线路（0.5分）。（评分标准：答对核心要点即可得分，表述合理可酌情给分）简述直流牵引供电系统中杂散电流的产生原因及主要危害。答：（1）产生原因：直流牵引供电系统中，牵引回流通过走行轨返回牵引变电所负极，但走行轨对地无法实现完全绝缘，部分回流会通过轨道对地的过渡电阻泄漏到大地及地下金属结构中，形成杂散电流（2分）。（2）主要危害：①电化学腐蚀危害：杂散电流会对地下金属管道、结构钢筋、电缆金属护套等造成持续的电化学腐蚀，严重缩短结构使用寿命（1分）；②供电系统危害：杂散电流可通过