《城市轨道交通供电》习题库及答案

《城市轨道交通供电》习题库及答案一、填空题（共20题，每空1分，总计30分）1.城市轨道交通供电系统一般由外部电源、主变电所（或电源开闭所）、____、牵引供电系统、____、电力监控系统（SCADA）、____七大核心模块构成。2.我国城市轨道交通直流牵引供电系统的标称电压等级主要为____和DC750V，其中前者对应的架空接触网系统牵引变电所典型供电间距为____km，后者第三轨系统的典型供电间距为1.5~2km。3.牵引整流机组普遍采用多脉波整流结构，两台12脉波整流机组并列运行可形成等效____脉波整流效果，核心目的是降低注入城市电网的____含量。4.架空接触网按照悬挂类型可分为简单悬挂、____、刚性悬挂三类，其中____普遍应用于地下隧道区段，具有净空要求低、维护量小的特点。5.走行轨作为直流牵引回流的核心通路，为抑制杂散电流泄漏，规范要求正线走行轨单位长度纵向电阻不应大于____Ω/km，走行轨与结构主体之间的过渡电阻不应小于____Ω·km。6.DC1500V刚性接触网正线地下段的接触线标称导高（接触线距轨面垂直高度）为____mm，接触线拉出值设计标准为±200mm，设置拉出值的核心目的是____。7.直流牵引馈线保护配置中，____保护通过检测电流上升率识别近距离金属性短路故障，____保护作为直流设备绝缘损坏的主保护，动作后需联跳相邻所对应馈线开关。8.轨道电位限制装置（OVPD）的核心作用是限制走行轨与大地之间的电位差，当轨道对地电位超过动作整定值____V时，装置触发合闸将走行轨临时接地，防范人员触电风险。9.城市轨道交通电力负荷根据供电可靠性要求及中断供电的影响程度分为三级，其中____负荷必须采用双电源供电并在负荷末端设置自动切换装置，____负荷在系统供电能力不足时可直接切除，优先保障重要负荷供电。10.第三轨（接触轨）供电系统按照授流方式可分为上接触式、下接触式、侧接触式三类，国内DC750V系统普遍采用____授流方式，接触轨顶面距走行轨顶面的标准安装高度为160mm，偏差控制在±5mm范围内。11.再生制动能量吸收装置按照技术路径可分为电阻耗能型、____、电容储能型、飞轮储能型四类，其中____类型可将列车制动产生的电能反馈回交流电网供其他负荷使用，节能效果最优。12.接触网停电检修作业必须严格执行停电、验电、____、挂牌封线的作业流程，其中验电应使用对应电压等级的合格验电器，确认无电后方可开展后续操作。13.城轨降压变电所的低压配电电压等级为AC380V/220V，其中动力设备配电采用____V三相交流电，照明及小容量单相负荷采用220V供电。14.地下车站疏散应急照明属于一级负荷，按照《地铁设计防火标准》要求，其备用电源连续供电时间不应小于____min，电源切换时间不应大于1.5s。15.电力监控系统（SCADA）具备遥控、遥信、遥测、____四类核心功能，可实现供电系统的远程集中调度与实时状态监测。16.柔性架空接触网的锚段关节主要实现接触网的机械分段与电分段，按照功能可分为非绝缘锚段关节和____锚段关节两类。17.CTAH120型铜银合金接触线标称截面积为120mm²，当接触线因磨耗剩余厚度小于____mm时，必须进行更换，避免发生断线事故。18.杂散电流的腐蚀本质为____腐蚀，当走行轨泄漏电流流入结构钢筋或地下金属管线时，电流流出部位会发生金属氧化损耗。19.直流牵引系统中，逆流保护安装于整流机组直流出口处，核心作用是防止直流侧电流反向流入整流机组，避免____设备因反向过流损坏。20.城轨供电系统的接地方式按功能可分为工作接地、保护接地、____、防雷接地四类，各类接地共用综合接地网时，接地电阻不应大于____Ω。二、单项选择题（共15题，每题2分，总计30分）1.国内城市轨道交通集中式供电方案中，主变电所的常用进线电压等级为（）。A.10kVB.35kVC.110kVD.220kV2.依据GB/T10411《城市轨道交通直流牵引供电系统》，DC1500V牵引供电系统的最高允许持续电压为（）。A.1650VB.1800VC.1950VD.2000V3.以下直流牵引保护中，属于设备绝缘故障主保护的是（）。A.大电流脱扣保护B.电流增量保护C.框架泄漏保护D.过负荷保护4.以下供电负荷中，属于三级负荷的是（）。A.车站排烟风机B.信号系统电源C.应急照明D.商铺广告照明5.柔性架空接触网中，用于承受接触网纵向张力、实现接触网下锚的部件是（）。A.定位器B.补偿装置C.吊弦D.电连接6.杂散电流防护的根本性措施是（）。A.增大走行轨纵向电阻，减小轨地过渡电阻B.减小走行轨纵向电阻，增大轨地过渡电阻C.对结构钢筋施加外加电流阴极保护D.在轨道上加装排流柜直接将杂散电流引回变电所7.刚性架空接触网的核心承流部件是（），接触线通过紧固件镶嵌在该部件上，无需承力索悬挂。A.汇流排B.定位管C.腕臂D.绝缘子8.当牵引变电所一台整流机组故障退出运行时，另一台整流机组应能承担该所（）的牵引负荷，保障正常运营。A.50%B.70%C.100%D.150%9.接触网作业中，接触线距轨面的高度简称为导高，DC1500V车辆段场柔性接触网的标准导高为（），满足工程车与作业车辆的通行需求。A.4040mmB.4400mmC.5000mmD.5500mm10.以下关于第三轨供电系统的描述，错误的是（）。A.与架空接触网相比，第三轨系统景观性更好，对高架区段城市景观影响小B.第三轨系统必须加装绝缘防护罩，防止人员误碰带电体C.第三轨系统的供电电压更高，供电距离远大于DC1500V架空接触网D.第三轨系统的受流器安装在车辆转向架上，通过滑动接触取流11.降压变电所两台配电变压器正常分列运行时，单台变压器的负载率宜控制在（），确保一台故障退出时，另一台可承载全部一、二级负荷。A.30%以下B.60%~70%C.90%以上D.100%12.轨道电位限制装置正常运行时处于（）状态，仅当轨道电位超过阈值时触发动作。A.分闸B.合闸C.半导通D.短路13.以下接触网部件中，用于实现不同锚段之间的电气连接、保障电流通畅的是（）。A.吊弦B.定位器C.电连接D.绝缘子14.24脉波整流机组与12脉波整流机组相比，核心优势是（）。A.输出电压更高B.谐波含量更低C.设备体积更小D.投资成本更低15.接触网停电作业时，接地线的安装顺序为（），拆除顺序相反。A.先接接地端，后接接触网导体侧B.先接接触网侧，后接接地端C.无固定顺序要求D.两相同时接三、多项选择题（共10题，每题2分，总计20分，多选、少选、错选均不得分）1.城市轨道交通外部电源的供电方案包括（）。A.集中式供电B.分散式供电C.混合式供电D.独立式供电2.直流牵引网的组成部分包括（）。A.馈电电缆B.接触线（接触轨）C.走行轨D.回流线3.直流牵引馈线的常规保护配置包括（）。A.大电流脱扣保护B.电流变化率（di/dt）及电流增量（ΔI）保护C.框架泄漏保护D.逆流保护4.杂散电流的主要危害包括（）。A.腐蚀隧道结构钢筋、周边地下金属管线B.导致轨道电位异常升高，威胁人身安全C.引起框架泄漏保护误动，影响供电可靠性D.干扰沿线弱电系统通信信号5.以下属于一级负荷的有（）。A.信号、通信系统电源B.应急照明、排烟风机C.屏蔽门、FAS/BAS系统电源D.商铺照明、冷水机组6.柔性架空接触网的腕臂支持装置的作用包括（）。A.固定接触悬挂的空间位置B.传递接触网的机械荷载至支柱C.承受接触网的全部纵向张力D.保证接触线拉出值符合设计要求7.再生制动能量吸收装置中，属于储能型技术路线的有（）。A.电阻耗能型B.超级电容储能型C.飞轮储能型D.逆变回馈型8.以下关于SCADA系统功能的描述，正确的有（）。A.可远程采集变电所开关位置、电压、电流、功率等实时数据B.可远程遥控开关分合闸操作，实现供电调度远程操作C.可实现故障事件记录、历史数据查询与报表生成D.可直接替代现场继电保护装置动作切除故障9.框架泄漏保护的构成元件包括（）。A.电流元件B.电压元件C.温度元件D.振动元件10.接触网日常运维的检测内容包括（）。A.接触线导高、拉出值B.接触线磨耗值C.绝缘子污秽及绝缘性能D.零部件紧固状态四、判断题（共15题，每题1分，总计15分，正确打√，错误打×）1.城市轨道交通牵引供电系统采用工频交流制式，可直接将城市电网交流电供给列车使用，无需整流变换。（）2.DC1500V架空接触网系统的牵引变电所供电间距普遍大于DC750V第三轨系统。（）3.框架泄漏保护动作后，仅需跳开本所故障馈线开关，即可快速恢复供电。（）4.杂散电流防护中，可利用隧道结构钢筋作为直流牵引的正常回流通路，减少电缆投资。（）5.刚性接触网无承力索与弹性吊弦，整体弹性较柔性链形悬挂差，运行速度一般不超过120km/h。（）6.牵引整流机组采用多脉波整流的主要目的是提高直流输出电压等级，满足牵引供电要求。（）7.接触线拉出值设置的核心目的是使受电弓滑板均匀磨耗，避免接触线在滑板同一位置长期摩擦造成局部磨耗过快。（）8.三级负荷在供电系统故障、供电能力不足时，可直接切除，无需提前通知用户。（）9.走行轨对地电位越高，杂散电流泄漏量越小，对结构的腐蚀风险越低。（）10.牵引变电所综合接地网的接地电阻不应大于1Ω，满足各类接地的功能要求。（）11.第三轨供电系统的接触轨安装在走行轨侧面，带电部分完全被防护罩覆盖，人员无触电风险，检修时无需停电。（）12.接触网作业中，验电确认无电后，应在作业区段两端挂设接地线，防止突然来电造成人员伤害。（）13.两台配电变压器分列运行的降压变电所，低压母线分段开关正常处于分闸位置，当一台变压器退出时，分段开关自动合闸，由另一台变压器供电。（）14.排流柜是杂散电流防护的核心设备，正常运行时排流柜应长期处于合闸排流状态，将所有杂散电流直接引回变电所负极。（）15.架空接触网的绝缘子主要作用是实现带电部件与接地部件之间的电气绝缘，同时传递机械荷载。（）五、简答题（共5题，每题8分，总计40分）1.简述城市轨道交通三种外部电源供电方案的核心特点及适用场景。2.简述直流牵引系统框架泄漏保护的作用、构成及动作逻辑。3.简述杂散电流的产生机理、主要危害及核心防护措施。4.简述柔性架空接触网的基本组成及各部分的核心作用。5.简述城轨供电系统三级电力负荷的划分标准及供电要求。六、综合分析题（共2题，每题15分，总计30分）1.某城市地铁正线采用DC1500V刚性接触网供电，牵引变电所采用24脉波整流机组，直流侧为单母线分段接线，正常情况下双边供电。某日运营高峰时段，甲牵引变电所向乙牵引变电所方向供电的212直流馈线大电流脱扣保护动作，同时乙牵引变电所向甲所方向供电的214直流馈线大电流脱扣保护动作，两个开关之间的接触网区段失电，导致该区段内2列列车迫停。请结合上述场景回答以下问题：（1）该故障最可能的故障类型是什么？故障点的位置特征是什么？（2）故障发生后，供电调度的标准应急处置流程是什么？（3）为防范此类故障发生，日常运维应重点排查哪些接触网隐患？2.某地下两层岛式车站设置1座降压变电所，负责全站动力照明负荷供电，经统计，车站一级负荷总容量为1260kW，二级负荷总容量为820kW，三级负荷总容量为1480kW。请结合供电设计规范回答以下问题：（1）该降压变电所的变压器配置有哪些要求？（2）正常运行时两台变压器分列运行，单台变压器的容量选择及负载率控制应满足什么要求？（3）若其中一台变压器因故障退出运行，剩余一台变压器的供电范围是什么？负荷切除原则是什么？参考答案一、填空题答案1.降压变电所、动力照明供电系统、杂散电流防护系统2.DC1500V、2~33.24、谐波4.柔性链形悬挂、刚性悬挂5.0.015、156.4040、使受电弓滑板均匀磨耗，避免局部磨耗过快7.di/dt（电流变化率）、框架泄漏8.DC909.一级、三级10.下接触式11.逆变回馈型、逆变回馈型12.挂设接地线13.38014.9015.遥调16.绝缘17.7.318.电化学19.整流20.屏蔽接地、1二、单项选择题答案1.C2.B3.C4.D5.B6.B7.A8.C9.C10.C11.B12.A13.C14.B15.A三、多项选择题答案1.ABC2.ABCD3.ABCD4.ABCD5.ABC6.ABD7.BC8.ABC9.AB10.ABCD四、判断题答案1.×2.√3.×4.×5.√6.×7.√8.√9.×10.√11.×12.√13.√14.×15.√五、简答题答案1.（1）集中式供电：沿城轨线路建设专用主变电所，从城市电网引入110kV（或220kV）高压电源，经主变电所降压为35kV（或33kV）中压电能，再通过环网电缆分配给沿线各牵引变电所、降压变电所。特点是供电可靠性高，调度管理独立，与城市电网接口少，电能质量易管控，但主变电所投资规模大，建设周期长。适用于线路里程长、沿线城市电网变电站资源不足、对供电独立性要求高的大运量城轨线路。（2）分散式供电：不设专用主变电所，沿线各牵引、降压变电所直接从城市电网引入10kV中压电源，通过中压环网实现相邻所之间的电源备用。特点是无需建设主变电所，初期投资低，建设周期短，但与城市电网接口多，调度协调难度大，供电可靠性受城市电网影响较大。适用于线路里程较短、沿线城市电网10kV电源点充足、城市电网供电可靠性高的中小运量线路。（3）混合式供电：结合集中式与分散式的特点，部分区段建设主变电所集中供电，部分区段直接从城市电网引中压电源分散供电。特点是供电方案灵活，可结合沿线电网资源优化配置，兼顾可靠性与经济性，适用于线路路径复杂、沿线电网资源分布不均的城轨线路。2.（1）作用：当直流牵引供电系统的开关柜、整流器、直流母线等设备绝缘损坏，导致带电导体与设备金属框架（外壳）搭接时，快速切断故障电源，防止设备外壳带高压电造成人员触电、设备烧毁事故，同时避免故障扩大引发直流系统短路。（2）构成：框架泄漏保护由电流检测元件和电压检测元件两部分组成：电流元件安装在设备框架的专用接地引下线上，检测框架对地的泄漏电流值；电压元件检测设备框架与大地之间的电位差。（3）动作逻辑：①当电流元件（整定值一般为15~20A）与电压元件（整定值一般为DC90V）同时动作时，判定为直流设备内部绝缘击穿故障，保护瞬时动作：跳开本所整流机组交流侧高压开关、直流进线开关、所有直流馈线开关，同时联跳相邻牵引变电所对应供电臂的直流馈线开关，闭锁重合闸，防止故障点再次送电；②当仅电压元件动作、电流元件未动作时，判定为轨道电位异常升高导致的框架电位超限，保护发出告警信号，同时联动轨道电位限制装置合闸，不触发开关跳闸，提醒运维人员排查轨地电位异常原因。3.（1）产生机理：城轨直流牵引供电系统采用走行轨作为负极回流通路，由于走行轨自身存在纵向电阻，且走行轨与大地（结构主体）之间无法做到完全绝缘，牵引回流过程中会有部分电流从走行轨泄漏到周边的土壤、结构钢筋、地下金属管线中，再通过结构或大地流回牵引变电所负极，这部分泄漏的电流即为杂散电流。（2）主要危害：①电化学腐蚀：杂散电流从金属导体流出的部位会发生阳极氧化反应，导致隧道结构钢筋、沿线地下燃气、给排水管线发生腐蚀，长期作用会造成结构强度下降、管线穿孔泄漏；②轨道电位升高：杂散电流泄漏增大会导致走行轨对地电位异常升高，威胁轨道区域作业人员及乘客的人身安全；③保护误动：轨道电位过高或杂散电流异常会触发框架泄漏保护、轨道电位限制装置误动作，导致供电中断，影响运营；④电磁干扰：杂散电流会在周边形成交变磁场，干扰沿线通信、信号等弱电系统的正常工作。（3）核心防护措施：①源头控制：减小走行轨纵向电阻（采用长钢轨、无缝焊接接头、增设轨端均流线），增大走行轨与结构地之间的过渡电阻（采用绝缘轨垫、绝缘轨枕、定期清洁轨道区域避免积水积污），从源头减少杂散电流泄漏；②路径堵截：设置专用回流线，缩短回流路径，降低钢轨电位；对隧道结构钢筋进行电气连通，形成等电位法拉第笼，阻隔杂散电流向外扩散；③排流防护：在牵引变电所设置智能排流柜，当结构钢筋电位超标时，将结构中的杂散电流通过排流柜引回变电所负极，避免电流向外扩散腐蚀外部管线；④监测防护：设置杂散电流实时监测系统，动态监测钢轨电位、轨地过渡电阻、结构钢筋极化电位，及时发现绝缘薄弱点。4.柔性架空接触网主要由接触悬挂部分、支持装置、定位装置、支柱与基础、下锚补偿装置五部分组成，各部分作用如下：①接触悬挂部分：包括接触线、承力索、吊弦、电连接等，是直接向列车受电弓传输电能的核心部件，其中接触线与受电弓直接滑动接触取流，承力索通过吊弦悬挂接触线、改善接触悬挂弹性，吊弦用于调整接触线导高、保证接触线高度平顺，电连接实现不同部件之间的电气连通、避免机械导流造成烧蚀；②支持装置：包括腕臂、绝缘子、水平拉杆等，用于将接触悬挂的荷载传递给支柱，同时保证接触悬挂与支柱之间的绝缘距离；③定位装置：包括定位管、定位器、定位支座等，用于固定接触线的横向位置，保证接触线拉出值符合设计要求，防止接触线发生风偏或脱弓，确保受电弓可靠取流；④支柱与基础：是接触网的承重结构，用于承受接触悬挂、支持装置的全部机械荷载，将荷载传递给大地，保证接触网结构稳定；⑤下锚补偿装置：包括坠砣、补偿滑轮、下锚绝缘子等，安装在接触网锚段两端，用于自动补偿接触线、承力索因温度变化产生的伸缩量，保持接触网张力恒定，避免出现驰度过大或断线故障。5.城轨电力负荷按照供电可靠性要求、中断供电造成的影响程度分为三级，供电要求分别为：①一级负荷：指中断供电将造成人身伤亡、重大设备损坏、影响列车运行秩序、造成重大社会影响的负荷，包括信号、通信、FAS/BAS系统、应急照明、排烟风机、屏蔽门、牵引变电所操作电源、疏散用自动扶梯等。供电要求：必须采用双电源双回路供电，两个电源来自不同的母线分段，当一个电源故障时另一个电源不应同时损坏，且在负荷末端设置双电源自动切换装置，切换时间满足负荷允许的中断要求，保证供电连续性。②二级负荷：指中断供电将造成车站运营秩序混乱、影响乘客服务质量，但不会直接危及运营安全的负荷，包括车站公共区工作照明、普通通风风机、非疏散用自动扶梯、排污泵等。供电要求：采用双回路供电，两个电源可来自同一段母线的不同回路，当一个电源故障时可通过手动或自动切换恢复供电，无需末端切换，允许短时间停电。③三级负荷：指中断供电不会影响运营安全与核心服务质量的负荷，包括商铺用电、广告照明、冷水机组、清洁设备电源等。供电要求：采用单回路供电即可，当供电系统故障、供电能力不足时，可直接切除三级负荷，优先保障一、二级负荷供电，待系统供电恢复后再逐步恢复三级负荷供电。六、综合分析题答案1.（1）故障类型：该故障属于两个牵引变电所供电臂之间的接触网永久性金属性短路故障；故障点位置特征为：故障点位于甲所212馈线与乙所214馈线共同供电的双边供电区段内，故障点处存在接触线与接地体直接搭接的缺陷，常见形式包括接触线断线落地、绝缘部件击穿、异物侵限搭接接触线与接地结构、汇流排部件脱落接地等。由于短路电流回路同时经过两个牵引变电所的馈线开关，因此两侧开关均触发大电流脱扣保护动作，导致区段全停。（2）供电调度应急处置流程：①接到保护动作报警后，第一时间确认故障开关动作信息、故障区段范围，立即通报行车调度扣停开往故障区段的列车，告知迫停列车司机严禁擅自升弓或进入轨道区域；②通过SCADA系统调取故障电流幅值、保护动作时序，初步判断故障性质，确认故障区段无作业人员、列车受电弓全部降下后，先尝试通过倒闸操作隔离故障区段，对非故障区域采用单边供电方式恢复送电，缩小停电范围；③立即向接触网运维班组派发抢修工单，明确故障范围、故障特征，要求人员携带抢修工器具、照明设备赶赴现场；④运维人员到达现场后，严格按停电作业流程办理工作票，验电、挂设接地线后开展步行巡查，精准查找故障点；⑤故障抢修过程中，调度实时掌握抢修进度，及时协调跨专业配合事项；⑥故障处理完毕后，经现场人员确认接触网参数符合要求、具备送电条件后，拆除所有安全措施，按照调度命令逐段恢复接触网供电，确认电压正常、开关无跳闸后，通报行车调度逐步恢复列车运行，同步做好故障过程记录与根因分析。（3）日常运维重点排查隐患：①定期检测接触线磨耗值，重点检查锚段关节、线岔、汇流排接头、分段绝缘器等磨耗集中部位，发现接触线残厚超标、存在硬点或损伤及时处理，防止接触线断线；②定期检查刚性接触网汇流排接头、定位线夹、螺栓等部件的紧固力矩，防止部件松动脱落造成接地短