本書是高等職業教育城市軌道交通供電技術專業教材。系統講解城市軌道交通供電系統中各種類型變電所的功能結構、設施設備的結構原理、接線原理及其讀圖方法、運營維護要點等。全書包括系統認知、城市軌道交通供電系統變電所、干式變壓器與整流機組、交流開關柜、直流開關柜、城市軌道交通雜散電流、二次接線、自用電系統、變電所事故處理等九章。
教育部文件《普通高等學校高等職業教育（專科）專業目錄（2015年）》（教職成〔2015〕10號），新增“城市軌道交通供配電技術專業”，這是城市軌道交通迅猛發展的必然結果。
供電系統是城市軌道交通的動力源泉。本書遵照最新頒布的《城市軌道交通技術規范》（GB50490—2009）、《地鐵設計規范》（GB50157—2013）等技術條文，結合相關設計院、工程局、地鐵公司、生產廠家的技術資料、運營文件，以設備單元為載體，詳細介紹城市軌道交通供電系統的主變電所、降壓變電所、牽引降壓混合變電所的組成、一次二次設備的結構、原理及運營要點。
本書共分十章：第一章介紹城市軌道交通、電力系統及其高壓電氣設備、城市軌道交通供電系統的概況；第二章介紹主變電所、降壓變電所、牽引降壓混合變電所的電氣主接線、設備配置、運行方式以及中壓環網結構與運行；第三章介紹干式變壓器、整流機組的結構原理與運營維護；第四章以交流開關柜為對象，介紹開關柜的結構、開關柜中的斷路器、隔離開關及互感器等的結構原理，以及高低壓開關柜的操作、巡視、維護要點；第五章介紹直流開關柜的結構原理與維護；第六章介紹城軌交通變電所中的避雷器、電抗器等限流限壓設備的結構原理、檢修維護，講解接地的基本概念及地鐵變電所中的接地裝置結構與維護要點；第七章從雜散電流的產生機理入手，分析雜散電流的腐蝕原理、危害性，詳細講述了雜散電流腐蝕防護的具體措施、雜散電流監測的原理與設備、雜散電流排流的原則與設備等；第八章介紹二次接線的基本知識，詳細分析了城市軌道交通變電所中交流開關柜二次系統的結構、電路原理及讀圖方法；第九章介紹城市軌道交通變電所的交流、直流自用電系統以及應急照明電源系統的結構原理與維護；第十章介紹電力監控系統的結構與功能。
本書采用“問題導入—學習目標—內容講解—復習思考”的體例格式，旨在引導讀者學習，利于教師授課。本書可作為高等職業技術學院軌道交通類專業的教學用書，也可作為城市軌道交通行業職工培訓以及技術人員參考用書。
本書由李學武擔任主編，彭大明擔任主審。編寫分工如下：李學武編寫第二章、第五章、第八章、第九章、附錄，并負責全書統稿工作；陳莉編寫第四章、第六章；岳梅編寫第一章、第十章；宋延軍編寫第三章；杜慶彥編寫第七章。
編寫過程中，參閱了大量技術資料，這些資料主要來源于：鄭州、上海、成都、廣州、武漢等地鐵公司；海南金盤電氣有限公司、廈門ABB開關有限公司、上海西門子開關有限公司、鎮江大全賽雪龍牽引電器有限公司、廣州東芝白云電器設備有限公司、徐州中礦大傳動與自動化有限公司；中鐵第四勘察設計集團有限公司、中鐵電化院；等等。在此一并致謝。
由于編者水平所限，書中難免存在不完善之處，請廣大讀者特別是從事軌道交通供電系統設計、施工和產品制造、維修工作的人員提出意見和建議。讀者可以通過郵箱xuewu6981@163.com和編者共同探討本書相關的技術問題。
編者
2016年6月
李學武，鄭州鐵路職業技術學院教師，副教授，城市軌道交通供電專業負責人。主要從事城市軌道交通供電課程的教學和工程實踐。主講的課程包括：城市軌道交通供電、城市軌道交通接觸網、城市軌道交通繼電保護、城市軌道交通供電綜合自動化等。
第一章 系統認知 1
第一節 電力系統 1
第二節 高壓電氣設備 11
第三節 變配電所電氣主接線 14
第四節 城市軌道交通系統 19
第五節 城市軌道交通供電系統 23
第二章 城市軌道交通供電系統變電所 32
第一節 主變電所 32
第二節 中壓供電網絡 39
第三節 降壓變電所 45
第四節 牽引降壓混合變電所 49
第三章 干式變壓器與整流機組 53
第一節 干式變壓器 53
第二節 牽引整流機組 58
第四章 交流開關柜 66
第一節 電弧理論 66
第二節 六氟化硫組合電器（GIS）概述 73
第三節 交流高、中壓開關柜中的斷路器 81
第四節 交流高、中壓開關柜中的隔離開關 92
第五節 交流高、中壓開關柜中的互感器 97
第六節 交流高、中壓開關柜中的操動機構 111
第七節 交流高、中壓開關柜的操作、巡視與維護 121
第八節 0.4 kV低壓開關柜的操作、巡視與維護 125
第五章 直流開關柜 133
第一節 直流開關柜的結構與原理 133
第二節 直流饋線柜的操作、巡視與維護 139
第六章 限流限壓與接地裝置 144
第一節 避雷器的認識 144
第二節 避雷器的檢修與維護 149
第三節 電抗器的認識 151
第四節 電抗器的維護 154
第五節 城軌交通供電系統的接地裝置 155
第六節 城軌交通供電系統接地裝置的維護 163
第七章 雜散電流 166
第一節 雜散電流的形成與危害 166
第二節 雜散電流防護、監測與排流 169
第八章 二次接線 179
第一節 二次接線概述 179
第二節 展開式原理圖 183
第三節 安裝接線圖 185
第四節 控制電路概述 192
第五節 高壓GIS組合電器斷路器控制、信號電路 193
第六節 交流中壓開關柜控制、信號電路 197
第七節 變電所信號系統概述 205
第九章 自用電系統 210
第一節 自用電系統概述 210
第二節 自用電交流屏 217
第三節 閥控式密封鉛酸蓄電池（VRLA蓄電池） 220
第四節 高頻開關直流操作電源系統 227
第五節 應急照明電源 234
第十章 電力監控 239
第一節 電力監控系統的概念及其硬件構成 239
第二節 電力監控系統功能 245
附錄一 常用電氣設備新舊文字符號對照表 250
附錄二 電氣設備常用圖形符號 253
參考文獻 259
1．簡單單母線接線
當變配電所中進線回路數或者饋出線回路數較多時，需要采用有母線的電氣主接線。設置匯流母線后，將各電源回路電能匯集起來，再分配到各個用電回路，以提高供電的可靠性和經濟性。
如果電源回路和用電回路都通過斷路器、隔離開關接在同一條母線上，則構成簡單單母線接線，如圖1.8所示。
這種接線的優點是接線簡單，投資少；操作方便，容易擴建。缺點如下：
①檢修母線或母線隔離開關，則全廠（所）停電。
②母線或母線隔離開關故障，則全廠（所）停電。
③檢修進出線斷路器，則該回路停電。
因此，這種接線只適用于小容量和用戶對供電可靠性要求不高的發電廠或變電所中。當采用組合電器（開關柜）時，由于母線故障率和檢修幾率下降，也可采用這種簡單單母線接線。為了克服以上缺點，可采用母線分段和加旁路母線的措施。
（a）多路用電負荷的簡單單母線接線（b）多路進線電源的簡單單母線接線
圖1.8簡單單母線接線
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