本书是高等职业教育城市轨道交通供电技术专业教材。系统讲解城市轨道交通供电系统中各种类型变电所的功能结构、设施设备的结构原理、接线原理及其读图方法、运营维护要点等。全书包括系统认知、城市轨道交通供电系统变电所、干式变压器与整流机组、交流开关柜、直流开关柜、城市轨道交通杂散电流、二次接线、自用电系统、变电所事故处理等九章。
教育部文件《普通高等学校高等职业教育（专科）专业目录（2015年）》（教职成〔2015〕10号），新增“城市轨道交通供配电技术专业”，这是城市轨道交通迅猛发展的必然结果。
供电系统是城市轨道交通的动力源泉。本书遵照最新颁布的《城市轨道交通技术规范》（GB50490—2009）、《地铁设计规范》（GB50157—2013）等技术条文，结合相关设计院、工程局、地铁公司、生产厂家的技术资料、运营文件，以设备单元为载体，详细介绍城市轨道交通供电系统的主变电所、降压变电所、牵引降压混合变电所的组成、一次二次设备的结构、原理及运营要点。
本书共分十章：第一章介绍城市轨道交通、电力系统及其高压电气设备、城市轨道交通供电系统的概况；第二章介绍主变电所、降压变电所、牵引降压混合变电所的电气主接线、设备配置、运行方式以及中压环网结构与运行；第三章介绍干式变压器、整流机组的结构原理与运营维护；第四章以交流开关柜为对象，介绍开关柜的结构、开关柜中的断路器、隔离开关及互感器等的结构原理，以及高低压开关柜的操作、巡视、维护要点；第五章介绍直流开关柜的结构原理与维护；第六章介绍城轨交通变电所中的避雷器、电抗器等限流限压设备的结构原理、检修维护，讲解接地的基本概念及地铁变电所中的接地装置结构与维护要点；第七章从杂散电流的产生机理入手，分析杂散电流的腐蚀原理、危害性，详细讲述了杂散电流腐蚀防护的具体措施、杂散电流监测的原理与设备、杂散电流排流的原则与设备等；第八章介绍二次接线的基本知识，详细分析了城市轨道交通变电所中交流开关柜二次系统的结构、电路原理及读图方法；第九章介绍城市轨道交通变电所的交流、直流自用电系统以及应急照明电源系统的结构原理与维护；第十章介绍电力监控系统的结构与功能。
本书采用“问题导入—学习目标—内容讲解—复习思考”的体例格式，旨在引导读者学习，利于教师授课。本书可作为高等职业技术学院轨道交通类专业的教学用书，也可作为城市轨道交通行业职工培训以及技术人员参考用书。
本书由李学武担任主编，彭大明担任主审。编写分工如下：李学武编写第二章、第五章、第八章、第九章、附录，并负责全书统稿工作；陈莉编写第四章、第六章；岳梅编写第一章、第十章；宋延军编写第三章；杜庆彦编写第七章。
编写过程中，参阅了大量技术资料，这些资料主要来源于：郑州、上海、成都、广州、武汉等地铁公司；海南金盘电气有限公司、厦门ABB开关有限公司、上海西门子开关有限公司、镇江大全赛雪龙牵引电器有限公司、广州东芝白云电器设备有限公司、徐州中矿大传动与自动化有限公司；中铁第四勘察设计集团有限公司、中铁电化院；等等。在此一并致谢。
由于编者水平所限，书中难免存在不完善之处，请广大读者特别是从事轨道交通供电系统设计、施工和产品制造、维修工作的人员提出意见和建议。读者可以通过邮箱xuewu6981@163.com和编者共同探讨本书相关的技术问题。
编者
2016年6月
李学武，郑州铁路职业技术学院教师，副教授，城市轨道交通供电专业负责人。主要从事城市轨道交通供电课程的教学和工程实践。主讲的课程包括：城市轨道交通供电、城市轨道交通接触网、城市轨道交通继电保护、城市轨道交通供电综合自动化等。
第一章 系统认知 1
第一节 电力系统 1
第二节 高压电气设备 11
第三节 变配电所电气主接线 14
第四节 城市轨道交通系统 19
第五节 城市轨道交通供电系统 23
第二章 城市轨道交通供电系统变电所 32
第一节 主变电所 32
第二节 中压供电网络 39
第三节 降压变电所 45
第四节 牵引降压混合变电所 49
第三章 干式变压器与整流机组 53
第一节 干式变压器 53
第二节 牵引整流机组 58
第四章 交流开关柜 66
第一节 电弧理论 66
第二节 六氟化硫组合电器（GIS）概述 73
第三节 交流高、中压开关柜中的断路器 81
第四节 交流高、中压开关柜中的隔离开关 92
第五节 交流高、中压开关柜中的互感器 97
第六节 交流高、中压开关柜中的操动机构 111
第七节 交流高、中压开关柜的操作、巡视与维护 121
第八节 0.4 kV低压开关柜的操作、巡视与维护 125
第五章 直流开关柜 133
第一节 直流开关柜的结构与原理 133
第二节 直流馈线柜的操作、巡视与维护 139
第六章 限流限压与接地装置 144
第一节 避雷器的认识 144
第二节 避雷器的检修与维护 149
第三节 电抗器的认识 151
第四节 电抗器的维护 154
第五节 城轨交通供电系统的接地装置 155
第六节 城轨交通供电系统接地装置的维护 163
第七章 杂散电流 166
第一节 杂散电流的形成与危害 166
第二节 杂散电流防护、监测与排流 169
第八章 二次接线 179
第一节 二次接线概述 179
第二节 展开式原理图 183
第三节 安装接线图 185
第四节 控制电路概述 192
第五节 高压GIS组合电器断路器控制、信号电路 193
第六节 交流中压开关柜控制、信号电路 197
第七节 变电所信号系统概述 205
第九章 自用电系统 210
第一节 自用电系统概述 210
第二节 自用电交流屏 217
第三节 阀控式密封铅酸蓄电池（VRLA蓄电池） 220
第四节 高频开关直流操作电源系统 227
第五节 应急照明电源 234
第十章 电力监控 239
第一节 电力监控系统的概念及其硬件构成 239
第二节 电力监控系统功能 245
附录一 常用电气设备新旧文字符号对照表 250
附录二 电气设备常用图形符号 253
参考文献 259
1．简单单母线接线
当变配电所中进线回路数或者馈出线回路数较多时，需要采用有母线的电气主接线。设置汇流母线后，将各电源回路电能汇集起来，再分配到各个用电回路，以提高供电的可靠性和经济性。
如果电源回路和用电回路都通过断路器、隔离开关接在同一条母线上，则构成简单单母线接线，如图1.8所示。
这种接线的优点是接线简单，投资少；操作方便，容易扩建。缺点如下：
①检修母线或母线隔离开关，则全厂（所）停电。
②母线或母线隔离开关故障，则全厂（所）停电。
③检修进出线断路器，则该回路停电。
因此，这种接线只适用于小容量和用户对供电可靠性要求不高的发电厂或变电所中。当采用组合电器（开关柜）时，由于母线故障率和检修几率下降，也可采用这种简单单母线接线。为了克服以上缺点，可采用母线分段和加旁路母线的措施。
（a）多路用电负荷的简单单母线接线（b）多路进线电源的简单单母线接线
图1.8简单单母线接线
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