本书是普通高等教育“十二五”规划教材。系统地介绍轨道交通牵引供变电技术的基本理论、设计计算和运行分析。主要内容有：轨道交通交、直流牵引供电系统装置与电气设备概论；高压电器与开关设备；交、直流牵引供变电电气主设备原理；电气主接线与配电装置；控制、信号、监测电路与操作电源；变电所自动化与通信；交、直流牵引变电所设计等。全书突出高速铁路和城轨交通电力牵引供变电系统的技术原理和工作特性。
贺威俊，西南交通大学电气工程学院博学教授，铁道电气化与自动化技术专家。长期从事铁道电气化与自动化学科的教育教学与科学研究工作，是中国铁道电气化与自动化技术的主要开拓者之一。主编了《电气化铁道供变电工程》等多部教科书，为我国铁道电气化与自动化技术的进步和发展做出了重要贡献。
目 录
绪 论 1
及时章 轨道交通牵引供变电装置与电气设备概论 14
及时节 交流电力牵引供变电装置及其功能 14
第二节 城市轨道交通直流电力牵引供变电装置及其功能 21
第三节 电力牵引供变电系统一次电气设备和监控设备简介 29
思考题与习题 30
第二章 高压电器与开关设备 31
及时节 高压电器的作用及分类 31
第二节 交、直流电弧的形成及熄弧原理与方法 32
第三节 断路器开断短路电流的工作状态及暂态分析 40
第四节 高压断路器的技术要求及基本参数 45
第五节 高压断路器的构造及工作原理 48
第六节 高压断路器的操动机构 66
第七节 熔断器、隔离开关及高压负荷开关 71
第八节 直流快速断路器 74
第九节 高压互感器 81
第十节 SF6全封闭组合电器(GIS) 101
第十一节 智能断路器简介 105
思考题与习题 107
第三章 牵引供变电电气主设备原理 109
及时节 交流电力牵引主变压器 109
第二节 牵引整流变压器与硅整流器结构和技术特性 118
第三节 12脉波整流机组整流电路及其工作特性 135
第四节 基于两套整流机组四组三相整流桥并联构成的等效24脉波整流电路 149
第五节 整流机组的负载特性及其运行技术指标 157
思考题与习题 169
第四章 电气主接线及其设计运行 171
及时节 电气主接线的功能、基本要求与设计原则 171
第二节 电气主接线的基本接线形式 173
第三节 牵引负荷侧电气主接线特点 179
第四节 交流牵引变电所和供电装置电气主接线 181
第五节 城轨交通主变电所、直流牵引变电所、降压变电所电气主接线 191
第六节 主接线的技术经济分析与比较 207
第七节 电气主接线与一次系统性分析 215
思考题与习题 228
第五章 高压配电装置 229
及时节 牵引变电所配电装置类型及对其基本要求 229
第二节 屋内配电装置 230
第三节 屋外配电装置 246
第四节 预装式变电所 253
思考题与习题 255
第六章 城市轨道交通直流牵引供电系统短路故障分析和常态运行下的杂散电流 257
及时节 直流牵引供电系统短路故障分析方法 257
第二节 直流暂态短路电流分析与计算 268
第三节 直流供电系统中杂散电流对金属物腐蚀机理 270
第四节 杂散电流分布基本原理及分析计算 272
第五节 杂散电流对金属物腐蚀的防护措施及监测 278
思考题与习题 282
第七章 城市轨道交通供电系统电能质量分析与列车再生能量利用 283
及时节 城市轨道交通供电系统牵引负荷谐波特点及其危害 283
第二节 谐波发射水平评估及抑制措施 284
第三节 无功功率补偿方式和补偿装置配置原则 288
第四节 全系统无功补偿装置构成及其容量计算与设计 291
第五节 列车再生制动能量吸收与利用 303
思考题与习题 306
第八章 供变电系统控制、信号系统及其自动化、数字化 307
及时节 控制方式和二次回路接线概述 307
第二节 高压开关传统控制、信号回路 314
第三节 传统中央信号系统 326
第四节 电气量测量系统与绝缘监测电路 330
第五节 交、直流自用电系统与操作电源 340
第六节 牵引变电所自动化系统 353
思考题与习题 364
第九章 轨道交通牵引变电所设计 365
及时节 牵引变电所设计概述 365
第二节 载流导体的发热和负载能力分析计算 365
第三节 短路故障时载流导体的发热和电动力计算 370
第四节 载流导体和电气设备选择的一般条件和短路计算点的确定 378
第五节 母线、电缆与支持绝缘子的选择 380
第六节 开关设备的选择 392
第七节 仪用互感器的选择 395
第八节 轨道交通牵引变电所电气主接线设计示例 402
思考题与习题 417
附录 常用导体、电气设备与测量表计技术数据 418
参考文献 432
为了对上述一次电气设备进行控制、监测和保护，以保障它们正常、安全运行的一些设备，常称为二次设备或二次系统。它们主要包括：
(1)仪用互感器。如电压互感器、电流互感器、直流电流互感器等。它们将一次电路的高电压、大电流变换为测量仪表、继电保护适用的量值。
(2)测量与电度表计。监测电流、电压、功率因数与有功功率、无功功率、电度的各种参数和电量、功率等。
(3)继电保护与自动装置。它们能迅速反映不正常和故障状态，从而自动切换电路、发信号或使断路器跳闸，切除故障线路或设备。
(4)直流系统设备。它们包括蓄电池组、充电硅整流机组、不停电电源装置等，用来供给控制、保护和事故照明的操作电源与直流用电。
随着微机技术的推广应用，在牵引变电所中采用多微机监控、保护综合自动化系统，以完成监测、控制、保护与通信等多种功能的数字化系统已引起国内外的广泛重视并逐步投入使用。
二次设备与一次电气设备的相应连接关系如图 1.6 所示(仅画出一半主回路的二次设备)。
将上述各种一次电气设备，按接受和分配、转换电能的要求和顺序连接成的总电气线路，称为电气主接线。主接线能表征牵引变电所或供电装置的功能，指导正确的操作、运行方式，并作为电气部分设计的依据。图1.6即为常见交流牵引变电所的主接线图。
思考题与习题
1. 工频(50 Hz 或 60 Hz)交流单相电力牵引与低频(Hz)交流单相电力牵引比较各有哪些优缺点？现代电力机车采用交流传动控制技术情况下，如何看待上述问题？
2. 工频交流单相电力牵引负荷(特别是高速电力牵引时)对电力系统将造成哪些主要影响，从外部供电方式、电压和牵引供电方式等方面应采取哪些措施以减轻这些影响。
3. 为何直流电力牵制在城市轨道交通中长期广泛地得到应用？它有哪些优点和缺点？
4. 城轨交通牵供变电系统各主要环节和装置的功能是什么。
5. 对地下装置的直流牵引变电所、降压变电所的电气设备、导线，从安全方面考虑应有哪些要求？与地面有何不同？
6. 针对我国发展铁路电气化高速客运和重载货运运量的实际情况，采用直流电力牵引的可行性如何？请说明理由。
7. 一次电气设备有哪些？二次设备有哪些？各有什么功能？
很快
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