第1讲 电气化铁路概述.ppt

两个特点 电气化铁路及接触网技术主讲人董昭德西南交通大学电气工程学院2011 7 13 讲座内容 1电气化轨道交通概述2接触网的结构与设备 联系电话 8760073813388185708电气馆3428 第1讲电气化铁道交通概述 1 1电气化轨道交通的起源与发展1 2我国电气化铁路的起源与发展1 3电气化铁路的基本组成1 4接触网的类别与特点 1 1 电气化轨道交通的起源与发展 基本参数 线路 轨距1m 全长300m 椭圆形 电力机车 2 2kW直流电机 总重945kg 供电制式 外部DC150V第三轨供电 编组 3节敞开式 客车车箱 每节 车箱 可乘坐6人 最高时速 13km 世界上第一条电气化轨道交通诞生于1879年德国柏林世博会 地铁大都市市内交通构思英国律师查尔斯 皮尔逊1843第1条地铁1863年英国轮敦6 5km1893年实现电气化 轻轨大都市市内交通出现1881年德国柏林世博会有轨电车第1条有轨电车1888年美国费吉尼亚洲里磁门德市磁浮交通城际间轨道运输构思德国赫尔曼 肯佩尔电磁浮原理磁悬浮原理 电磁悬浮 EMS 和电动悬浮 EDS 第1条商业运营线路中国上海30km虹桥机场至浦东电气化铁路城际间旅客高速运输长大干线货物运输1881柏林近效2 45kmDC180V供电三轨供电四轨回流1881法国巴黎国际电工展览会500m架空导线供电1893瑞典斯德哥尔摩以北效区11kmDC550V电气化铁路1901德国实现高压交流低频 AC15KV 16 7Hz 供电1953法国实现高压交流工频 AC25KV 50Hz 供电 1 1 电气化轨道交通的起源与发展 统计至10年底43个国家和地区 330座城市拥有地下铁 线路总长超过8000km 1 1 电气化轨道交通的起源与发展 世界几大著明地铁系统 伦敦地铁 1863 12条线路 408km 日客流量250万 年运量8 15亿 巴黎地铁 1900 19条线路 315km 日客流量330万 年运量12亿 纽约地铁 1904 27条线路 443 2km 日客流量420万 年运量15亿 东京地铁 1927 12条线路 230 3km 日客流量690万 年运量25亿 莫斯科地铁 1935 9条线路 243 6km 日客流量800万 年运量26亿 世界电气化铁路的基本情况 铁路1825年英国电气化铁路1879年德国至今132年目前68个国家和地区拥有电气化铁路总里程 25 8566万km平均电化率 22 5 运量百分比 50 以上 发展高潮 第一次高潮 60 70年代以苏联 日本 西欧各国等工业发达国家为代表第二次高潮 80 90年代以中国 印度 南非 巴西等发展中国家为代表第三次高潮 现在 中国 1 1 电气化轨道交通的起源与发展 数据截止至2005年底 1 2中国电气化铁路的起步与发展 1949年在西南交通大学成立电气工程学院 1953年11月开始设计 1957年10月开始筹建 1958年6月开始动工 1961年8月15日开通 第一条电气化铁路 宝鸡 凤州93公里 截止至2010年年底 约3万公里 居世界第二 俄罗斯44526 德国 21102 电气化铁道学科诞生两个院士 中国电气化铁路的发展阶段 第一阶段 1953 1961起步阶段 第二阶段 1968 1980恢复建设阶段 第三阶段 1981 2000快速发展阶段 第四阶段 2001 2005高速起步阶段 第五阶段 2006 2020高速快速发展 1 2中国电气化铁路的起步与发展 中国电气化铁路的发展阶段 1 起步阶段 1953 1961 中国第一条电气化铁路宝凤电气化铁路 技术参数 线路 2个马蹄形 1个 8 字形 3层重叠 全长91km 高差 817m 最长隧道 2360m 线路坡度 30 0 供电制式 1954年 DC3000V 1957年 工频单相AC25kV 为我国电气化铁路的发展打下了良好的技术基础 中国电气化铁路发展阶段 2 恢复发展阶段 1968 1980 由于历史原因 修建完宝凤线后 我国电气化铁路进入停滞阶段 到1968年12月以宝成线的广元 马角坝区段电气化开始动工为标志 我国电气化铁路建设进入恢复发展和建设阶段 主建线路 宝成 1968 阳安 1973 襄渝 1975 石太 1978 宝天 1979 成资 1980 总里程 1679 6km 电化率 3 28 运量2 6 特点 1分段进行 先建广 马 马 绵 后建广 凤 最后绵 成 1975 7 1我国第一条干线铁路宝成铁路 676km 全线贯通 2地形复杂地区采用电力牵引 60中期 3内电并举 以电为主 1977 4机电投资占总投资的比例为26 左右 接触网仅占电化主体工程投资的15 标准低 弓网故障多 5对弓网关系认识不足 中国电气化铁路发展阶段 2 恢复发展阶段 1968 1980 中国电气化铁路发展阶段 3 快速发展阶段1981 2000 特点 1引进外资和技术 2建设速度加快 由平均每年500km增至1000km 3注重相关技术攻关 4涉足准高速和高速领域 5自主开发力度不够 无指导性综合发展规划 新建设里程 六 五 期间 2507 6km 七 五 期间 2664 5km 八 五 期间 3012 2km 九 五 期间 5549 52km 初步涉及高速铁路 建成广深准高速电气化铁路 中国电气化铁路发展阶段 4 高速起步阶段2001 2005 1995年 起步铁科环线试验 1998年 运营广深线准高速1602003年 完全自主知识产权 秦沈客专 试验3252006年 胶济线 运营250双层集装线客运专线2008年 京津 西门子主持 试验374 运营3502009年底 2010年初 武广 郑西客专 3502010年9月28日沪杭线416 63502011年2月23日沪杭试验段486 1km h中国五年时间走过发达国家40年的发展路程 成为世界高铁第一大国 2012实现四纵四横 达到16000公里 95 省会城市 50万以上的大城市与高铁有关 比世界所有国家的高铁总和还多 5 中国高铁的规划 五纵六横八连线 四纵四横 一中国高铁的发展概况 5 中国高铁的规划 近中期 2010 2040 五纵六横八连线将全国主要省市区连接起来 形成国家网络大框架 长远期 2040 2070 八纵到2070 最迟2100年 实现东部加密 西部成网 网络全国主要城市和旅游景点 使西部地区主要城市可通达任何沿海省区 国内客运主要依靠高速铁路和高速公路 一中国高铁的发展概况 1五纵 哈沪线 设14个停车站 京沪线 设12个停车站 京港线 设17个停车站 集 宁 昆 明 线 设20个车站 西 安 湛 江 线 设17个车站 六横 沈 阳 兰 州 线 设20个站 青 岛 银 川 线 设14个站 盐 城 西 宁 线 设17个站 沪蓉线 设15个站 该线向东南可经粟阳 湖州 杭州 绍兴 宁波 向东可沿江北经扬州 泰州至南通 沪昆线 设24个车站 沪南 宁 线 设23个车站 八连线 津唐线 天津 唐山 开河线 开封东 菏泽 东平 济南西 滨州 东营北 河口 宁南线 南京 扬州 泰州 南通 宁宁线 南京 粟阳 湖州 杭州 绍兴 宁波 金温线 金华 丽水 温州 汉福线 武汉 黄石西 武穴 江南 九江 县 德安 南昌南 抚州 邵武 南平 福州 南厦线 南平 三明 大田 厦门 同安 衡南线 衡阳 祁东 永州 全州 桂林 柳州 来宾 宾阳 南宁 一中国高铁的发展概况 远期八纵 新哈沪线 哈尔滨 长春 沈阳 大连 烟台 青岛 连云港 海州 上海 向东北延伸至抚远中俄边界 仍称哈沪线 京沪线 北京 天津 沧州 德州 济南西 济宁 徐州 蚌埠 南京 无锡 上海 浦东机场 大京港线 由京港线向北延伸而成 北京 首都机场 承德 赤峰 通辽 白城 齐齐哈尔 嫩江 黑河 一中国高铁的发展概况 远期八纵 济茂线 济南 菏泽 开封 郑州 平顶山 南阳 襄樊 荆州 武夷山 吉首 怀化 桂林 柳州 贵港 玉林 茂名 新集昆线 集宁 大同 太原南 韩城 西安 汉中 成都 西昌 昆明 向北延伸至二连浩特 向南经个旧到河口 徐三线 徐州 合肥 安庆 景德镇 鹰潭 赣州 河源 九龙 珠海 阳江 湛江 海口 三亚 太温线 太原 长治 焦作 郑州 周口东 阜阳 合肥 巢湖 铜陵 黄山 千岛湖 金华 温州 包湛线 西安 安康 万源 达州 华莹 重庆 遵义 贵阳 都匀 独山 南丹 河池西 马山北 南宁 钦州 北海 湛江 向北延伸 西安 铜川 黄陵 延安 靖边 榆林 鄂尔多斯 包头 一中国高铁的发展概况 1 电化总里程6万公里 电化率50 电化复线率80 承担总运量的80 2 京哈 京广 京沪 陆桥 沪汉蓉 沪昆全部实现电化 八纵八横 中有12条实现电化 客运专线达1 2万公里 3 主要长大干线运行速度在160km h 200km h以上 主要繁忙干线的货车载重量均在5000t以上 大秦和塑黄线实现2万吨重载运输 4 大大提高装备国产化率 技术自创能力 电化理论水平 中国电气化铁路发展阶段 5 发展目标 中国各时期电气化铁路建设图 1电气化轨道交通的优点电气化轨道交通是以电能作为牵引动力的一种交通运输形式 它具有牵引功率大 能源综合利用率高 劳动生产率高 不污染空气 便于实现自动化控制 能促进沿线地区电力工业发展的特点 已成为铁路运输现代化的标志 2电气化轨道交通的基本组成电气化轨道交通由电力牵引系统 工务线路系统 电务信号与通讯系统组成 电力牵引系统由牵引供电系统和电动机车及其机务系统组成 牵引供电系统由牵引变电所和牵引网两大部分 牵引变电所 牵引网 电动机车称作电气化轨道交通的三大元件 1 3电气化铁路的基本组成 电力系统对电气化铁道的供电 1 3电气化铁路的基本组成 牵引供电系统的基本组成 三大元件 变电所 接触网 电力机车 1 3电气化铁道的基本组成 变电所 牵引变电所由牵引变压器 高压断路器等一次设备和用于监控的二次设备组成 其主要作用是将电力系统送来的三相高压电变换为适合电力机车使用的电能 并降低电力牵引负荷对电力系统的不良影响 1 3电气化铁道的基本组成 变电所的一次设备 一次设备是指高压侧的设备 主要用于电能的接收 转换 电路的分合以及过电压保护 主要有 用于将电压升高或降低的电力变压器 它是变电所的中心设备 如果主变压器产生故障 变电所就需投入备用变压器 用于接通和开断电路的高压开关设备 包括 断路器 隔离开关 熔断器 接触器等 用于限制故障电流和防御过电压的电抗器 避雷器等 用于传输电能的母线 电缆等载流导体 1 3电气化铁道的基本组成 变电所二次设备 二次设备是用于监控 调度 测量 保护一次设备的设备 主要有 用于迅速反应故障或不正常工作状态 作用于开关电器 切除故障 或作用于信号装置发出警报信号的继电保护装置 降低电路中的电压和电流 为测量仪表和继电保护装置提供相关信息的电压互感器和电流互感器 用于电力系统中保护设备和人员安全的接地装置 用于调整电压和无功补偿的电力电容器 静止补偿装置等 1 3电气化铁道的基本组成 2牵引网 牵引网包括馈电线 接触网 钢轨 回流线 大地回路 馈电线是连接牵引变电所和接触网的电力供给线 多为铜绞线