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电气化铁道的组成 1 目录 电气化铁道组成 3电力机车 4牵引变电所 14接触网 23 2 采用电力机车牵引列车运行的铁道称为电气化铁道 电力机车是牵引动力 机车本身不带能源 由外部供给电能 专门向电力机车供电的装置称为牵引供电装置 所以 电气化铁道是由电力机车 牵引供电装置和铁道线路三部分组成 电气化铁道的组成 3 一 电力机车 4 以我国自行设计的 韶山 型 SS1 电力机车为例 它是客货运两用的大功率机车 它由机械部分和电气设备部分组成 其机械部分主要由机车车体 车底架 走行部 车钩缓冲装置 制动装置等组成 其电气部分主要包括受电弓 主断路器 牵引变压器 转换硅机组 调压开关 整流硅机组 平波电抗器 牵引电动机和制动电阻等 电力机车 5 每台机车的顶部装有两套单臂受员弓 用来从接触网上取流 一般机车运行时 只升起一套 主断路器是用来接通或切断电力机车高压电路的 当主断路器发生短路及接地故障时 它能自动切断机车电源 是机车的主要保护装置 电力机车 6 牵引变压器的作用是把从接触网上取得的25kV高压电降低为牵引电动机适用的电压 这种变压器共有四个绕组 原边绕组接25kV高压电 三个副边绕组中牵引绕组向牵引电动机供电 励磁绕组向电动机励磁绕组提供励磁电流 辅助绕组用来给辅助设备供电 电力机车 7 转换硅机组能使机车平稳调压 使机车运行级从9位增加到33位 从而改善了机车的牵引性能 调节开关用来调节牵引变压器副边牵引绕组的输出电压 利用电压的变化来调整机车的运行速度 硅整流机组的作用是将变压器副边牵引绕组的交流电整成直流电 供给牵引电动机使用 电力机车 8 平波电抗器是一个电感元件 将它串接在牵引电动机电路中其作用是使用整流后的脉动电流波形变平缓 接触网上的25kV高压交流电经受电弓引入电力机车后 通过主断路器进入牵引变压器原边绕组 最后经轮对 钢轨 回流线路返回牵引变电所 牵引变压器副边绕组输出的低压交流电经整流硅机组整流 再经平波电抗器滤波后供给牵引电动机使用 牵引电动机受电转动再传动给轮对产生牵引力使机车运行 电力机车 9 电力机车受电弓是与接触线滑动磨擦取流的 受电弓顶部的滑板是与接触网接触的部分 滑板是用2mm厚的铝板冷而成 在滑板夹装有接触板条 接触板条直接与接触网接触和磨擦 以代替滑板的摩损 以便于更换 根据接触材质的不同 滑板上夹装的接触板条铜质 钢质的碳质几种 受电弓的最大工作范围为1250mm 1950mm 允许工作范围为950mm 1450mm 工作压力为70 10N 电力机车 10 电力机车 7 11 电力机车 8 12 电力机车 9 13 二 牵引变电所 14 牵引变电所 1 牵引变电所是电气化铁路供电系统的心脏 主要作用是将电力系统送来的110kV 或220kV 的三相交流电 变成25kV的单相交流电 送到接触网上 以供给电力机车使用 电压的变换是由牵引变压器 主变压器 完成的 牵引变压器是一种特殊的变压器 它要适应牵引负荷的巨大变化 又具有较大的过负荷能力 还要尽量减小单相牵引负荷对三相系统的不平衡影响 所以牵引变压器接线形式比较特殊 我国在BT供电方式区段早期多采用三相Y D11和单相V形接线两种形式 15 牵引变电所 2 三相式接线原理如下所示 其原边三相绕组连接成星形再接到电力系统中 二次边三相绕组接成三角形 三角形的一角与钢轨和大地相连 另两角分别接在两侧的接触网上 这种接线形式的变压器容量利用率低 仅为3 4 同时对电力系统造成不平衡影响 16 牵引变电所 3 b c 17 牵引变电所 4 单相V形接线采用两台单相变压器 原 次边绕组都连接成V形 也叫开口三角形 这种接线形式结构简单 容量利用率高 为100 但对电力系统的不平衡影响大 另外当一台变压器发生故障时 变电所内三相自用电中断 为克服牵引供电系统对电力系统的不平衡影响 近期采用了阻抗平衡牵引变压器 该变压器是在原三相YN D11接线的基础上通过阻抗匹配 实现三相 两相变换 当两臂负荷相等时 一次侧三相电流对称 其接线原理如下页所示 18 牵引变电所 5 19 牵引变电所 6 20 牵引变电所 7 上页两种变压器的接线方式有一共同特点 它们都能将两相位上互相垂直 大小相等的单相负荷转换成三相负荷 所以称为三相 两相变压器 斯科特接线变压器结构比较简单 但不宜用在中性点直接接地的电力系统中 对中性点直接接地的电力系统 宜采用较复杂的伍德桥接线 这种变压器原边三相绕组接成星形 中性点接地 次边为方向相反的两三角形绕组 对接成菱形 菱形的两对顶角间的电压是相位上互相垂直的两个电压 但为两个电位的幅值相差 3倍 为了使输出两上幅值相等的电压 在短对顶角侧专门设置了一台单相自耦升压变压器 伍德桥接线的不足之处是B座输出经过两次变换 所以电压损失和电能损失都较大 其接线方式也复杂 21 牵引变电所 8 为使接触网末端电压不致过低 保证电力机车正常运行 牵引变电所的距离不宜过长 但也不宜过短 否则不经济 一般单线电气化铁路牵引变电所间距为50 60km 复线区段更短些 若采用AT供电方式 因供电电压提高了一倍 所以牵引变电所的间距可加大到80 120km 为了确保牵引供电系统内各电气设备正常运行 牵引变电所内装有各种测量 监视等仪表和各种续电保护装置 22 三 接触网 23 接触网 接触网是架设在铁路上空向电力机车供电的特殊形式的输电线路 牵引电所通过馈电线向接触网供电