高速铁路的牵引供电系统

,项目五高速铁路的牵引供电系统,认识牵引供电系统,主要内容,电气化铁道发展概况,1961年8月15日，我国第一条电气化铁路宝成铁路宝鸡至凤州段建成通车。初期主要局限在隧道多、坡度大的山区铁路。1980年底，全国共建成电气化铁路1676km，其发展十分缓慢。改革开放后，电气化铁路开始从山区向平原，由低标准的边远地区铁路向主要长干线、重载、高速发展。截至2014年底，铁路营业里程达11.2万公里，居世界第二，并昂首跨入高速时代，高速铁路里程达到1.5万公里，居世界第一，全路复线率、电气化率分别达到46%、54%。,1.低频单相交流制:少量国家-单相,直流制:主要用于城市轨道交通额定电压有1500V和750V,交流制:,2.工频单相交流制:50Hz，60Hz-单相，主要用于大运量、重载的铁路运输，额定电压为27.5kV，被广泛采用,3.三相交流制:淘汰,电气化铁道的电流制,现代电力牵引都以公用电网配电，实质上是取用经变换的单相电。在我国，矿山电力牵引、城市轨道交通都采用直流制，北京地铁750V直流供电电压，上海地铁1500V直流电压；干线电气化铁路都采用工频（50Hz），额定电压为27.5kV或227.5kV的单相交流制。,电气化铁路的优越性与存在的问题1.优越性：重载、快速、大容(运)量；节约能源、经济效益好；无污染2.存在的问题：对电力系统的负序、谐波等电能质量影响（若A、B、C三相的相位差依次滞后120，就是正序谐波，若A、B、C三相的相位差依次超前120，就是负序谐波。若A、B、C三相的相位相同，就是零序分量。）对外界的电磁干扰,将电能从电力系统传送到电力机车的电力设备总称为牵引供电系统。P153,牵引供电系统,一、牵引供电方式,1.直接供电方式：牵引变电所通过接触网直接向动车组供电，回流经钢轨及大地直接返回牵引变电所,优点：电路简单、设备少，施工方便缺点：空中产生强大磁场，对邻近的广播、信号造成较大干扰,2.BT供电方式在牵引供电系统中加装吸流变压器和回流线。,优点：增加回流线减少了干扰缺点：阻抗较大，造成很大的能力浪费。目前已很少使用,3.AT供电方式在牵引供电系统中并联自耦变压器,优点：有效减弱接触网的电磁干扰；又能适应高速、大功率的电力机车运行,AT供电方式与BT供电方式相比较1.AT供电电压高2.电磁干扰小3.适应大功率列车4.变电所间距加大，减少了变电所数量,二、牵引变电系统包括牵引变电所、分区所、开闭所P156,1.牵引变电所：将110KV（220KV）三相交流变换成27.5（或55）KV交流电供给电力牵引网和电力机车功能：接受三相电能；降压分配电能；减相以单相馈出给牵引网。p156,2.分区所：在牵引变电所中间设置处所，常用分相绝缘器断开，并设置开关。作用：1）单线牵引网，两相邻供电臂可单独或实现越区供电；2）双线牵引网，上、下行接触网并联，提高末端电压；3）缩小事故范围,3.开闭所主要是在较大的枢纽站、电力机务段设置。不进行电压转换，增加馈线数目，实现分线供电管理作用：方便线路牵引电的开关；缩小事故范围。,三、牵引供电系统的组成,电力系统与输电线为电气化铁道提供高压电源，其电压为110kV或220kV。电气化铁道的牵引负荷是一级负荷，故要求电源有足够的容量和较高的可靠度。（一级负荷是对供电连续性要求最高的负荷。）牵引变电所（电气化铁路供电系统心脏）将电力系统供应的电能转变为适于电力牵引及其供电方式的电能，其核心元件是牵引变压器，并设有备用。牵引网由馈（电）线、接触网、轨（地）、回流线等组成，是牵引供电网（回路），完成对电力机车的送电任务。,牵引网馈线:接在牵引变电所牵引母线和接触网之间的导线，即将电能由牵引变电所引向电气化铁路；接触网:是一种悬挂在轨道上方，沿轨道敷设的、和铁路轨顶保持一定距离的输电网。通过电动车组的受电弓和接触网的滑动接触，牵引电能就由接触网进入电动车组，从而驱动牵引电动机使列车运行。P162轨道:在无牵引供电的情形下只作为列车的导轨。在电力牵引时，轨道除仍具有导轨功能外，还需要完成电流的回流任务。因此，电力牵引的轨道，需要具有良好的导电性能。回流线:是连接轨道和牵引变电所的导线。通过回流线把轨道中的回路电流导入牵引变电所的主变压器。,四、接触网,接触网是在电气化铁道中，沿钢轨上空“之”字形架设的，供受电弓取流的高压输电线。接触网是铁路电气化工程的主构架，是沿铁路线上空架设的向电力机车供电的特殊形式的输电线路。其由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础几部分组成。接触悬挂的种类较多，一般根据其结构的不同分成简单接触悬挂和链形接触悬挂两大类。,承力索,接触网悬挂形式：简单接触悬挂、弹力接触悬挂和链形接触网悬挂。,简单接触悬挂：无连续承力索，结构简单，接触线驰度大，支柱间距离必须小，才能保证接触网的高度。弹力接触悬挂：将接触线通过三角形的跨接线与支持装置相连接。链形接触网悬挂：在接触线上方悬挂一根或两根承力索，承力索通过吊悬挂接触线。,承力索,接触线,辅助承力索,五、受电弓,受电弓：电力机车从接触网取得电能的电气设备，安装在机车或动车车顶上。通过与接触网导线的摩擦将电能转移给机车。P167（看书构造）受电弓可分单臂弓和双臂弓两种，均由滑板、上框架、下臂杆(双臂弓用下框架)、底架、升弓弹簧、传动气缸、支持绝缘子等部件组成。,受电弓,受电弓,工作原理,1.降弓：传动缸内压缩空气经受电弓缓冲阀迅速排向大气，在降弓弹簧的作用下，克服升弓弹簧的作用力，使受电弓迅速下降，脱离接触网,1.升弓：压缩空气经电空阀均匀进入传动气缸，气缸活塞压缩气缸内的降弓弹簧，升弓弹簧使下臂杆转动，抬起上框架和滑板，受电弓匀速上升，在接近接触网时会缓慢停滞，然后再迅速接近接触网,受电弓,受电弓技术要求,受电弓是靠一定的抬升力让滑板与接触网接触的，列车高速运行时受电弓的滑板就像飞机的机翼，受气流的作用也会产生一定的抬升力，列车运行速度越快，抬升力也就随之增加，那么接触网就会随之上下振动，振动波也就随之往前传送，这对受电弓和接触网的良好接触带来困难。,离线,强大电流产生电弧，加快受电弓滑板与接触网的磨耗，这样不但造成电磁干扰，同时还伴随着噪音。,分析：受电弓和接触网如果速度越接近，那么离线率就会越高。措施：一是提升受电弓的抬升力（加大了磨耗）；二是增大接触线的张力,运行管理（1）接触网运行的组织管