高速铁路概论 第2版 课件 项目三 任务1高速铁路牵引供电系统

项目三

高速铁路牵引供电系统

高速铁路概论【项目描述】

高速铁路上运行的动车组本身不带能源，必须依靠外部装置提供电能，专门给动车组供给电能的装置称作牵引供电系统。本项目主要介绍高速铁路牵引供电系统组成、高速铁路供电安全及高速电气化铁路作业安全。

通过本项目的学习，培养学生守正创新，将责任与安全刻入心间，做供电安全的守护神。任务1高速铁路牵引供电系统【能力目标】

能认识高速铁路牵引供电系统的作用；能识别牵引变电所的各个组成部分。【知识目标】

掌握牵引变电所的作用；熟悉高速铁路牵引供电系统的主要供电方式。【相关知识】

高速电气化铁路由动车组和牵引供电系统两大部分组成。外部供电系统的电能通过接触网与动车组顶部受电弓的滑动接触，不间断地向动车组供应电能，通过动车组，再经由轨道回路和回流线回到牵引变电所。

一、高速铁路牵引供电系统的组成

高速动车组列车具有电力牵引功率大、所受阻力大、受电弓移动速度快、电流易发生波动性等特点。既要保证电压强度可以持续供应，又要避免电压过大带来的设备损伤，因此，牵引供电技术在保证高速列车的正常运行中起着重要的作用。

高速铁路牵引供电系统通常由牵引变电所（供电、变电）、接触网、电力和远程监控系统构成。

1.牵引变电所

牵引变电所是电气化铁路动力的来源，牵引变电所最基本的功能是把地方电力系统提供的110kV或220kV的高电压转变为动车组所需要的电压。牵引变电所内设有主变压器，将三相交流高电压变换成单相交流低电压，以单相供电方式馈送给接触网，供动车组使用。

牵引变压器主要由铁芯、线圈、油箱、套管、防爆管（压力释放器）、净油器、散热器、呼吸器、温度计等部件组成（如图3-1-1所示）。1-高压套管；2-分接开关；3-低压套管；4-气体继电器；5-安全气道（防爆管）；6-油枕（储油柜）；7-油表；8-呼吸器（吸湿器）；9-散热器；10-铭牌；

11-接地螺栓；12-油样活门；13-放油阀门；14-活门；15-绕组（线圈）；

16-信号温度计；17-铁芯；18-净油器；19-油箱；20-变压器油图3-1-1变压器结构示意图

2.馈电线（供电线）

馈电线是牵引变电所与接触网之间的连接线，向接触网供电。

3.接触网

接触网沿铁路露天架设，是向高速铁路提供电能的特殊输电线路。

4.回流线

回流线是轨道回路与牵引变电所之间的连接线，主要作用是将牵引电流回送牵引变电所内的变压器。

5.开闭所

开闭所设有开关设备，将长供电臂分段，增加馈电线数目，降低牵引变电所的复杂程度，不进行电压变化。

6.分区所

分区所在供电臂末端，设有开关设备，使牵引变电所可以进行越区供电，在复线区段可以实现上、下行接触网并联。牵引变电所、分区所、开闭所设置如图3-1-2所示。图3-1-2牵引变电所、分区所、开闭所示意牵引供电系统如图3-1-3所示。图3-1-3牵引供电系统示意

二、高速铁路牵引供电方式

我国高速铁路大多数采用自耦变压器供电方式（简称AT供电方式）。AT供电方式每隔10km左右在接触网与正馈线之间并联接入一台自耦变压器，其中性点与钢轨相连。自耦变压器将牵引网的供电电压提高一倍，而供给动车组的电压仍为25KV。

AT供电方式的电路包括牵引变电所、接触悬挂、轨道、自耦变压器、正馈线、列车等，如图3-1-4所示。图3-1-4AT供电方式示意

三、电力设备

1.电力设备包括变电所、配电所、10kV电力电缆贯通线路（250km/h及以上）、自闭贯通电线路（250km/h以下）、箱式变电站等。

2.电力设备应具备贯通线路由两端变、配电所供电的互供条件，远程监控条件，电气试验设备，快速抢修能力。

3.电力变、配电所的控制保护测量设备，应纳入远动系统调度管理；箱式变电站应设置远动终端，纳入远动系统。

4.铁路电力线路的杆塔内缘至铁路线路中心的水平距离不小于杆高加3100mm。

5.邻近铁路线路的路外电力线路杆塔内缘至铁路线路中心的最小水平距离应满足国家、行业相关标准规定，并采取防护措施防止杆塔倾倒后侵入铁路建筑限界。

电力架空线路如图3-1-5所示。图3-1-5电力架空线路

四、高速铁路供电SCADA系统

SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition）系统，是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统，可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。

远动系统（SCADA）实现对牵引供电、电力供电设备远程监视和控制，包括数据采集、处理、传输和显示等。SCADA系统由调度主站（MasterTerminalUnit，简称MTU)、传输通道（Channel）和被控站（RemoteTerminalUnit，简称RTU）三大部分构成。SCADA原理如图3-1-6所示。图3-1-6SCADA系统原理框图

1.调度主站

设在电力调度所内完成远方对象的监控、数据统计及管理功能等。

2.被控站

被控站完成调度系统的数据采集、预处理，发送、接收及输出执行功能，常规远动系统被控站为远方终端设备RTU，变电所自动化系统作为整体也可看作是一个被控站。

3.传输通道

连接调度主站与被控站的介质（通路）称为传输通道，可分为有线传输通道及无线传输通道，用于传输远动信息。牵引变电所是高速铁路牵引供电系统的心脏，接触网是高速铁路