铁道概论课件：铁路牵引供电系统

铁路牵引供电系统LOGO目录了解电气化铁路01认识牵引供电系统02认识接触网0304熟悉供电工作及供电安全监测监测01了解电气化铁路一、电气化铁路的概念1.铁路运输的两种牵引方式：内燃牵引和电力牵引。(1)内燃牵引的牵引功率大、热效率高、过载能力强曾得到广泛应用；(2)电力牵引因具有更强的运载能力、更高的运输速度、更低的运输成本，以及更小的环境污染，已称为当今铁路运输的主要牵引方式。2.以电能作为牵引牵引动力的轨道交通称为电气化铁路。二、电力系统的构成１、是由发电厂、变配电所、输配电线路和用电设备组成，能够实现电能生产、变换、输送、分配和消费的有机整体。2、电力系统将电能输送至铁路沿线的牵引变电所，并经牵引电动机转换成机械能牵引列车运行。三、电气机车受电方式在电气化铁路上运行的电力机车，通过电力机车顶部升起的受电弓从接触网上获取电能，并经牵引电动机将电能转换成机械能牵引列车运行。受电弓与接触网接触是电动列车获得电能的一种方式。良好的弓网关系是保证电气化列车安全、可靠运行的关键技术之一。四、电气化铁路的电流电气化铁路按牵引网供给机车的电流不同，分为直流制和交流制两种。交流之又有工频和低频之分。我国采用的是单相工频交流制，接触网的标称电压为25kv。02认识牵引供电系统铁路供电系统铁路供电系统按功能划分为牵引供电和电力供电两大系统牵引供电系统1.是指牵引变电所从电力系统或一次供电系统接收电能,向电力机车(含动车组,下同)提供所需的电能,并完成牵引电能传输、配电等全部功能的完整系统。2.由牵引变电所和接触网组成,牵引网是由馈电线(供电线)、接触网、轨道和大地等构成的供电网的总称。铁路电力供电系统1.铁路电力供电系统向牵引负荷以外的其他铁路用电负荷提供电源，包括铁路信号、通信、信息、生产、车站、供水等系统的用电负荷。2.铁路电力供电系统供电可靠性根据负荷的性质有不同的要求，如与行车密切相关的信号、通信、运营调度系统,以及车站供电等负荷是特别重要的一级负荷。牵引供电系统的组成——牵引变电所牵引供电系统由牵引变电所和牵引网组成,完成了牵引电能的传输和分配功能。1.分布：

牵引变电所设于铁路沿线,靠近铁路2.任务：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核心设备是牵引变压器(又称主变压器),设有备用。接触网牵引变电所的电气设备包括一次设备和二次设备，一次电气设备主要包括牵引变压器、电压互感器、电流互感器、高压断路器、高压隔离开关、避雷器等设备。为保障牵引变电所内

一次电气设备的正常运行,确保供电安全可靠，牵引变电所内还装有断路器和隔离开关的控制装置、远动装置、直流电源、测量装置、监视仪表和继电保护装置等二次设备。牵引变电所的组成牵引网主要由馈电线、接触网、钢轨和大地、回流线等组成。铁路供电方式铁路牵引网常用的供电方式有:直接供电TR、带回流线的直接供电(DN)、吸流变压器(boosttransformer,BT)供电、自耦变压器(auto-transformer,AT)供电和同轴电力电缆(co_x0002_axialcable,CC)供电方式。铁路供电方式直接供电方式是指机车供电由接触网和钢轨大地直接构成回路,在牵引变电所与接触网间不设置任何防干扰设备。不带回流线的直接供电方式,其原理接线图如图铁路供电方式——带回流线直接供电方式在接触网支柱上架设一条与钢轨并联的回流线,回流线每隔一定距离通过吸上线与钢轨相连。带回流线的直接供电方式相对直接供电方式,钢轨电位一定程度上有所降低,电池干扰有所减少,铁路供电方式——BT(吸流变压器)供电方式每隔一定距离在接触网和回流线之间串入了吸流变压器,其原理接线图如图所示。由于吸流变压器变比为1∶1,一次侧和二次侧电流大小相等,方向相反,抗干扰能力很强,适用于电气化铁路穿越大中城市及铁路两侧分布通信线路较多的地区,能有效地减轻电磁场对附近通信设备的干扰影响铁路供电方式——AT(自耦变压器)供电方式在接触网和正馈线之间每隔一定距离,并联一台自耦变压器,即自耦变压器两端分别接于接触网和正馈线,自耦变压器变比为2∶1,自耦变压器中点接于钢轨,其原理接线图如图铁路供电方式—CC(同轴电力电缆)供电方式同轴电力电缆是沿着电气化线路埋设的特殊专用电缆。电缆分为内导体和外导体。电缆的内导体作为馈电线,与接触网并联,电缆的外导体作为回流线,与钢轨并联。同轴电缆每隔一定距离(10~15km)分成一个电缆分段,其接线原理图如图03认识接触网接触网的概念1.是架设在铁路线上空向电力机车提供持续电能的特殊形式输电线路。电能由地方电网输送到铁路牵引变电所后,经主变压器降压达到电力机车正常使用所需电压等级，再由馈电线将电能输送至接触网。接触网的技术要求(1)在任何条件下接触网均不应对人员和设备构成威胁。(2)接触网系统应有充足的过负荷能力和承载短路电流的能力。(3)接触网的供电电压和电能损失必须控制在可承受的范围内。(4)接触网线索和设备均要承受一定的机械负荷。(5)接触网唯一的服务对象是受电弓,弓网之间有严格的机电匹配关系。(6)在任何恶劣天气下,接触网均可以正常发挥其基本供电功能。(7)接触网整体必须具备良好的可靠性,可用性和安全性。(8)接触网所有设备的安装位置均应满足铁路限界和绝缘安全要求。(9)接触网应与四周的环境相协调,对动物、植物,以及自然环境和文化环境应有必要且合理的防护和保护措施。接触网的组成接触网主要由支柱与基础、支持装置、定位装置、接触悬挂、附加线索等几个部分组成,牵引变电所向接触网的供电方式单边供电是指牵引网只能从一边牵引变电所取得电能的供电方式。牵引变电所出口接触网设有分相绝缘装置,两相邻牵引变电所之间设有分区所(亭),将两个相邻牵引变电所之间的接触网分成两个供电分区。(1)单线铁路单边供电方式牵引变电所向接触网的供电方式单边和双边供电为正常的供电方式,还有一种非正常供电方式,当牵引变电所发生故障或需要停电检修时,由相邻牵引变电所通过闭合分区所(亭)开关实现时,称为越区供电(也称事故供电方式)牵引变电所向接触网的供电方式在复线区段中,其供电情况与单线区段类同,只是牵引变电所有四回馈出线分别向两侧上、下行接触网供电。在同一侧,上、下行接触网供电类别相同,以便于上、下行实现并联供电,可提高接触网末端电压。越区供电时,通过分区所(亭)内的开关设备来实现。牵引变电所向接触网的供电方式(三)双边供电机车可以从两个供电分区获得电能的供电方式为双边供电。由于双边供电一旦某处发生故障时,影响范围大,要扩大到两个供电分区。需要安装比较复杂的保护装置和分区所(亭)开关控制装置等,因此目前较少采用。接触网额定电压接触网和电力机车受电弓之间的电压是波动的,其波动范围与电力机车所处位置和牵引变电所的距离、牵引变电所的负荷有关。《铁路技术管理规程》(以下简称《技规》)对电气化铁路接触网额定电压的规定:接触网标称电压值为25kV,最高工作电压为27.5kV,短时(5min)最高工作电压为29kV,最低工作电压普速铁路为19kV,高速铁路、城际铁路为20kV。高速铁路上运行的动车组对接触网电压要求高。根据《轨道交通牵引供电系统电压》(GB/T1402—2010),工作电压高于最低电压时,可保证动车组运行,但不能完全发挥功率。工作电压高于22.5kV及以上时,动车组才能发挥最佳性能。接触网具有高工作电压的特点。为保证人身安全,非专业人员及携带的工具材料必须保证与接触网带电设备保持2m以上的安全距离。04熟悉供电工作及供电安全检测监测系统供电工作供电段是铁路系统具体负责牵引供电系统管理维护的基层业务部门,具体负责电气化铁路的牵引供电、铁路运输信号供电、铁路地区的电力供应、电力设备的检修与保养等工作。供电段下设供电、检测、维修车间(或工区),主要负责供电系统的运行、检测、维修管理等工作,具体如图。牵引供电系统的运行维修管理1.质量评价2.质量鉴定质量评价与质量鉴定一级修(临时修)主要包括一级缺陷的临时性修理、危及接触网供电周边环境因素处理、导致接触网功能障碍的故障修复。二级修(综合修)可结合全面检查进行,或根据缺陷情况有计划地安排修程修制1.监测2.静态与动态检测3.检查4.零部件检验5.分析诊断检测分析铁路供电安全检测监测系统——6C系统6C系统主要由弓网综合检测装置(1C)、接触网安全巡检装置(2C)、车载接触网运行状态检测装置(3C)、接触网悬挂状态检测监测装置(4C)、受电弓滑板监测装置(5C)、接触网及供电设备地面监测装置(6C)组成，此外还包括组成6C系统综合数据处理中心系统功能铁路供电安全检测监测系统(6C系统)的主要功能是对铁路的牵引供电系统进行全方位、全覆盖的综合检测监测,主要包括：对接触网悬挂参数和弓网运行参数的等速检测(1C)、在运营的动车组上对接触网的悬挂部分进行周期性图像采集和分析(2C)、在