5.高速铁路的牵引供电系统

1项目五高速铁路的牵引供电系统2认识牵引供电系统主要内容3◎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%。41.低频单相交流制:少量国家---单相16.7Hz,25Hz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5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2×27.5kV的单相交流制。6◎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7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8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9二、牵引变电系统包括牵引变电所、分区所、开闭所P1561.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。p1562.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。10发电机升压变压器降压变压器输电线路用户发电厂配电系统GTMTML接触网馈线27.5kV回流线牵引变电所钢轨110kV专用高压输电线路(牵引)供电系统电气化铁道供电系统三、牵引供电系统的组成11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。12◎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。13四、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。14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。15承力索接触线辅助承力索16五、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。1718受电弓19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2021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22◎运行管理（1）接触网运行的组织管理(供电段、领工区、工区)（2）接触网的接管与运行（3）巡视检查（修养并重，预防为主）23◎检修（1）接触网的检修修程小修：维持性修理大修：恢复性的彻底修理（周期：20-25年的）（2）接触网的检修作业停电作业、状态修（3）接触网的检修计划与实施（天窗）年度监测计划、月度维修计划