高速鐵路概論單元高速鐵路牽引供電課件

高速鐵路概論南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院2021.03——單元3：高速鐵路牽引供電牽引供電系統(tǒng)是指從三相電力系統(tǒng)接受電能向單相交流電氣化鐵道行駛的列車輸送電的電氣網(wǎng)絡(luò)。一、牽引供電系統(tǒng)1、牽引供電系統(tǒng)構(gòu)成（1）供電電壓我國(guó)高速鐵路的供電制式為工頻單相交流制。牽引網(wǎng)標(biāo)稱電壓為25kV,長(zhǎng)期最高工作電壓為27.5kV,短時(shí)(5min)最高電壓為29kV,最低電壓為20kV。一、牽引供電系統(tǒng)2、供電電壓與外部電源（2）外部電源我國(guó)的高速鐵路均優(yōu)先采用220V電源電壓,牽引變電所設(shè)2回獨(dú)立220kv進(jìn)線,互為熱備用。（3）牽引變電所向牽引網(wǎng)的供電高速鐵路普遍采用單邊供電。根據(jù)運(yùn)行方式的不同，可以分為上下行分開供電、并聯(lián)供電和全并聯(lián)供電三種方式一、牽引供電系統(tǒng)2、供電電壓與外部電源（4）牽引網(wǎng)供電方式高速鐵路牽引網(wǎng)一般采用帶負(fù)饋線的直接供電方式和AT供電方式。帶負(fù)饋線(也常被稱作回流線)的直接供電方式牽引網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖所示。一、牽引供電系統(tǒng)2、供電電壓與外部電源（4）牽引網(wǎng)供電方式高速鐵路牽引網(wǎng)一般采用帶負(fù)饋線的直接供電方式和AT供電方式。帶負(fù)饋線(也常被稱作回流線)的直接供電方式牽引網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖所示。我國(guó)普速鐵路,包括部分提速到200km/h的客貨混跑線路大量采用帶負(fù)饋線的直接供電方式,供電臂長(zhǎng)度一般為20-25km。一、牽引供電系統(tǒng)2、供電電壓與外部電源（4）牽引網(wǎng)供電方式AT供電方式沿線路設(shè)置變比2:1的并聯(lián)自耦變壓器，接觸網(wǎng)、鋼軌與正饋線構(gòu)成2×25kV系統(tǒng),接觸網(wǎng)與正饋線間的額定電壓為55kV,動(dòng)車組運(yùn)行的接觸網(wǎng)與鋼軌間額定電壓保持27.5kV不變。我國(guó)新建的250km/h及以上高速鐵路普遍采用AT供電方式,供電臂長(zhǎng)度一般為30-40km,設(shè)2個(gè)或3個(gè)AT段。一、牽引供電系統(tǒng)2、供電電壓與外部電源牽引變電所從公用電力系統(tǒng)接受電能,通過變壓器將電能從三相110kV或220kV變換成1個(gè)或2個(gè)單相27.5kV,對(duì)AT系統(tǒng)則為55kV或2×27.5kV,并向兩側(cè)鐵路上、下行的牽引網(wǎng)供電。牽引變電所的核心設(shè)備是主變壓器一、牽引供電系統(tǒng)3、牽引變電所還包括室外室內(nèi)設(shè)備分區(qū)所設(shè)于兩變電所之間,把電氣化鐵道牽引網(wǎng)分成不同供電區(qū)段,裝有開關(guān)設(shè)備,根據(jù)運(yùn)行需要可以連接同一供電臂的上、下行牽引網(wǎng),或連接相鄰供電臂以實(shí)現(xiàn)越區(qū)供電。越區(qū)供電是指當(dāng)一個(gè)牽引變電所故障退出運(yùn)行時(shí),原先由它供電的牽引網(wǎng)區(qū)段,改由它兩側(cè)的牽引變電所來承擔(dān),這是提高牽引供電系統(tǒng)可靠性的重要手段。一、牽引供電系統(tǒng)4、分區(qū)所開閉所實(shí)際上就是開關(guān)站,多設(shè)于鐵路樞紐,一般兩路進(jìn)線、多路饋線,每路進(jìn)線和饋線上都設(shè)有斷路器,用以實(shí)現(xiàn)對(duì)站場(chǎng)各股道群的分別供電控制,可以靈活地對(duì)站場(chǎng)各分區(qū)接觸網(wǎng)停、供電,在斷路器上可實(shí)現(xiàn)短路故障保護(hù),從而可以縮小事故停電范圍,增強(qiáng)供電可靠性一、牽引供電系統(tǒng)5、開閉所AT供電系統(tǒng)中,除變電所、分區(qū)所外,在牽引網(wǎng)上放置自耦變壓器的場(chǎng)所。6、自耦變壓器所接觸網(wǎng)沿鐵路線路露天敷設(shè),通過接觸線和受電弓的滑動(dòng)接觸把電能輸送給電力機(jī)車,是高速鐵路的重要供電設(shè)施。接觸網(wǎng)主要由接觸懸掛、支持與定位裝置、補(bǔ)償下錨裝置、支柱與基礎(chǔ)以及軸助供電設(shè)施等構(gòu)成。與電力系統(tǒng)的輸電線相比,接觸網(wǎng)具有無備用、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、存在與受電弓的動(dòng)態(tài)相互作用、故障率高等特點(diǎn)。二、接觸網(wǎng)1、高速鐵路接觸網(wǎng)構(gòu)成接觸懸掛由接觸導(dǎo)線、承力索和吊弦組成，是傳輸電流的主體。高速鐵路接觸網(wǎng)一般采用鏈型懸掛方式,高速鐵路接觸網(wǎng)的跨距較短,各國(guó)高速鐵路接觸網(wǎng)多采用50m長(zhǎng)跨距。二、接觸網(wǎng)（1）接觸懸掛簡(jiǎn)單鏈形懸掛二、接觸網(wǎng)（1）接觸懸掛彈性鏈型懸掛復(fù)式鏈型懸掛二、接觸網(wǎng)（1）接觸懸掛接觸導(dǎo)線承力索吊弦二、接觸網(wǎng)（2）支持與定位裝置二、接觸網(wǎng)（3）補(bǔ)償下錨裝置為滿足接觸網(wǎng)在供電和機(jī)械兩方面的需求,將接觸網(wǎng)分成若干一定長(zhǎng)度且相互獨(dú)立的分段,每一個(gè)分段叫錨段。錨段與錨段之間的銜接部分被稱作錨段關(guān)節(jié)。高速列車通過錨段關(guān)節(jié)時(shí),受電弓應(yīng)能平滑、安全地由一個(gè)錨段過渡到另一個(gè)錨段,且弓網(wǎng)接觸良好。二、接觸網(wǎng)2.自動(dòng)過分相在單相交流牽引供電系統(tǒng)中,為了平衡電力系統(tǒng)的A、B、C各相負(fù)荷,一般要實(shí)行A、B相輪流供電。所以A、B相之間要進(jìn)行可靠的電氣隔離,稱之為電分相。根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，可分為分相絕緣器式電分相和錨段關(guān)節(jié)式電分相。高速鐵路接觸網(wǎng)中一般采用錨段關(guān)節(jié)式電分相。我國(guó)高速鐵路接觸網(wǎng)在A、B兩相之間存在了一個(gè)中性段。車運(yùn)行到中性段時(shí)無法獲取電能,只能“情行”通過。（1）電分相二、接觸網(wǎng)2.自動(dòng)過分相車載斷電自動(dòng)過電分相裝置（2）自動(dòng)過分相方式地面自動(dòng)轉(zhuǎn)換電分相裝置電分相裝置二、接觸網(wǎng)3.受電弓與弓網(wǎng)受流接觸網(wǎng)的受流性能不僅與接觸網(wǎng)有關(guān),也與受電弓有關(guān)。接觸網(wǎng)和受電弓是一對(duì)相互耦合的動(dòng)態(tài)受流系統(tǒng)。（1）受電弓二、接觸網(wǎng)3.受電弓與弓網(wǎng)受流受電弓與接觸線之間需要一定的接觸壓力。國(guó)際上一般以50N接觸壓力為標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)接觸壓力大于50N時(shí),弓網(wǎng)間處于良好接觸狀態(tài),受電弓正常受流；當(dāng)接觸壓力小于50N時(shí),弓網(wǎng)間接觸狀態(tài)變差,接觸電阻增大,影響電能傳輸。當(dāng)接觸壓力為0時(shí),弓網(wǎng)在機(jī)械上脫離并伴隨著電弧放電現(xiàn)象。（2）接觸壓力（3）弓網(wǎng)離線200km/h及以上的高速鐵路,離線率最好不要超過5%,