第5章牵引供电(11级)

1、第第5章章 高速铁路牵引供电高速列车的基本要求：启动快、速度高、牵引功率大。高速列车的基本要求：启动快、速度高、牵引功率大。采用电能作为牵引动力采用电能作为牵引动力供电设备供电设备高速铁路高速铁路指从三相电指从三相电力系统接受电能向单力系统接受电能向单相电流电气化铁道行相电流电气化铁道行驶的列车输送电能的驶的列车输送电能的电气网络。电气网络。将牵引用的电能将牵引用的电能从电力系统传送给列从电力系统传送给列车的电力装置的总称车的电力装置的总称叫电气化铁路的叫电气化铁路的牵引牵引供电系统供电系统。 一、概念一、概念牵引变电所牵引变电所接触网接触网 由由牵引变电所牵引变电所、牵引网牵引网（馈电线、（

2、馈电线、接接触网触网、钢轨和回流线、钢轨和回流线组成）、组成）、电力机车电力机车等等组成。组成。二、构成二、构成牵引供电系统示意图牵引供电系统示意图 回流线回流线馈线馈线牵引变电牵引变电所所馈线馈线接触网接触网轨道轨道回流线回流线高速铁路高速铁路是根据电力牵引对电流和电压的不同要求，把区域电力系统送来是根据电力牵引对电流和电压的不同要求，把区域电力系统送来的电能转变为适用于电力牵引的电能，然后分别送到沿铁路线上空架的电能转变为适用于电力牵引的电能，然后分别送到沿铁路线上空架设的接触网，为电力机车供电的专用变电所。设的接触网，为电力机车供电的专用变电所。类型类型交流牵引变压所交流牵引变压所三相牵

3、引变电所三相牵引变电所 单相牵引变电所单相牵引变电所 三相三相-两相牵引变电所两相牵引变电所 直流牵引变压所直流牵引变压所一、牵引变电所的功能及构成一、牵引变电所的功能及构成功能：实现电能变换及控制，完成单相牵引网与三相电力系统之间的连接和电压变换。设备：牵引变压器、断路器、隔离开关、避雷器、避雷针、电压互感器、电流互感器、二次设备（控制、保护、测量、计量、监视和电源设备）、无功补偿装置、调压装置。一、牵引变电所的功能及构成一、牵引变电所的功能及构成二、变电所向接触网供电方式二、变电所向接触网供电方式单边供电单边供电双边供电双边供电越区供电越区供电正常的供电方式l 单边供电：供电臂只从一端的变

4、电所取得电流的供电方式。 l 双边供电：供电臂从两端相邻的变电所取得电流的供电方式。l 越区供电（事故供电）：当某一牵引变电所因故障不能正常供电时，故障变电所负担的供电臂，经开关设备将相邻的供电臂接通，由相邻牵引变电所进行临时供电。高速铁路高速铁路接触网指电气化铁道中，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。一、牵引网的功能及构成一、牵引网的功能及构成功能：功能：负责向行驶负责向行驶中的列车提供电能。中的列车提供电能。设备：设备：馈电线、馈电线、接接触网触网、轨道、回流线、轨道、回流线等设施构成。等设施构成。1、接触悬挂、接触悬挂2、支持与定位装置、支持与定位装置3、补偿下锚装置

5、、补偿下锚装置组成组成4、支柱设施及辅助供电设施、支柱设施及辅助供电设施二、接触网的构成二、接触网的构成功能：功能：从牵引变电所获得的电能输送给电力机车。类型：类型：复链型悬挂复链型悬挂、简单链型悬挂简单链型悬挂和弹性链型悬挂弹性链型悬挂。组成：组成：接触线、吊弦、承力索以及连接零件。二、接触悬挂二、接触悬挂复链型悬挂：复链型悬挂：优点：优点：受流质量最好，即接触网间电流的流畅程度好，可以提高机车运行速度，增加安全可靠性，减少中途停车事故；缺点：缺点：一次性投资太大，接触网运营维修费用高昂，发生事故时抢修难度大、运输中断时间长。简单链型悬挂：简单链型悬挂：优点：优点：结构简单、施工方便、工程造

6、价低、运行维修费用；缺点：缺点：弹性不均匀度较大，容易造成硬点。受电弓通过该点时，会产生较大的火花，使导线腐蚀和磨耗加剧，缩短使用寿命。弹性链型悬挂：弹性链型悬挂：优点：优点：弹性好，硬点少；缺点：缺点：弹性吊索本身的长度和张力是随着温度发生变化的，要想保证它在各种温度条件下不使附近的接触网变形，是一件相当困难的事情。三、支持与定位装置三、支持与定位装置功能：支持接触悬挂，并将其负荷传给支柱或其它建筑物。根据接触网所在区间、站场和大型建筑物而有所不同。固定接触线的位置，使接触线在受电弓滑板运行轨迹范围内，保证接触线与受电弓不脱离，并将接触线的水平负荷传给支柱。 组成：腕臂、水平拉杆、悬式绝缘子

7、串，棒式绝缘子、定位管、定位器及其它建筑物的特殊支持设备四、补偿下锚装置四、补偿下锚装置锚段锚段为满足接触网在供电和机械两方面的需为满足接触网在供电和机械两方面的需求，将接触网分成若干一定长度且相互独立的分段（求，将接触网分成若干一定长度且相互独立的分段（1500-2000m） 下锚下锚在接触网锚段的端部对接触线和承力索在接触网锚段的端部对接触线和承力索进行适当的固定。进行适当的固定。滑轮补偿下锚滑轮补偿下锚 液力补偿下锚液力补偿下锚弹簧补偿下锚弹簧补偿下锚五、支柱设施及辅助供电设施五、支柱设施及辅助供电设施中间支柱中间支柱布置于两相邻的锚段关节之间，支布置于两相邻的锚段关节之间，支撑一支工作

8、支接触悬挂。撑一支工作支接触悬挂。它承受一支工作支接触悬挂及其支持装置的重力它承受一支工作支接触悬挂及其支持装置的重力、接触悬挂的风负荷和导线因改变方向而产生的水平、接触悬挂的风负荷和导线因改变方向而产生的水平分力。分力。 锚柱锚柱在接触网锚段关节处或其他接触悬挂下锚地方在接触网锚段关节处或其他接触悬挂下锚地方采用锚柱。采用锚柱。功用：承受两个方向的负荷，在垂直线路方向起中间支功用：承受两个方向的负荷，在垂直线路方向起中间支柱的作用，在顺线路方向，承受接触悬挂下锚的全部拉力。柱的作用，在顺线路方向，承受接触悬挂下锚的全部拉力。 六、高速铁路对接触网的要求六、高速铁路对接触网的要求 1、在高速运

9、行和恶劣的气候条件下，能保证电力机车正常取流，要求接触网在机械结构上具有稳定性和足够的弹性。 2、接触网设备及零件要有互换性，应具有足够的耐磨性和抗腐蚀能力并尽量延长设备的使用年限。 3、要求接触网对地绝缘好，安全可靠。 4、设备结构尽量简单，便于施工，有利于运营及维修。在事故情况下，便于抢修和迅速恢复送电。 5、尽可能降低成本，特别要注意节约有色 金属及钢材。七、牵引网供电方式七、牵引网供电方式1、直接供电方式（、直接供电方式（T-R方式方式, Trolley-Rail）带）带2、负馈线的直接供电方式、负馈线的直接供电方式3、AT供电方式供电方式4、吸流变压器供电方式（、吸流变压器供电方式（

10、BT方式）方式）1、直接供电方式（、直接供电方式（T-R方式方式, Trolley-Rail） 牵引电流通过电力机车后直接从钢轨或大地返回牵引牵引电流通过电力机车后直接从钢轨或大地返回牵引变电所。变电所。结构简单，投资最少，维护费用低结构简单，投资最少，维护费用低。在负荷电。在负荷电流较大的情况下，钢轨电位高；对弱电系统的电磁干扰流较大的情况下，钢轨电位高；对弱电系统的电磁干扰较大，即较大，即对邻近通信线干扰大对邻近通信线干扰大。直接供电方式又可分为不带回流线直接供电方式和带回流线的直接供电方式两种。2、带回流线的直接供电方式带回流线的直接供电方式直接供电方式又可分为不带回流线直接供电方式和带

11、回流线的直接供电方式两种。 相对直接供电方式相对直接供电方式，钢轨电位和对通信线路的干扰有所改善。钢轨电位，钢轨电位和对通信线路的干扰有所改善。钢轨电位降低；牵引网阻抗降低，供电距离增长；对弱电系统的电磁干扰减小降低；牵引网阻抗降低，供电距离增长；对弱电系统的电磁干扰减小 。 相对相对BTBT方式方式，结构简单，投资少，维护费用低；牵引网阻抗减小，供电距，结构简单，投资少，维护费用低；牵引网阻抗减小，供电距离增长。离增长。3、AT供电方式供电方式 牵引网阻抗小，输送容量大，供电臂长（可达牵引网阻抗小，输送容量大，供电臂长（可达404050km50km），防干扰效果较强防干扰效果较强； AT A

12、T供电方式接触网结构复杂，供变电设施较多，运营供电方式接触网结构复杂，供变电设施较多，运营维护难度较大。维护难度较大。4、吸流变压器供电方式（、吸流变压器供电方式（BT方式）方式） 在接触网和回流线中串接吸流变压器，让牵引电流在接触网和回流线中串接吸流变压器，让牵引电流通过电力机车后从回流线返回牵引变电所。通过电力机车后从回流线返回牵引变电所。 电磁兼容性能好，对周围环境影响小，钢轨电位低。电磁兼容性能好，对周围环境影响小，钢轨电位低。高速铁路高速铁路一、在线监测系统关键技术一、在线监测系统关键技术1、传感器2、信息采集及处理3、嵌入式微机处理系统4、远程通讯二、调度中心远程诊断及设备状态监测

13、二、调度中心远程诊断及设备状态监测 监控中心在系统网络中具有最高控制权，能够调度所监控管辖的变电站，主要用语监测分析变电设备在线运行状况。 中心数据服务器用于存储各个监测站点的监测信息，便于查询各设备的历史运行状况。 在线监测计算机主要用于收集各监测站点的监测信息，接受各监测站点的报警信息，对监测数据进行分析、处理。系统利用不同通讯介质实现远程定时或实时监测。三、在线监测系统整体实现要求三、在线监测系统整体实现要求1、监测设备的安装不能对牵引变电站设备的运行方式产生影响2、选用分层分布系统，要求电气参数就地采集，避免远距离传输使弱小电流模拟信号而引入大量电磁干扰，淹没原始信号。3、安装施工方便4、状态数据就地测量5、单元装置功耗低四、在线监测系统优点四、在线监测系统优点1、可实时监测设备运行情况，避免周期预防性试验造成的状态漏诊断。2、可避免盲目停电影响正常行车而造成的经济损失，提高设备利用率。3、更直