动车组概论4(牵引供电1)课件

第四章动车组牵引供电第一节牵引供电第二节动车组供电

第三节接触网1第一节牵引供电一、牵引功电系统的电流制二、工频单相交流牵引系统2一、牵引功电系统的电流制1.直流制供电电压较低（城市电车为650～800V），电流比较大，线路损耗也大送电距离较短，一般不超过20～30km2.低频单相交流制频率为162/3Hz，电压为11～15kV与直流制相比，送电导线截面减小，送电距离可提高到50～70km33.三相交流制采用三相对称负荷，不会影响电力系统的三相对称性机车供电线路复杂，特别是三相异步电动机调速比较困难4.工频单相交流制目前已占到电气化铁道的40％以上。我国电气化铁道也此种电流制4工频单相交流制存在的主要问题：(1)单相牵引负荷将会在电力系统中形成负序电流，当电力系统容量较小时，负序电流的影响尤为突出(2)电力牵引负荷是感性负荷，功率因数低，特别是采用相控整流后，牵引电流变为非正弦波，出现较大的谐波电流，将使功率因数更低(3)牵引网中的单相工频电流将对沿线通讯线路造成较大的电磁干扰5动车组牵引供电系统牵引变电所接触网保证质量良好并不间断地向动车组供电在动车组运行中通过与受电弓良好的摩擦接触将电能传给动车组二、工频单相交流牵引供电系统6SS为牵引变电所，它是电气化铁路供电系统的心脏。ATP为自耦变压器所，它设置在自耦变压器供电方式区段。7SSP1和SSP2为开闭所，是指不进行电压变换而用开关设备实现电路开闭的配电所。一般有两条进线、多路馈出向枢纽站场接触网各分段供电。进线和出线均经过断路器，以实现接触网各分段停、供电的灵活运行。8SP为分区所，设于两个牵引变电所的中间，可使相邻的接触网供电区段实现并联或单独工作。如果分区所两侧的某一区段接触网发生短路故障，可由牵引变电所SS馈电线断路器及分区所SP断路器自动跳闸，将故障段接触网切除，从而保证非故障段的接触网照常工作。9第二节动车组供电一、供电方式二、牵引变电所10一、供电方式电气化铁路有五种供电方式，即：直接供电吸流变压器供电带回流线的直接供电自耦变压器供电同轴电力电缆供电11直接供电方式直接供电方式是指在牵引网中不加特殊防护措施的一种供电方式，它以一根馈线接在接触网上，另一根馈线接在钢轨上,如图所示：供电方式最简单，投资最省，牵引网阻抗小，能耗也较低。供电距离单线一般为30公里左右，双线一般为25公里左右对沿线的通信线路产生感应影响12吸流变压器供电方式吸流变压器的供电方式（简称BT供电方式）是在牵引网中架设有吸流变压器－回流线装置的一种供电方式。目前，在我国电气化铁路上采用较为广泛，如图所示：

吸流变压器的变比为1:1，它的一次绕组串接在接触网（T）上，二次绕组串接在专为牵引电流流回牵引变电所而特设的回流线（NF）上13降低了对邻近通信线路的干扰吸流变压器增大了牵引网的阻抗，比直接供电方式约大50％能耗也较大，供电距离也较短，单线一般为25公里左右，双线一般为20公里左右投资也比直接供电方式大143.带回流线的直接供电方式带回流线的直接供电方式是在接触网支柱上架设一条与钢轨并联的回流线，如图所示：利用接触网与回流线之间的互感作用，使钢轨中的电流尽可能地回流到牵引变电所，因而能部分抵消接触网对邻近通信线路的干扰。154．自耦变压器供电方式（简称AT供电方式）自耦变压器供电方式是每隔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。16由于自耦变压器的作用，经钢轨流回的电流，经自耦变压器绕组和正馈线流回变电所。当自耦变压器的一个绕组流过动车组电流时，其另一个绕组感应出电流供给动车组。当动车组负荷电流为I时，由接触网和正馈线供给的电流为0.5I，另外的负荷电流由自耦变压器感应电流供给。17牵引网阻抗很小，电压损失小，电能损耗低，供电能力大，供电距离长，可达40～50km。牵引负荷电流在接触网和正馈线中的方向相反，因而对邻近的通信线路干扰很小。185．同轴电力电缆供电同轴电力电缆供电（简称CC供电方式），是一种新型的供电方式。同轴电力电缆沿铁路埋设，其内部芯线作为馈电线与接触网连接，外部导体作为回流与钢轨相接。每隔5～10km作一个分段，如图所示:19同轴电缆互感系数大，阻抗很小，牵引电流和回流几乎全部经由同轴电力电缆中流过电缆芯线与外部导体电流相等，方向相反，二者形成的磁场相互抵消，对邻近的通信线路几乎无干扰阻抗小，供电距离长同轴电力电缆造价高，投资大，仅在一些特别困难区段采用20二、牵引变电所1.牵引变电所的作用(1)将电力系统的电能变换成适合动车组使用的电能通过牵引变电所的变压器将电力系统的高压（一般为110kV或220kV）降为27.5kV或2×27.5kV，以单相电馈送给接触网将交流电整流成直流电将工频变换成162/3Hz21(2)降低电气化铁路对电力系统的影响负序问题：牵引变电所通过采用换相接线方式或不同接线型式的变压器，减轻对三相电力系统的影响高次谐波问题：采取有源滤波法和无源滤波法等消除高次谐波影响功率因数：装设无功补偿装置，可有效提高功率因数222．变电所继电保护通常，一个变电所有十多台断路器，每台断路器都要有专门的保护装置来控制保护装置除了用来切断断路故障外，也用作发出不正常运行状态的信号，如变压器过负荷和过热等。运行人员可及时采取措施消除不正常状态，保证供电系统的安全、可靠运行对保护装置的基本要求具有选择性、速动性、灵活性和可靠性23第三节接触网一、接触网的性能要求二、接触网的构成三、接触悬挂形式24一、接触网的性能要求接触网是电气化铁路牵引供电系统中的主要供电设备，应满足以下性能要求：1.弹性均匀、高度一致，有足够的强度和稳定性；2.在恶劣的气象条件下，保证列车在规定的速度运行时的良好受流；3.对各导线和支持结构、支承结构、各零部件及绝缘子等，应当采取有效的防腐蚀和防污秽技术措施；254.接触悬挂的各项技术性能，应满足可靠受流的要求，使用寿命长；5.接触网的各支持结构和零部件应力求轻巧耐用，做到标准化并具有互换性，便于施工和维修保养，便于便于抢修；6.接触线及安装其上的有关设备，要有良好的平滑度和耐磨性；接触线不应有小弯曲及形成硬点，造成受电弓和接触线的机械损伤和电弧烧伤。26二、接触网的构成1．接触悬挂部分包括承力索、接触线、吊弦、中心锚结、补偿装置等。27承力索：是接触网承载接触线，并传输电流的线材。承力索的线胀系数要与接触线相匹配；机械强度高；耐疲劳性能好，耐温特性好；导电率高等。28接触线：是直接与受电弓作摩擦运动传递电能的线材。它对弓－网系统的受流性能的好坏至关重要，受流系统的许多性能指标直接由接触线决定，如波动传播速度、接触线的抬升量、接触线的磨耗、安全系数等。29吊弦：用来把接触线悬吊在承力索上，从而组成链形悬挂。同时，吊弦还可以调整接触线的高度及弛度。分为普通吊弦和弹性吊弦。采用均匀布置，间距为8～12m。30补偿装置下锚及补偿装置：承力索和接触线两端必须锚固，称为下锚。

补偿装置，即在导线的端部设有张力补偿器，通过滑轮及补偿绳将补偿坠砣挂在导线末端进行张力调整，使导线设定的张力在气温变化时基本保持恒定。补偿坠砣补偿绳滑轮312．支持装置用以悬吊和支撑接触悬挂并将其各种载荷传递给支柱或桥隧等大型建筑物。支持装置还应将承力索、接触线固定在一定范围内，使受电弓滑行时与接触线有良好的接触支持装置可分为：腕臂支持装置、软横跨、硬横跨、桥梁支持装置和隧道支持装置等。32腕臂支持装置333．支柱与基础用以安装支持装置、悬吊接触悬挂，并承受其载荷。接触网实景平腕臂斜腕臂棒式绝缘子承力索座定位管定位器接触线支柱吊弦34三、接触悬挂形式接触悬挂形式是指接触网的基本结构形式，它反映了接触网的空间结构和几何尺寸不同的悬挂形式，在工程造价、受流性能、安全性能上均有差别；对接触网的设计、施工和运营维护也有不同的要求高速接触悬挂主要有三种悬挂形式：简单链形悬挂、弹性链形悬挂、复链形悬挂。351．简单链形悬挂结构简单、安全可靠、安装调整维修方便，适应于高速受流。定位点36定位点处弹性小，跨中弹性大，造成受电弓在跨中抬升量大。采用跨中预留弛度（挠度），降低受电弓在跨中的抬升量定位点处易形成相对硬点，磨耗大。可选择结构合理、性能优良的定位器，消除此不足定位点37

2．弹性链形悬挂在定位点处装设弹性吊索，主要有两种形式：“丌”形和“Y”形。弹性吊索的材质一般与承力索相同，其线胀系数与承力索相匹配。弹性吊索38

结构比较简单，改善了定位点处的弹性，使整个接触网的弹性均匀但弹性吊索调整维修比较复杂，定位点处导线抬升量大，对定位器的安装坡度要求较为严格弹性吊索393．复链形悬挂在承力索和接触线之间加了一根辅助承力索。其性能特点是，接触网的张力大，弹性均匀，安装调整复杂、抗风能力强辅助承力索40日本的高速线路如：东海道新干线、山阳新干线、东北新干线、上越新干线均采用复链形悬挂。41法国的巴黎－里昂的东南线采用弹性链形悬挂，巴黎－勒芒／图尔的大西洋线采用接触线带预留弛度的简单链形悬挂。42德国在行速度低于160km/h的线路采用简单链形悬挂，在160km/h及以上的线路采用弹性链形悬挂。4344第四节高速受电弓一、影响高速受电的因素二、对高速受电的要求三、接触网－受电弓系统的受流质量评价

45一、影响高速受电的因素(1)接触网与受电弓的波动特性。高速列车受电弓沿接触线移动的速度大大加快，使接触网与受电弓的波动特性发生变化，从而影响受电；(2)列车在高速运行时，空气动态力增大，对受电造成重要影响；(3)受电弓从接触网大功率受电问题。若采用多弓受电必然会增加阻力和加大噪音，并引起接触网的波动干扰，因而受电弓的数量不能太多。46二、对高速受电的要求1．对高速接触网的要求(1)在最高运行速度和更大的速度变化范围内应能保证正常供电；(2)应有更高的耐磨性和抗腐蚀（包括抗电蚀）能力；(3)对接触网的结构和布置应有更高的要求；(4)在接触网的接触悬挂方面，应有更为先进的接触悬挂装置。472．对高速动车组受电弓的要求(1)受电弓滑板与接触线之间要保持恒定的接触压力，保证受电弓的连续电接触；(2)应尽可能减小受高速电弓运动部分的重量，从而减小运动惯性力，以保证良好可靠的电接触；(3)受电弓在结构设计上要充分考虑高速运行的空气阻力，使受电弓滑板在其垂直工作范围内始终保持水平位置，以减小对滑板与接触线间接触压力的影响；48(4)高速受电弓滑板的材料、形状和尺寸应满足良好的接触状态及更高耐磨性的要求；(5)高速受电弓在升降弓时，初始动作要迅速，以确保受电弓在升弓时电接触可靠的，在降弓时快速断弧；终了动作应较为缓慢，以防止升降弓时对接触网和底架有过大的冲击。49三、接触网－受电弓系统的受流质量评价接触网－受电弓系统的受流质量与接触网和受电弓的匹配性能有很大关系在评价弓网受流质量方面，我国还没有一个通行评价标准。参考国外的经验和近几年来我国提速和高速试验的结果，可从以下方面进行：1.弓网间动态接触压力。当接触力过大时，会使弓网磨耗加剧，引起弓网位移增加；接触力过小，会造成离线产生电弧。502.接触线最大垂直振幅。是指受电弓滑板在一个跨距内的振动幅度，即上下振动的范围。一般用2倍振幅2A来表示。2倍振幅越小，受电弓运动轨迹越平滑，受流质量就越好；3.接触线的抬升量。是指受电弓经过时，接触线的最大抬升量。受电弓和接触线的运动幅度越小，受流质量越好。一个好的受流系统，受电弓的振幅应均匀；514.离线。当受电弓与接触网失去接触就发生了离线。评价弓网离线参数有以下两个方面：每一次离线的最大离线时间小于100ms；离线率，用运行时间内各次离线时间总和与运行时间的比率来表示。我国规定高速线路的离线率应小于5％。5.硬点。评定高速列车运行时接触线对受电弓滑板的冲击，主要是受电弓滑板受到的垂向和线路方向上加速度的最大值。与滑板类型有关；52经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就