高速铁路第四章课件

,*,第四章 高速铁路牵引供电,一、牵引变电所,二、接触网,第四章 高速铁路牵引供电一、牵引变电所,1,由于电力机车功率大，拉的多，跑的快，世界各国的高速铁路几乎都采用电力机车牵引。电力机车与蒸汽机车和内燃机车不同，它本身不带能源，必须由外部供应电能。为了给电力机车供应电能，需要在铁路沿线架设一套牵引供电系统。高速铁路的牵引供电系统，与常速铁路的牵引供电系统不同，它的供电能力和供电可靠性必须满足高速列车运行的要求。,一、牵引变电所,由于电力机车功率大，拉的多，跑的快，世界各国的高速铁,2,电厂发出的电流，经,升压变压器提高电压,后，由高压,输电线送到,铁路沿线的,牵引变电所,。在牵引变电所里把电流,变换,成所要求的,电流或电压,后，经,馈流线,转送到邻近区间和站场线路的,接触网,上供电力机车使用。,电厂发出的电流，经升压变压器提高电压后，由高压输电线送,3,我国和世界上多数国家均采用工频（,50Hz,）单相交流供电制，网压额定值为,25KV,。,方框图如下,：,我国和世界上多数国家均采用工频（50Hz）单相交流,4,5,牵引变电所是电气化铁路供电系统中的心脏,它的主要任务是将地方变电站输送来的,110kV,（,220KV),三相交流电变换为,27.5kV,单相电，然后以单相供电方式经馈电线送至接触网上，接触网沿铁路上空架设，电力机车升弓后便可从其取得电能，用以牵引列车。,牵引变电所的主要作用,三相变电所,单相变电所,V/V,变电所,三相两相式牵引变电所,降压,将,110,（,220,）,KV,交流电降低为,27.5KV,交流电,变相,将三相交流电转换成单相交流电,主要形式,5 牵引变电所是电气化铁路供电系统中的心脏,它的主要任,5,主要设备,与地方电力部门变电所基本相同。主要设有：,电力变压器,高压配电设备,低压配电设备,各种控制、监视与保护装置。,主要设备 与地方电力部门变电所基本相同。主要设有：,6,牵引变电所内根据需求，一般设有两台主变压器,(,牵引变压器,),和,2,台所用变压器。主变压器主要供电力机车牵引负荷用电，所用变压器,(,又称自用电变压器,),是给本所的二次设,备、检修设备以及日常生活、照明负荷供电。,牵引变电所内的变压器结构,它主要由：,铁芯、线圈、油箱、套管、防爆管（压力释放器）、净油器、散热器、呼吸器、温度计、,WSJ,等,部件,组成。其外观结构图如右：,牵引变电所内根据需求，一般设有两台主变压器,7,8,牵引供电回路是由,牵引变电所、馈电线、接触网、电力机车、钢轨、地或回流线,构成。,电牵引供电回路是由,牵引变电所,馈电线,接触网,电力机车,钢轨、地或回流线,牵引变电所构成,8 牵引供电回路是由牵引变电所、馈电线、接触,8,9,牵引供电设备,9牵引供电设备,9,开闭所（,SSP,）,电力牵引系统中的开闭所，实际上是起配电作用的开关站,开闭所就是高压开关站，实际上从严格意义上讲是,“,高压配电,”,站，仅仅起配电作用，实现环网供电、双路互投等功能,。,分区亭（,SP,）,为了增加供电的灵活性，提高运行的可靠性，在两个牵引变电所的供电区间常加设分区亭。分区亭常用于牵引网为双边供电，或复线区段牵引网为单边供电，但上下行接触网在末端并联时。这时，分区亭起到平时将两个供电臂或上下行接触网联络起来的作用，这样，当事故发生时，可缩小停电范围和实现越区供电。,开闭所（SSP）,10,11,牵引变电所对接触网的供电方式,B,B,A,开关,牵引变电所对接触网的供电方式可分为,单边供电,和,双边供电,，接触网单线区段普遍采用单边供电，复线区段可以采用单边供电也可以采用双边供电，但由于复线的双边供电分区亭设备复杂，对接触网短路故障的保护十分困难，故目前我国只采用复线单边供电。,11牵引变电所对接触网的供电方式BBA开关 牵引变电所对接,11,单边供电是由一个区域变电所给,1-2,个牵引变电所供电，为保证供电可靠性，应采用双回路供电。,单边供电的可靠性一般比双边供电和环形供电要差，而投资不会比环形供电和双边单回供电少。,单边供电,单边供电是由一个区域变电所给1-2个牵引变电所供电，,12,每个供电分区只从一端牵引变电所获得电能。,优点：,相邻供电臂电气上独立，运行灵活，接触网发生故障时，只影响到本供电分区，故障范围小，牵引变电所馈线保护装置较简单。,应用范围：,是我国主要的接触网供电方式。,1,2,3,4,6,5,7,1,输电线,2,牵引变电所,3,馈电线,4,接触线,5,钢轨,6,电力机车,7,分区所（亭）,供电系统图,每个供电分区只从一端牵引变电所获得电能。,优点：,相邻供电臂电气上独立，运行灵活，接触网发生故障时，只影响到本供电分区，故障范围小，牵引变电所馈线保护装置较简单。,应用范围：,是我国主要的接触网供电方式。,每个供电分区只从一端牵引变电所获得电能。应用范围：12,13,特点：电源来自两个区域变电所，给铁路供电的输电线是联络这两个区域变电所的通路。,可以分为单回路供电和双回路供电。单回路供电比双回路供电投资省，但双回路供电比单回路供电可靠性更好。,双边供电,特点：电源来自两个区域变电所，给铁路供电的输电线是联,14,每个供电分区同时从两个牵引变电所获得电能。,优缺点：,可提高接触网电压水平，减少电能损耗。但馈线及分区亭的保护及开关设备都较复杂,应用范围：,1,2,3,4,6,5,7,1,输电线,2,牵引变电所,3,馈电线,4,接触线,5,钢轨,6,电力机车,7,分区所（亭）,供电系统图,在我国很少采用。,每个供电分区同时从两个牵引变电所获得电能。应用范围：123,15,直接供电方式,牵引变电所与接触网间不设置任何防干扰设备。,优缺点：,馈电回路结构简单，造价低，但对通信线路干扰较大。,1,2,3,4,6,5,7,1,输电线,2,牵引变电所,3,馈电线,4,接触线,5,钢轨,6,电力机车,7,分区所（亭）,供电系统图,直接供电方式 优缺点：1234657,16,直供加回流线,在线路的田野侧，架设回流线，和钢轨并联。,优缺点：,经济性好、可靠性高、故障率低、维修工作量小馈电回路简单，回路阻抗较小，一次投资及运营费均较低这种供电方式是我国主要使用的供电方式。,直接加回流线供电方式,直供加回流线 在线路的田野侧，架设回流线，和钢轨并联。,17,直供加回流线区段的接触网,直供加回流线区段的接触网,18,自耦变压器供电方式，牵引变压器将,110kV,三相电降压至单相,55kV,，接触网与正馈线之间并联接人一台自耦变压器，其中心抽头与钢轨联结。,3,AT,供电方式,正馈线（,AF,线）,保护线（,PW,线）,AT,供电方式,自耦变压器供电方式，牵引变压器将110kV三相电降压,19,AT,供电方式,又称为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。,电力机车由接触网受电后，牵引电流一般由钢轨流回，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，,因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。,如下图所示。,接触网,正馈线,(,架空回流线,),钢轨,电力机车,AT供电方式又称为自耦变压器供电方式,是每隔10km左,20,自耦变压器供电方式具有良好的防干扰性能，但是也存在半段效应。,图中，,AT1,、,AT2,间可以有效消除干扰，但是，,AT2,和,机车间的干扰不能消除。,AT,供电方式,自耦变压器供电方式具有良好的防干扰性能，但是也存在,21,供电区段接触网,AT,供电区段接触网AT,22,评价：,采用,AT,供电方式使牵引网电压增高，电流减小，牵引变电所间距离增大，提高了网压水平；,自耦变压器并联于接触网上，不需增设电分段，能适应高速、大功率电力机车运行；,AT,供电方式的接触网结构复杂，保护方式繁琐。,应用情况：,我国在郑（州）武（昌）段使用了,AT,供电方式。应用并不普遍。,3,AT,供电方式,评价：3AT供电方式,23,24,接触悬挂,支持装置,定位装置,支柱与基础,接触网是沿,铁路上空架设的一条特殊形式的输电线路,。它由,四部分,组成：,二、接触网,24接触悬挂 接触网是沿铁路上空架设的一条特殊形式的,24,25,支柱与基础,接触悬挂,定位装置,支持装置,25支柱与基础接触悬挂定位装置支持装置,25,1,、接触悬挂,接触悬挂包括,接触线,、,吊弦,、,承力索,和,补偿器及连接零件,。,作用：,将电能输送给电力机车；,技术要求：,接触悬挂的弹性应尽量均匀；,接触线对轨面的高度应尽量相等，限制接触线坡度；,接触悬挂在受电弓压力及风作用下应有良好的稳定性；,接触悬挂的结构及零部件应力求轻巧、简单、可靠，做到标准化。,1,支柱,2,棒式绝缘子,3,平腕臂,4,承力索,5,接触线,6,定位器,7,吊弦,8,定位管支撑,9,定位管,10,平腕臂,11,钢轨,接触网结构图,1、接触悬挂 接触悬挂包括接触线、吊弦、承力索和补偿器,26,支持装置包括,腕臂、水平拉杆、悬式绝缘子串、棒式绝缘子及接触悬挂的悬吊零件,。,提速后的平腕臂结构如右图所示，包括棒式绝缘子、平腕臂、单耳腕臂作成,。,作用：,支持装置是接触网中支持接触悬挂，并将其机械负荷传给支柱固定的部分。,2,、支持装置,1,悬式绝缘子,2,拉杆,3,腕臂,4,吊弦,5,承力索,6,基础,7,支柱,8,棒式绝缘子,9,定位器,10,接触线,11,坠砣,架空式接触网空间结构示意图,支持装置包括腕臂、水平拉杆、悬式绝缘子串、棒式绝缘子及,27,定位装置包括,定位管、定位器、定位线夹及其连接零件,。,作用：,固定接触线的横向位置,，使接触线水平定位在受电弓滑板运行轨迹范围内。,3,、定位装置,定位器,定位装置包括定位管、定位器、定位线夹及其连接零件。,28,如右图中所示，为常用的预应力钢筋混凝土支柱，其基础直接埋入地中。,作用：,支柱与基础,用以承受接触悬挂、支持和定位装置的全部负荷,，并将接触悬挂固定在规定的位置和高度上。,4,、支柱与基础,1,支柱,2,棒式绝缘子,3,平腕臂,4,承力索,5,接触线,6,定位器,7,吊弦,8,定位管支撑,9,定位管,10,平腕臂,11,钢轨,接触网结构图,如右图中所示，为常用的预应力钢筋混凝土支柱，其基础直,29,4,、支柱与基础,常见基础类型,：,4、支柱与基础 常见基础类型：,30,按照接触悬挂结构分为两大类：,简单悬挂：,无承力索,链形悬挂：,承力索、吊弦、接触线组成,链形悬挂：,按照接触线、承力索的补偿情况：,未补偿、半补偿、全补偿,按照接触线、承力索的相对位置：,直链型、半斜链形、斜链形,按照定位点处是否安装弹性吊索：,简单链形和弹性链形,接触网的分类大多以,接触悬挂的类型,来区分,按承力索的多少分为：,单链形,(1,根,),双链形,(2,根,),多链形,(3,根及以上,),中国接触网主要采用：全补偿简单,(,弹性,),直,(,半,),斜链形悬挂。,按照接触悬挂结构分为两大类：接触网的分类大多以接触悬挂的类型,31,1,、简单悬挂,简单悬挂：由一根接触线直接固定在支柱支持装置上的悬挂形式。,简单悬挂的主要形式：,简单悬挂,:,接触线直接固定于悬挂点。,弹性简单悬挂,:,接触线通过弹性吊弦固定于悬挂点。,优点：,结构简单、支柱高度低、投资小、施工检修方便。,缺点：,导线的张力、驰度随温度变化较大；,导线弹性不均匀；不利于机车高速受流。,1、简单悬挂 简单悬挂：由一根接触线直接固定在支柱支,32,1,支柱,2,拉线,3,绝缘子串,4,接触线,5,腕臂,6,棒式绝缘子,未补偿简单悬挂示意图,1,坠砣,2,补偿滑轮,3,接触线,4,定位器,5,弹性吊弦,带弹性吊弦的简单悬挂示意图,1支柱 2拉线 3绝缘子串 4接触线 5腕臂,33,高速铁路第四章课件,34,定位器,接触线,弹性吊索,弹性简单悬挂,定位器接触线弹性吊索弹性简单悬挂,35,链形悬挂是一种运行性能较好的悬挂形式。它的结构特点是接触线通过吊弦悬挂在承力索上，承力索通