高速列车牵引供电系统
动车的工作原理
动车的工作原理
动车的工作原理是通过电力驱动的高速列车。
其工作原理主要分为牵引系统、供电系统、辅助系统和控制系统四个部分。
首先是牵引系统。
动车的牵引系统由电机和传动系统组成。
电机负责将电能转换成机械能，传动系统将电机转换的机械能传递到车轮，驱使列车运行。
牵引系统的关键在于电机的设计和性能，以及高效的传动装置。
其次是供电系统。
供电系统为动车提供所需的电能。
一般情况下，供电系统采用交流电源，并通过接触网和受电弓与列车接触。
交流电流由电动机接收后，通过牵引系统驱动列车运行。
供电系统的稳定性和可靠性对于动车的运行至关重要。
再次是辅助系统。
辅助系统包括空调系统、制动系统、辅助电源系统等。
空调系统用于保持列车内部的温度和湿度舒适，制动系统用于控制列车的速度和停车，辅助电源系统为列车提供辅助电力，如照明、通信等。
最后是控制系统。
控制系统对动车的运行进行监测和控制。
这包括列车的加速、减速、制动等操作，以及对列车各个系统进行状态监测和故障诊断。
控制系统的主要目的是确保列车的安全运行，并提高列车的性能和效率。
综上所述，动车的工作原理是通过电力驱动列车运行。
牵引系统将电能转换成机械能，供电系统为列车提供电能，辅助系统
提供列车的各种功能，控制系统对列车进行监测和控制。
这些系统共同作用，保证了动车快速、安全、舒适地行驶。
高速列车供电系统的电气特性分析研究
高速列车供电系统的电气特性分析研究高速列车已经成为现代交通运输中不可或缺的一部分，随着科技的发展，高速列车的速度和运行效率也在不断提高。
在高速列车的运行过程中，供电系统的稳定性和可靠性成为越来越重要的问题，因此，对高速列车供电系统的电气特性进行研究和分析具有重要的理论和实际意义。
一、高速列车供电系统的概述高速列车的供电系统是高速铁路运输中不可或缺的一部分。
高速列车的供电系统包括接触网、架空线、变电所、牵引变流器、动车组等组成。
供电系统能否稳定、可靠地供电，直接影响着高速列车的运行效率及客户体验。
1.接触网高速列车的接触网是一种垂直于铁路轨道的装置，它与列车的受电弓相接触，实现列车对外供电的功能。
一般来说，接触网由接触线和支架组成。
接触线是一条由钢丝绳或电缆制成的杆状物，它的截面积大小以及材质对接触网的供电性能影响较大。
支架则是接触线的支撑设备，负责支撑和固定接触线。
2.架空线架空线也是高速列车的重要组成部分，它是接触网与变电所之间的连接桥梁。
架空线通常由一系列的铁塔及其上的导线或电缆组成，这些铁塔通过埋入地下的钢筋混凝土基础固定。
架空线的电气特性影响着列车受电弓与接触网之间的传输效率。
3.变电所变电所是高速列车供电系统的主要集中发电设备，它将电力从电网输送到接触网，为列车提供驱动能源。
变电所的技术水平和电气特性直接影响着列车供电系统的可靠性和运行效率。
4.牵引变流器高速列车的牵引变流器是列车供电系统的核心设备。
它能够将接触网提供的交流电能转换为列车所需要的直流电能，驱动列车正常运行。
牵引变流器的电气特性包括输出电流、输出电压、输出频率等，它们直接影响着列车的运行速度和效率。
5.动车组动车组是高速列车的主要运行设备，它的设计和性能也与列车的供电系统密切相关。
动车组的电气特性包括电气驱动系统的设计、功率特性、能量回收等方面，这些因素直接影响着列车的运行效率和能源利用率。
二、高速列车供电系统的电气特性分析高速列车供电系统的电气特性研究涉及到多个方面，包括电力系统的稳定性、能量回收和能源利用效率、电气设备的先进性和可靠性等。
高速铁路牵引供电概述
1.1 牵引供电方式
2.BT供电方式
BT供电方式就是在牵引供电系统中加 装吸流变压器（3～4 km安装一台）和 回流线。这种供电方式由于在接触网 同高度的外侧增设了一条回流线，回 流线上的电流与接触网上的电流方向 相反，因此大大减轻了接触网对邻近 通信线路的干扰。采用BT供电方式的 电路是由牵引变电所、接触悬挂、回 流线、轨道及吸上线等组成。牵引变 电所作为电源向接触网供电；动车组 列车运行于接触网与轨道之间；吸
正馈线与轨道之间的电压也是25 kV。自 耦变压器是并联在接触悬挂和正馈线之间 的，其中性点与钢轨（保护线）相连接。 彼此相隔一定距离（一般间距为10～16 km）的自耦变压器将整个供电区段分成 若干个小的区段，叫作AT区段，从而形 成了一个多网孔的复杂供电网络。接触悬 挂是去路，正馈线是回路。接触悬挂上的 电流与正馈线上的电流大小相等、方向相 反，因此其电磁感应影响可以互相抵消， 故对邻近的通信线有很好的防护作用。
高
速 铁
项目
高速铁路牵引供电概述
路
高速铁路牵引供电概述
高速铁路的牵引供电系统，其本身没有发电设备，而是从电力系统获取电能。 目前，牵引供电系统的供电方式有直接供电方式、BT供电方式、AT供电方式、 同轴电力电缆（coaxial cable，CC）供电方式、直供加回流线供电方式、单 边供电方式和双边供电方式等。
1.1 牵引供电方式
3.AT供电方式
随着铁路电气化技术的发展及动车组的投 入运行，传统的供电方式已不能适应铁路 发展的需要，各国开始采用AT供电方式。 AT供电方式就是在牵引供电系统中并联 自耦变压器的供电方式。实践证明，AT 供电方式是一种既能有效地减弱接触网对 邻近通信线的电磁感应影响，又能适应高
《高速铁路概论》课件——3-1高速铁路牵引供电系统概述
二、牵引供电系统组成
牵引供电系统的任务是保证质量良好地并不间断地向列车供电，主要 包括牵引变电所和牵引网两部分。
牵引变电所是电气化铁路供电系统的心脏，主要功能是变压和变相。
电气化铁路的电流制经历了由低压直流、三相交流、单相低 频交流到单相工频交流的演变过程。
今后的发展方向主要是采用25kV的单相工频交流制。
高速铁路牵引供电系统概述
高速铁路牵引供电系统概述
教学目标
了解电气化铁路电流制的发展 掌握高速铁路牵引供电系统的供电过程 树立遵守《铁路安全管理条例》的意识
复兴号动车组运行需要几节5号电池？
一、牵引供电过程
《铁路安全管理条例》规定，禁止在铁路电力线路导线两侧各 500米的范围内升放风筝、气球等低空飘浮物体。
高速铁路牵引供电系Байду номын сангаас概述
课堂小结
电气化铁路电流制的发展 高速铁路牵引供电系统的供电过程 遵守《铁路安全管理条例》的意识
高速铁路牵引供电系统的可靠性与故障诊断研究
高速铁路牵引供电系统的可靠性与故障诊断研究随着高铁的快速发展，牵引供电系统的可靠性和故障诊断成为确保高速铁路正常运行的关键因素之一。
本文将针对高速铁路牵引供电系统的可靠性与故障诊断进行研究，探讨其重要性、现有问题和未来发展方向。
一、高速铁路牵引供电系统的可靠性及其重要性高速铁路的运行速度较快，列车对供电系统的要求也相对较高。
牵引供电系统的可靠性直接影响列车运行的安全性和稳定性。
因此，确保牵引供电系统的可靠性是高速铁路运行的关键之一。
可靠的供电系统可以降低系统故障发生的概率，确保列车高速运行的安全性。
二、高速铁路牵引供电系统的现有问题1. 系统故障频发：当前，高速铁路牵引供电系统存在故障频发的问题，这给列车运行稳定性带来了负面影响。
故障可能导致列车停运、延误等问题，对乘客出行和铁路运输效率造成不利影响。
2. 故障诊断困难：目前，高速铁路牵引供电系统故障诊断方面存在一定困难。
故障往往发生在复杂的供电系统中，诊断起来非常复杂和耗时，需要专业的技术人员进行判断和处理。
三、高速铁路牵引供电系统可靠性与故障诊断的研究现状为了提高高速铁路牵引供电系统的可靠性和故障诊断准确性，许多研究机构和企业进行了相关的研究。
目前，主要有以下几个方面的研究：1. 引入智能化技术：通过引入智能化技术，如人工智能、大数据分析等，可以帮助系统自动分析、检测和诊断故障。
智能化技术可以通过对供电系统的实时数据进行分析，提前识别潜在故障，降低故障的发生概率。
2. 清洁能源的应用：传统的供电系统使用煤炭等化石能源，不仅对环境造成污染，而且容易出现故障。
采用清洁能源，如太阳能、风能等，不仅降低了对环境的影响，而且提高了供电系统的可靠性。
3. 系统监测与维护：通过建立完善的供电系统监测与维护机制，可以及时发现潜在的问题，并进行正确的维护。
定期检查以及预防性维护可以大大降低故障发生的概率，提高供电系统的可靠性。
四、高速铁路牵引供电系统可靠性与故障诊断的未来发展方向为了进一步提高高速铁路牵引供电系统的可靠性与故障诊断准确性，需要在以下几个方面进行深入研究：1. 加强系统监测与预防：建立有效的系统监测与预防机制，提前发现潜在问题，并采取有效措施进行预防，从而减少故障的发生。
高铁工作原理
高铁工作原理高铁，即高速铁路，是一种采用高速电力牵引列车技术的现代化铁路交通工具。
高铁的工作原理是基于电力和磁力的相互作用，并通过先进的技术实现高速稳定的行驶。
一、电力牵引系统高铁列车采用电力牵引系统，由电网供电并将电能转化为机械能驱动列车前进。
电力牵引系统的核心组成部分包括电网、接触网、牵引变流器、电机以及线路控制系统。
1. 电网：高铁列车通过接触网吸取电能，接触网由电塔等支撑物支持，供电电压为交流电25千伏或直流电3千伏。
电网提供稳定可靠的电力，为列车的运行提供能量。
2. 接触网：接触网是高铁运行中关键的组成部分，它悬挂在高架或支架上，与列车上方装置的受电弓接触，通过传递电能给列车。
接触网采用导电材料，能承受高压电流的同时保持稳定的接触。
3. 牵引变流器：牵引变流器是将电能转化为驱动列车所需的电机能量的装置。
它能够将接触网提供的交流或直流电能转换成适合列车驱动电机的电能，实现对列车速度和力的控制。
4. 电机：高铁列车的电机采用三相异步电动机，能产生较大的驱动力矩，使列车能够在高速运行时保持平稳加速和制动。
电机通过传动装置将电能转换为机械能带动车轮转动，推动列车前进。
5. 线路控制系统：线路控制系统对电力牵引系统进行监测和控制，保证高铁列车的安全运行。
它可以实时监测电网和接触网的状态，以及控制供电系统的输出，从而确保列车在任何情况下都能够获得足够的电力支持。
二、磁悬浮技术除了电力牵引系统，高铁还采用磁悬浮技术，即磁力悬浮。
磁悬浮是通过磁力的相互作用使列车浮起并行驶的原理，它可以有效减少摩擦阻力，提高列车的运行速度和平稳性。
1. 悬浮系统：磁悬浮列车的悬浮系统由车体和导向系统组成。
车体上安装有磁力悬浮系统的磁浮组件，而轨道上则嵌有导向磁铁。
当列车运行时，磁铁产生的磁力与磁浮组件产生的磁力相互作用，使列车浮起并保持在一定的高度上。
2. 磁力控制系统：磁力控制系统通过控制磁铁的磁场大小和方向，调整列车的浮升高度和悬浮姿态，从而实现对列车的稳定悬浮和平稳运行。
高速铁路牵引供电系统简介
高速铁路牵引供电系统第一节电气化铁路的组成由于电力机车本身不带原动机，需要靠外部电力系统经过牵引供电装置供给其电能，故电气化铁路是由电力机车和牵引供电系统组成的。
牵引供电系统主要由牵引变电所和接触网两部分组成，所以人们又称电力机车、牵引变电所和接触网为电气化铁道的三大元件。
一、电力机车（一）工作原理电力机车靠其顶部升起的受电弓和接触网接触获取电能。
电力机车顶部都有受电弓，由司机控制其升降。
受电弓升起时，紧贴接触网线摩擦滑行，将电能引入机车，经机车主断路器到机车主变压器，主变压器降压后，经供电装置供给牵引电动机，牵引电动机通过传动机构使电力机车运行。
（二）组成部分电力机车由机械部分(包括车体和转向架)、电气部分和空气管路系统构成。
车体是电力机车的骨架，是由钢板和压型梁组焊成的复杂的空间结构，电力机车大部分机械及电气设备都安装在车体内，它也是机车乘务员的工作场所。
转向架是由牵引电机把电能转变成机械能，便电力机车沿轨道走行的机械装置。
它的上部支持着车体，它的下部轮对与铁路轨道接触。
电气部分包括机车主电路、辅助电路和控制电路形成的全部电气设备，在机车上占的比重最大，除安装在转向架中的牵引电机之外，其余均安装在车顶、车内、车下和司机室内。
空气管路系统主要执行机车空气制动功能，由空气压缩机、气阀柜、制动机和管路等组成（三）分类干线电力牵引中，按照供电电流制分为：直流制电力机车和交流制电力机车和多流制电力机车。
交流机车又分为单相低频电力机车(25Hz或16 2/3Hz)和单相工频(50Hz)电力机车。
单相工频电力机车，又可分为交--直传动电力机车和交—直—交传动电力机车。
二、牵引变电所牵引变电所的主要任务是将电力系统输送来的110kV三相交流电变换为27.5（或55）kV单相电，然后以单相供电方式经馈电线送至接触网上，电压变化由牵引变压器完成。
电力系统的三相交流电改变为单相，是通过牵引变压器的电气接线来实现的。
牵引供电方式识别与应用—接触网供电方式(高铁牵引供电系统)
供电臂
牵引变电所
输电线
钢轨
机车 供电臂1 供电臂2
牵引变电所是沿着电气化铁 路线路分布，每个变电所有 一定的供电范围。通常把一 个变电所至其所供电的末端 称为一个供电臂。一个供电 臂的长度对应于线路的区间 数约为2-5个区间。
单线双边供电方式
牵引变当相邻两牵引变电所之间的两段接触网通过分 区所的联络开关连通时，则电力机车将从两个变电所 同时获得供电，这种供电方式称单线双边供电。
双边供电方式的优缺点
优点
缺点
列车可从两个牵引变电所取流，每条 馈电线的电流相对减小，从而可减小 牵引网中的电压损失和电能损失，有 利于改善供电臂的电压水平，降低铁 路的运营成本，且牵引变压器和接触 网悬挂的负荷较均匀。
牵引变电所与分区所的保护相应都要 复杂一些。同时，当两牵引变电所的 电压有差异时，还可能出现不平衡电 流，从而产生附加的电能损失等。
AT供电方式的特点 三大优点
(1) 供电电压提高一倍。 相同牵引负荷条件下， 接触悬挂和正馈线中的 电流大致可减少一半。
(2) 供电能力强。牵引网 单位阻抗低，大大减小 电压损失和电能损失。
(3)AT所处的接触悬挂无 电分段，电力机车通过 AT所时，受电弓上不会 产生强烈电弧，能满足 重载、高速列车运输的 需要。
BT供电方式的缺点
为何现在不采用BT供电方式了？
BT供电方式的缺点
①牵引网阻抗增大
②电压损失增大
由于每台吸流变压器是串联在 接触网回路中， 相当于串联了 一个较大阻抗。
与直接供电方式相比较，BT供 电方式的牵引网单位阻抗增大 约51％。
在相同负载电流条件下，BT供 电方式的牵引网电压损失相应 地增大约51 %。因此严重恶化 了供电臂的电压水平。
牵引供电系统外部电源与供电方式
高速铁路牵引供电系统的实际应用中，需要关注供电能力、电能质量和环 境保护等方面的问题。
磁悬浮列车牵引供电系统
磁悬浮列车牵引供电系统通常采用直流供电方式，通过磁悬浮变电所将来自电网的高压交流电转换为 直流电，为磁悬浮列车提供动力。
牵引供电系统外部电 源与供电方式
目录
• 牵引供电系统概述 • 牵引供电系统外部电源 • 牵引供电系统供电方式 • 牵引供电系统外部电源与供电方式的
优化 • 牵引供电系统外部电源与供电方式的
实际应用案例
01
牵引供电系统概述
牵引供电系统的定义与功能
定义
牵引供电系统是为电气化铁路或 城市轨道交通提供电能的系统， 通过接触网向电力机车或电动汽 车提供所需直流或交流电能。
容量
牵引供电系统外部电源的容量应根据 牵引负荷的大小和运行方式进行选择 ，以确保供电的可靠性和稳定性。
稳定性
外部电源的稳定性对牵引供电系统的 正常运行至关重要，应采取措施确保 电源的电压、频率和波形等参数的稳 定。
03
牵引供电系统供电方式
直接供电方式
01
直接供电方式是一种简单的牵引 供电方式，通过牵引网直接向电 力机车供电。
02
该方式结构简单，投资少，但会 对沿线通信线路产生干扰。
串联电容补偿供电方式
串联电容补偿供电方式是在牵引网中 串联电容，补偿感性负载的无功功率， 提高功率因数。
该方式可以减少对通信线路的干扰， 但需要增加补偿装置和滤波装置。
吸流变压器供电方式
吸流变压器供电方式是通过吸流变压 器将牵引电流从接触网引至回流线， 减少对通信线路的干扰。
《高铁概论》第三章：高铁牵引动力与供电系统
•
单项工频交流制的这种25kv、工频单项
50Hz交流制在中国、日本、法国得到应用。
•
三、牵引供电系统的组成
•
牵引供电系统——包括牵引变电所和牵引网
两部分，其任务是保证质量良好地并并不间断的
项机车、动车组供电。
•
1、牵引变电所是电气化铁路供电系统的心
况下，内燃机车是唯一牵引动力。
•
从世界各国发展高速铁路的情况看，尽管电力牵引初
始投资大，但是电力牵引具有功率大、轴重小、经济性能
好，有利于环境保护等一系列优点，世界上绝大多数国家
的高速列车都采用电力牵引。
•
• 三、牵引动力的配置
• 1、牵引动力集中配置与一端
间的连接线，其作用是将轨道回路内的牵引电流
• 回馈到牵引变电所。在电气化铁路上是利用走行 钢轨作为牵引电流的回路。
•
四、牵引变电系统的管理与安全
•
牵引变电系统是有铁路部门自己建设管理，
其日常维修由供电段负责。
•
1、接发列车与调车作业安全
• （1）、为保证人参安全，除供电段专业人员 外，任何人与牵引供电部分间的距离要>2m。
的电压，在电力机车上还可以比较容易地
将牵引网的高压降低到牵引电机所需要的
电压；但是它的主要缺点是其频率与工业
频率不同，使用时需要变频，因此，设备
复杂、效率低，经济效果差。
• 4、单项工频交流制
• 单项工频交流制是20世纪50年代发展最迅速
的一种牵引供电制度。
•
其优点：一是供电系统简单，不需要变换频
率，可由工业电网注解供电，能节省铁路牵引供
高速铁路牵引供电系统（组成）
高速铁路牵引供电系统电气化铁路的组成由于电力机车本身不带原动机，需要靠外部电力系统经过牵引供电装置供给其电能，故电气化铁路是由电力机车和牵引供电系统组成的。
牵引供电系统主要由牵引变电所和接触网两部分组成，所以人们又称电力机车、牵引变电所和接触网为电气化铁道的三大元件。
一、电力机车（一）工作原理电力机车靠其顶部升起的受电弓和接触网接触获取电能。
电力机车顶部都有受电弓，由司机控制其升降。
受电弓升起时，紧贴接触网线摩擦滑行，将电能引入机车，经机车主断路器到机车主变压器，主变压器降压后，经供电装置供给牵引电动机，牵引电动机通过传动机构使电力机车运行。
（二）组成部分电力机车由机械部分(包括车体和转向架)、电气部分和空气管路系统构成。
车体是电力机车的骨架，是由钢板和压型梁组焊成的复杂的空间结构，电力机车大部分机械及电气设备都安装在车体内，它也是机车乘务员的工作场所。
转向架是由牵引电机把电能转变成机械能，便电力机车沿轨道走行的机械装置。
它的上部支持着车体，它的下部轮对与铁路轨道接触。
电气部分包括机车主电路、辅助电路和控制电路形成的全部电气设备，在机车上占的比重最大，除安装在转向架中的牵引电机之外，其余均安装在车顶、车内、车下和司机室内。
空气管路系统主要执行机车空气制动功能，由空气压缩机、气阀柜、制动机和管路等组成（三）分类干线电力牵引中，按照供电电流制分为：直流制电力机车和交流制电力机车和多流制电力机车。
交流机车又分为单相低频电力机车(25Hz或16 2/3Hz)和单相工频(50Hz)电力机车。
单相工频电力机车，又可分为交--直传动电力机车和交—直—交传动电力机车。
二、牵引变电所牵引变电所的主要任务是将电力系统输送来的110kV三相交流电变换为27.5（或55）kV单相电，然后以单相供电方式经馈电线送至接触网上，电压变化由牵引变压器完成。
高速铁路牵引供电系统6C系统运用现状分析资料
高速铁路牵引供电 系统6C系统的技术 发展
提高供电可靠性： 采用先进的供电 技术，提高供电 系统的稳定性和 可靠性。
提高供电效率： 采用高效节能的 供电设备，降低 供电损耗，提高 供电效率。
提高供电智能化： 采用先进的供电 控制技术，实现 供电系统的智能 化控制和管理。
提高供电安全性： 采用先进的供电 安全技术，提高 供电系统的安全 性和抗干扰能力。
加强人员培训，提高员工技能和素质
定期进行设备检查和维护，确保设备正 常运行
采用先进的技术和设备，提高系统自动 化和智能化水平
加强与相关部门的沟通和协作，提高系 统运行效率
建立应急响应机制，及时处理突发事件
高速铁路牵引供电 系统6C系统的安全 性和可靠性
6C系统采用双电源供电，提高了供 电可靠性
6C系统采用智能监控系统，提高了 故障诊断和预警能力
提供稳定的电力供应
保证列车的正常运行
提高列车的运行速度和安全性
降低列车的能耗和维护成本
高速铁路牵引供电 系统6C系统的运用 现状
6C系统在高速铁路中的作用：为高速列车提供稳定的电力供应 6C系统的组成：包括牵引变电所、接触网、受电弓等 6C系统的应用现状：已在多条高速铁路线路上得到应用 6C系统的优势：提高了高速铁路的运行效率和安全性
加强6C系统安全知识的宣 传和教育，提高员工安全 意识和自我保护能力
结论和建议
6C系统在提高牵引供电系统 的安全性和环保性方面具有 积极作用
6C系统在提高牵引供电系统 的效率和节能方面具有显著 优势
6C系统在提高牵引供电系统 的稳定性和可靠性方面发挥 了重要作用
6C系统在提高牵引供电系统 的智能化和自动化方面具有
重要价值
高速铁路牵引供电系统6C系统运用现状分析
性有待提高。
在实际运用中，6c系统的故障诊断和预警功能仍需不断优化和
03
完善，以提高故障处理的及时性和准确性。
6c系统的性能评估与优化建议
01
对6c系统的性能进行评估，需要综合考虑其实时性、准确性、稳定性 和可靠性等方面。
02
建议加强6c系统的技术创新和研发，提高其数据处理能力和智能化水 平。
03
02
高速铁路牵引供电系统 概述
牵引供电系统简介
牵引供电系统是高速铁路的重要组成 部分，负责为列车提供稳定、可靠的 电能，确保列车安全、高效地运行。
牵引供电系统主要包括牵引变电所和 接触网两部分，其中牵引变电所负责 将电能转换成适合列车使用的电流， 接触网则负责向列车提供电力。
6c系统在牵引供电系统中的地位
02
加强6c系统与其他系统的集成，实现信息共享和协 同工作。
03
完善6c系统的用户界面，提高用户体验和操作便捷 性。
对未来研究的展望
01 深入研究6c系统的核心技术和算法，提高其自主 创新能力和核心竞争力。
02 拓展6c系统在高速铁路其他领域的应用，如信号 系统、通信系统等。
03 加强国际合作与交流，共同推进高速铁路牵引供 电系统技术的发展。
高速铁路牵引供电系 统6c系统运用现状分 析
目录
• 引言 • 高速铁路牵引供电系统概述 • 6c系统的运用现状 • 6c系统的技术发展与趋势 • 结论与建议
01
引言
研究背景
高速铁路牵引供电系统是高速铁路的重要组成部分，其运行 状态直接关系到高速铁路的安全和效率。随着高速铁路的快 速发展，对牵引供电系统的安全性和可靠性提出了更高的要 求。
6c系统的特点包括高精度、高可靠性、高稳定性等，能够实现对牵引供电设备的全 面监测和精确诊断。
高铁牵引供电系统基础知识
Hale Waihona Puke 牵引变电所的一次侧供电方式
牵引供电方式
直接供电方式。
带回流线的直接供电方式
自耦变压器供电方式
高速铁路牵引供电系统基础知识
2019 .11
火车动力牵引方式
人类获取电能的方式
高铁的电从哪儿来？
牵引供电系统的概念
• 将电能从电力系统传送给电力机车的电力 装置称为牵引供电系统。
高速铁路牵引供电系统的构成
牵引变电所
接触网
牵引变电所
• 电力牵引的专用变电所。牵引变电所把区域电力系统送来的电能，根 据电力牵引对电流和电压的不同要求，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，或者送 到地下铁道等城市交通所需的供电系统，为地铁电动车辆或电车供电。
一次设备 二次设备
牵引变电所的电气接线
• 主接线
• 二次接线
牵引变电所的类型
• 单相牵引变电所 • 三相牵引牵引变电所 • 三相-二相牵引变电所
由于牵引供电系统采用单相交流电，如果全程只用一相，肯定导致不平衡。解决方 式就是通过换相实现三相平衡。也就是说一相用一段，三相循环着用。
具体的换相流程如下：在变电所中，三相交流电变为了A相、B相、C相三相电，将 其中的一相接地，另两相分别通往变电所两侧的供电臂（如图牵引变电所供电臂分 别为A相、B相，而C相接地了）。一般而言，相邻变电所的相邻供电臂的相位相同。
接触网
• 高速铁路接触网，是沿铁路线上空架设的向电力机车供电的输电线路，高铁列车运 行所仰赖的电流就是通过机车上端的接触网来输送的。接触网一旦停电，或列车电 弓与接触网接触不良，对列车的供电便产生影响。根据高速铁路接触网所在区间、 站场和大型建筑物而有所不同。支持装置包括腕臂、水平拉杆、悬式绝缘子串，棒 式绝缘子及其它建筑物的特殊支持设备。定位装置包括定位管和定位器，其功用是 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。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。中国接触网中采 用预应力钢筋混凝土支柱和钢柱，基础是对钢支柱而言的，即钢支柱固定在下面的 钢筋混凝土制成的基础上，由基础承受支柱传给的全部负荷，并保证支柱的稳定性。 预应力钢筋混凝土支柱与基础制成一个整体，下端直接埋入地下。
高速铁路牵引供电系统概论
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星形－延边平衡变压器
星形－曲折延边平衡变压器
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多路馈线，用以实现对站场各股道群的分别供电控制。 （1）进线和馈线都经过断路器，可灵活地对各分区 接触网停、供电 （2）在断路器上可实现短路故障保护，从而缩小事故 停电范围 （3）对AT牵引网，往往同ATP合建，增强对供电臂供电
的灵活性
自耦变压器（AT）所（AT Post, ATP） AT供电系统，除变电所、分区所和开闭所外，
复链形悬挂
特点： 在结构上，承力索和接触导线之间加了一根辅助承力索。 接触网的张力大，弹性均匀，安装调整复杂，抗风能力强
2.3 高速接触网的主要结构参数
导线高度 ：指接触导线距钢轨面的高度。一般地，高速铁路 接触导线的高度比常规电气化铁路的接触导线低。原因： ①高速铁路一般无超级超限列车通过，车辆限界为4 800 mm； ②为了减少列车空气阻力及空气动态力对受电弓的影响， 受电弓的底座沉于机车车顶顶面，受电弓的工作高度较小。 所以，高速铁路接触导线的高度一般在5 300 m左右。
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模块2.牵引供电系统《高速铁路牵引供电》教学课件
2.1.4 高速铁路牵引供电系统
3. 高速铁路变电所、分区所主接线及接触网标称电压
1 牵引变电所电源侧主接线 电源侧主接线应结合外部电源条件确定，两路电压均可靠时，采用线路变压器组接线。 采用分支接线，在两回线间设置由隔离开关分段的跨条，实现电源进线与变压器交叉供电。 2 牵引变电所馈线侧接线 采用户外单体布置时，实现上、下行断路器互为备用的联络开关设置在所内线路侧；采 用GIS柜布置时，联络开关设置在所外上网开关的线路侧。
额定电压（kV） 输送功率（MV·A ） 输送距离（km）
110
10～50
50～150
220
100～150
100～300ຫໍສະໝຸດ 5001 000～1 500
150～850
世界各国采用工频、单相、交流接触网额定电压为25 kV的高速电气化铁路，毫无例外地 均采用高压供电。
日本山阳等新干线，牵引变电所的进线电压采用27.5 kV。电源的变动和不平衡承受能力 都有所提高，更能保证机车稳定、高速运行，也更加经济。法国大部分牵引变电所的进线电 压为225 kV，只有一个变电所为63 kV。德国牵引网电压采用15 kV，牵引变电所进线电压采 用110 kV。另外，它使用 Hz频率给铁路专门供电，有其特殊性。
带回流线的直接供电方式，机车部分电流通过钢轨和大地流回牵引变电所（约70%）， 其余通过回流线流回牵引变电所（约30%）。
2.2.3 BT供电方式
BT（Booster Transformer）供电方式又称吸流变压器供电方式，其主要目的是提高牵引 网防干扰能力，目前已经基本不采用，如图所示。
BT供电方式存在着一种现象：当机车处在BT间隔内时会失去吸流防护效果。同等条件下， BT供电方式变电所的间距要小很多，且每隔3～4 km在接触网内存在断口，机车通过断口时 可能会产生电火花，缩短接触网的使用寿命。
高速铁路牵引供电系统的设计与应用研究
高速铁路牵引供电系统的设计与应用研究随着中国高速铁路的蓬勃发展，高速铁路牵引供电系统的设计和应用也得到了越来越多的关注。
牵引供电系统是高速铁路中的关键部件，是保证列车正常运行和安全稳定的必要条件。
本文将介绍高速铁路牵引供电系统的重要性、类型、参数要求以及设计和应用研究的现状与发展趋势。
一、高速铁路牵引供电系统的重要性牵引供电系统是高速铁路的重要组成部分之一，它负责为高速列车提供电力，并通过电缆或架空线路将电能传输到列车上，实现列车的动力驱动。
因此，牵引供电系统对于高速铁路的正常运行和安全稳定起着至关重要的作用，牵引供电系统的可靠性和稳定性，直接影响高速铁路的运输效率和安全。
二、高速铁路牵引供电系统的类型根据传输电能的方式，高速铁路牵引供电系统主要分为两种类型：架空式和电缆式。
架空式牵引供电系统是利用高压架空线路输送电能，通过触网与集电装置相接触，将电能传输给列车，因此，架空式牵引供电系统需要将一定数量的铁塔分布于铁路沿线，具有传输距离远、传输功率大的特点。
电缆式牵引供电系统则是通过地下铺设电缆输送电能，电能传输的距离相对较短，当容纳量不足时，也可以与架空式牵引供电系相互关联，应用于较为复杂的地形或掩埋应用环境。
三、高速铁路牵引供电系统的参数要求高速铁路牵引供电系统的参数要求与一般的电力系统有所不同，其主要体现在以下几个方面。
（1）电压等级：现阶段我国高速铁路牵引供电系统的电压等级已经达到了交流25kV，频率50Hz的标准，这个电压等级不仅可以满足列车高速行驶的需求，还可以有效减小牵引电缆的送电损耗，实现节能减排的目的。
（2）电流特性：高速列车的牵引电流需要随速度的变化而快速调整，从而达到最佳牵引效果。
因此，高速铁路牵引供电系统的电流特性需要满足宽频、大功率、快调节等需求。
（3）环境适应能力：高速铁路是一种在车站、隧道、桥梁等环境下运行的交通系统，因此，牵引供电系统需要在复杂的环境中保持稳定可靠的运行，需要具备对环境干扰的抵抗能力和可靠的防雷性能。
高速铁路的牵引供电系统
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。
6
牵引供电系统
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
7
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
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：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
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
16.7Hz,
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
4
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。
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由于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。
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5．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:
电方式）是在牵引网中架设有吸铁路上采用较为广泛， 如图所示：
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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 ，所以也称吸流变压器－回流线供电方式（简 称吸－回方式）
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1. 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：
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这种供电方式最简单，投资最省，牵引 网阻抗小，能耗也较低。供电距离单线一般为 30km左右，双线一般为25km左右。
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2. 吸流变压器供电方式 吸流变压器的供电方式（简称BT供
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（1）将电力系统的电能变换成适合高速列车 使用的电能。
在牵引变电所内装设有牵引变压器（也称主 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（自耦变压器 供电方式），以单相电馈送给接触网，供高速列 车使用。国外有些国家的电气化铁路采用的是直 流制式，或是低频（16 2/3Hz）交流制式，因此 ，还需要将交流电整流成直流电，或将工频变换 成16 2/3Hz，这些变换工作都由牵引变电所来完 成。
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由于馈线与回流线在同一电缆中，间隔很小 ，而且同轴布置，使互感系数增大，所以同轴电 力电缆的阻抗比接触网和钢轨的阻抗小得多，牵 引电流和回流几乎全部经由同轴电力电缆中流过 。因此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。由于阻抗小，因而供电距离长。但 由于同轴电力电缆造价高，投资大，现仅在一些 特别困难区段采用。
《高速铁路牵引供电系统概述》
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高速铁路牵引供电系统概 述
➢第一节 电力牵引供电系统 ➢第二节 高速列车供电 ➢第三节 高速接触网 ➢第四节 高速受电弓
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第二节 电力牵引供电系统
电 力 系 统
电力牵引供电系统
电 力 系 统
电力牵引供电系统
接触网
电力牵引系统
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电力牵引系统
电力牵引系统的组成如图所示。
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a.选择性。保护该跳闸的断路器跳闸，不该跳 闸的不跳，以使停电限制在最小的范围；
b.速动性。故障后迅速动作，可减小设备的损 坏程度及对非故障区段的影响时间。但速动 性不能影响选择性。
c.灵活性。要求对保护范围的故障反应灵敏， 不产生拒动；
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二、牵引变电所 1.牵引变电所的作用
我国电气化铁路采用的是工频单相25kV交流 制，而电力系统是一个三相交流系统，需要经过 变换电压等级和由三相变换成单相才能使用。电 气化铁路产生的负序和高次谐波对电力系统会造 成多种不良影响，需要通过牵引变电所来解决。 因此，牵引变电所应具有以下两个方面的作用:
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3. 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：
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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。
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4．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。
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自耦变压器将牵引网的供电电压提高一倍，而供给高速 列车的电压仍然不变。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高速列车电流时，其另一个绕组 感应出电流供给高速列车。
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因此，当高速列车负荷电流为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。
发电厂—500KV 高压输电线— 区域变电所— 110KV输电线— 牵引变电所— 27.5KV输电线、 接触网
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电力牵引系统
国家公用电网来的三相110KV交流经过牵引 变电所降压后，向电气化铁道牵引接触网输出 25KV（27.5KV）单相交流供给电力机车。
电力机车是通过受电弓从接触网上获取电能 的，27.5KV单相交流供给电力机车后经过电力机 车上的牵引变压器降压，再通过变流装置变流后 输到牵引电动机驱动机车（列车）运行
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第二节 高速列车供电
一、供电方式 二、牵引变电所
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高速列车牵引供电系统的组成
高速列车牵引供电系统
牵引变电所
保证质量良好并不 间断地向高速列车 供电
接触网
在高速列车运行中 通过与受电弓良好 的摩擦接触将电能 传给高速列车
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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
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（2）降低电气化铁路对电力系统的 影响。
电气化铁路的单相牵引负荷是一个不 对称的负荷，对三相电力系统产生负序 电流和负序电压。要减轻负序电流和负 序电压对三相电力系统的影响，需要牵 引变电所采用换相接线方式或不同接线 型式的变压器。
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2．变电所保护装置
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。如果没有符合要求 的保护装置，那么断路故障就不能迅速地排除， 从而造成严重的危害。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、控制回路断线、绝缘不 良等不正常状态，运行人员发现不正常信号后， 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如下 。