城市轨道交通牵引供电系统研究

第一章 电力牵引供电系统概述
• 组成统一的电力系统的优点
✓ 充分利用动力资源 ✓ 减少燃料运输 ✓ 提高供电可靠性 ✓ 提高发电效率
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第一章 电力牵引供电系统概述
• 电力牵引的制式 • 电力牵引供电系统的组成 • 向牵引变电所供电的接线图 • 直流牵引变电所的整流装置 • 电力牵引轨道沿线的迷流腐蚀与保护
第一章 电力牵引供电系统概述
直流牵引变电所功能：将交流进线电压通过整
流变压器，然后经整流器将交流电变成直流电供 电动车辆直流牵引电动机使用。
最简单单相半波整流
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第一章 电力牵引供电系统概述
单相半波整流：
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第一章 电力牵引供电系统概述
单相全波整流：
• 低频单相交流制式：
低频单相交流制在德国、瑞典、瑞士等国得到发展， 这种电流制接触网电压一般为 15000伏,在电力机车上降 压,使用单相整流子牵引电动机。
采用低频的主要原因是整流子牵引电动机换向困难， 不适宜于在工频运转。
单相整流子牵引电动机不如直流牵引电动机构造简单 和容易维护。
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第一章 电力牵引供电系统概述
• 电力牵引的制式 • 电力牵引供电系统的组成 • 向牵引变电所供电的接线图 • 直流牵引变电所的整流装置 • 电力牵引轨道沿线的迷流腐蚀与保护
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第一章 电力牵引供电系统概述
• 电力牵引的制式概念：
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第一章 电力牵引供电系统概述
上海地铁一号线供电系统实例：
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第一章 电力牵引供电系统概述
• 电力牵引的制式 • 电力牵引供电系统的组成 • 向牵引变电所供电的接线图 • 直流牵引变电所的整流装置 • 电力牵引轨道沿线的迷流腐蚀与保护
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O
ωt
1234 567 89
时间段2：此时间段A相电位最高，C相
因D4导通，B相电压最低，且加到D2、D6的阳 极，故D2、D6截止；，因D1导通，A相电压最 高，且加到D3、D5的阴极，故D3、D5截止
第一章 电力牵引供电系统概述
电网向牵引变电所供电形式：
✓ 双边供电接线
由两个主降压变电站向沿线牵引变电所供电，通往牵引变电所的输电线都 经过其母线联接，为了增加供电的可靠性．用双路输电线供电，而每路按 输送功率计算。这种接线可靠性稍低于环行供电。当引入线数目较多时， 开关设备多，投资增加。城市轨道交通牵引供电系统研究
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第一章 电力牵引供电系统概述
• 电力牵引的制式 • 电力牵引供电系统的组成 • 向牵引变电所供电的接线图 • 直流牵引变电所的整流装置 • 电力牵引轨道沿线的迷流腐蚀与保护
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第一章 电力牵引供电系统概述
• 城市轨道交通电力牵引供电系统组成
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第一章 电力牵引供电系统概述
• 工频单相交流制式：
既保留交流制可以升高供屯电压的长处，又仍旧采用 直流串激电动机作为牵引电动机的优点，在电力机车上装 设降压变压器和大功率整流设备，它们将高压电源降压， 再整流成适合直流牵引电功机应用的低压寅流电．电动机 的调压调速可以通过改变降压受压器的抽头或可控制整流 装置电压来达到。
第一章 电力牵引供电系统概述
电网向牵引变电所供电形式：
✓ 单边供电接线
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第一章 电力牵引供电系统概述
电网向牵引变电所供电形式：
✓ 辐射形供电接线
每个牵引变电所用两路独立输电线与主降压变电站联接。这种接线方式适 合于轨道线路成弧形的情况。这种接线简单，但当主降压变电所停电时， 将全线停电。
当今世界电气化铁路应用较晋遍的牵引供电制式
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第一章 电力牵引供电系统概述
• 城市轨道交通牵引制式：直流供电制式
城市轨道机车功率不大，供电半径小，城市之间运营 供电电压不能太高，以确保安全。
我国国标规定采用750V 和1500V直流供电两种制式 一般大运量的轨道交通系统，采用DC1500V电压和架 空接触网馈电，中运量的系统采用DC750V和接触轨馈电 方式。
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三相半波整流：
120
三个二极管轮流导通，导通角均为 180°，脉动性减小 城市轨道交通牵引供电系统研究
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三相全波整流：
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D1 D3 D5
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第一章 电力牵引供电系统概述
电网向牵引变电所供电形式：
✓ 环形供电接线
由两个或两个以上主降压变电站和所有的牵引变电所用输电线联成一个环 行。环行供电是很可靠的供电线路，因为在这种情况下，一路输电线和一个 主降压变电站同时停止工作时，只要其母线仍保持通电，就不致中断任何一 个牵引变电所的正常供电。但城市其轨投道交资通较牵引大供。电系统研究
✓ 启动加速性能：启动力矩大，加速平稳 ✓ 动力设备容量利用充分 ✓ 调速性能：速度调节容易实现，能量损耗小
• 满足上述条件：直流串激（串励）电动机
直流电动机工作原理与结构
励磁绕组和电枢绕组的联接方式
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第一章 电力牵引供电系统概述
• 直流串励电动机缺点：
通过串联电阻调速，原理简单，供电系统电压损失和能 量消耗较大
uO
11 33 55 11 33 5 5 466224 46 622 4
时间段1：此时间段A相电位最高，B相电位最 低，因此跨接在A相B相间的二极管D1、D4导 导 电 二 极 管 编 号 电。电流从A相流出，经D1，负载电阻，D4， 回到B相，见图中红色箭头指示的路径。此段时 间内其他四个二极管均承受反向电压而截止，
供电系统向电动车辆或电力机车供电所采用的电流或电压 制式，包括直流/交流制、电压等级、交流电频率、交流 制中单相/三相等问题。
• 工频单相交流电
50Hz的单相交流电，电压220V ，周期是0.02
• 单相交流电和三相交流电
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第一章 电力牵引供电系统概述
• 电力牵引系统性能要求：