高铁概论第4章高速铁路牵引供电与车辆动力

电气化铁道电力系统属于一级负荷。一级，二级，三极负荷不是按照负荷大小区 分的，而是按照负荷重要性区分的。 1、一级负荷：一级负荷指中断供电将造成人员伤亡；中断供电将造成重大政治影 响和重大经济损失；中断供电将造成公共场所秩序严重混乱的电力负荷。 2、二级负荷：二级负荷指中断供电将造成较大政治影响；中断供电将造成较大经 济损失；中断供电将造成公共场所混乱的电力负荷。二级负荷多采用两路电源供 电。在负荷较小或地区供电条件困难时，可由一路6kV及以上专用的架空线路供电。 3、三级负荷：三级负荷指凡不属于一级负荷和二级负荷的电力负荷。三级负荷对 供电无特殊要求。
中国的电力都是用什么方式发出 来的？电力的不同来源的道理是 什么？
中国电力来源主要是火 力发电、水力发电、风 力发电和核电，占比分 别为：火电接近75%， 水电不到18%，风电约 为4%，核电不到4%。
概述
由于电力牵引具有功率大、效率高、 清洁无污染、能够综合利用各种一次能 源的优点，被高速铁路普遍采用。
第4章 高速铁路 牵引供电与车辆
动力
目录
1概述
2牵引供电系统
3接触网
4综合SCADA系统
5.车辆动力装置
什么是电？
能
量
能量以多种不同的形式 存在；按照物质的不同运 动形式分类，能量可分为 机械能、化学能、热能、 电能、辐射能、核能、光 能、潮汐能等。这些不同 形式的能量之间可以通过 物理效应或化学反应而相 互转化。
电气铁路和电车用的称为牵引变电所
三相交流电是由三个频率相同、电势振幅相等、相位差互差120°角的交流电路组成的电力系统。 目前，我国生产、配送的都是三相交流电。
单相交流电电路中只具有单一的交流电压，在电路中产生的电流，电压都以一定的频率随时间变化。
牵引变电所从公用电力系统接受电能，通过变压器将电能从三相110KV或220V变换成1个或2个27.5KV ，并向两侧铁路上、下行牵引网供电。
电
电
电是静止或移动 的电荷所产生的 物理现象。在现 实生活中，电的 机制给出了很多 众所熟知的效应， 例如闪电、摩擦 起电、静电感应、 电磁感应等等。
术
语
电子（electron）：在原子中，围绕在原子核外面带负电荷的称为电 子。 电路（electrics circuit）:由电源、用电器、导线等连接组成的电流通 道，分为闭合电路和开合电路。不经负载的闭合电路被称之为短路。 电子元器件在电路中的连接方法有串联和并联两种基本形式。 电压（voltage）或称电势差，是趋使电子流经导线的一种潜能，若把 电荷从一点移到另一点必须对电场做功就称两点之间存在电压（电势 差）。 电流：是电荷的移动，通常以安培（Ampere）为度量单位。任何移 动中的带电粒子都可以形成电流。 电荷（electric charge）是电子负荷的量，电场之源。当正电荷发生 净移动时，在其移动方向上即构成电流。 电阻（electric resistance）：限制电路中电流的量，亦称为电流的阻 力。
我国牵引供电 方式
带负馈线的直 接供电方式
AT供电方式
电力牵引AT供电方式(auto transformer supply system of electric traction)是指电力牵引的一种供电 方式，又称自耦变压器供电方式。单相工频交流电气 化铁路为提高供电质量和减少对通信的干扰而采用的 一种设有自耦变压器的供电方式。
小知识
高铁、动车等在行进过程中，并不是一直都和电网相连，经常 会通过一段无电区间（在牵引变电所和供电臂之间，叫作“电分 相”），约100米。通过这段区域时，列车是没有电的，一般借 助惯性滑过这段区间。由于这段区间非常短，所以坐火车时基本 没什么感觉。
我们日常所见的高铁列车都是电气机车，靠接受接触网送来的电流作为能 源，由牵引电动机驱动机车的车轮。此外，高铁车厢照明、我们饮用需要 的热水、刹车制动乃至充电插座等都需要电。 对于高铁列车来说，每节车厢里分配的功率基本是平均的，因此每个插座 的额定电流、相应导线的粗细都是受到限定的。他们就像我们人身体里的 毛细血管一样，电流从其中通过，如果某一处的功率过大(即使是迷你电饭 煲的额定功率也会有300瓦左右)，就会造成毛细血管爆裂，严重的后果就 像脑溢血，这就非常容易引起电气火灾。 电气火灾，很多情况下是因为导线容量不够继而发热，引起导线包皮和周 围化纤材料着火，引燃其他可燃物(比如座椅或包裹)，威胁列车的运行和广 大乘客的生命、财产安全。
术
语
电功率（electric Power）：定义为单位时间内所作之功。因导线不积存电荷，故在一闭合电路 中有多少电荷通过电池必有相同量之电荷通过电阻。 电源（power supply）：干电池与家用的110V/220V 交流电源是常见的电压源。 电压源：可以维持定值大小的电压且不受负载变动的影响的来源。 电流源：可以维持定值大小的电流且不受负载变动的影响的来源。 充电（electrify）：给蓄电池等设备补充电量的过程。 变压/整流（rectification/commutation）：把交流电(不断改变方向的电流)变为直流电,只允许 电流朝一个方向流动。电灯和电机使用交流电,但大多数电子设备需用直流电。 电击（electric shock）：经由导体接触到某程度的电压源，人体只要1mA就会有触电之感觉， 5mA以上就会有肌肉痉挛现象，在严格控制下可作为医疗使用，但未受控制下将会造成生命危 险。
牵引网
牵引供电系统是指铁路从地方引入220（110）KV 电源，通过牵引变电所降压到27.5KV送至电力机车 的整个供电系统。
变电所
电力网中的线路连接点，用以 变换电压、交换功率和汇集、分 配电能的设施。变电所中有不同 电压的配电装置，电力变压器， 控制、保护、测量、信号和通信 设施，以及二次回路电源等。
高速列车通过专门的外部电源，对电流和电压进行适当的变换，驱动电动机运行， 为高速列车提供牵引动力。
需要处理好三个环节的关系：1.外部电源与牵引供电系统的关系；2.牵引供电系统 与动车组的关系；3.动车组上的牵引传动系统，要保证为车辆提供快速的动力控制。
牵引供电系统
牵引供电系统
变电所
专用高压线路
高铁没电了，你该怎么办
首先，一定要保持冷静。当停电停车时，车内大部分系统都无法运行。国内 高铁和动车的窗户均为密闭性设计，不到万不得已时，车门不会打开。 其次，合理饮用饮用水。闷热环境下，人通过汗液排热，水分补充不足时就 可能脱水。 最后调整心态，保持秩序，心平气和地应对突发困难，等待恢复供电。
以京沪高铁为例，列车时速300公里 运行时，人均百公里能耗仅为3.64度 电，相当于客运飞机的十二分之一， 小轿车的八分之一、中型客车的三分 之一。京沪高铁全长1318公里，这样 算下来，京沪一次旅行人均能耗约为 48度电。
变电站综合自动化系统是利用先进的计算机技术、现代电子技术、 通信技术和信息处理技术等实现对变电站二次设备的功能进行重 新组合、优化设计，对变电站全部设备的运行情况执行监视、测 量。 牵引变电所往往还安装远方视频监控及防灾报警系统，以进一步 提高变电所的安全、可靠运行水平，减少维护工作量，实现无人 值班。
牵引网
由馈电线、接触网、钢轨、回流线组成的双导线供电系统。 馈电线是连接变电所和接触网之间的架空铝导线。 接触网直接把从牵引变电所获得的电能供给电力机车，其质量和工作状态直接影响着 电气化铁路运输能力。由于接触网是露天设置，没有备用，线路上的负荷又随电力机 车的运行而沿接触线移动和变化
时速350千米的高铁每小时耗电9600度、时速250千米的高铁每小时耗电4800 度。一趟时速250千米的高铁从北京到南京要花费4小时、耗费近2万度电！可 以供某“一晚低至一度电组每辆车上也自带蓄电池， 为列车启动时受电弓运行等提供电 能，还可以作为高铁停电时安全和 辅助电器系统的紧急备用电源。
近年来就有一些天气等外因导致 接触网故障的停电事故。由于无备 用触网，抢修周期较长、车上蓄电 池容量配置没考虑空调用电，车厢 十分闷热，旅客大概和烤肉只差一 撮孜然
机械能
机械能是动能与势能的 总和，这里的势能分为重 力势能和弹性势能。我们 把动能、重力势能和弹性 势能统称为机械能。决定 动能的是质量与速度；决 定重力势能的是质量和高 度；决定弹性势能的是劲 度系数与形变量。机械能 只是动能与势能的和。机 械能是表示物体运动状态 与高度的物理量。
动
能
物体由于运动而具有的能量， 称为物体的动能。