高速铁路供电

• 我国高速铁路具有起步晚、起点高的特征，牵引 变电所监控都采用牵引变电所综合自动化系统实 现。变电所综合自动化是利用先进的计算机技术、 现代电力电子技术、通信技术和信号处理技术， 将变电站的二次设备（包括仪表、信号系统、继 电保护、自动装置和远动装置等）的功能进行组 合和优化设计，它连接着不同的智能设备和主控 系统，协调这些设备间的数据和命令交换，实现 对牵引变电所的主要设备和线路的的运行情况执 行监视、测量、自动控制和保护。
一、高速铁路接触网的基本结构
• 高速铁路采用架空式接触网，主要由支 柱与基础、支持装置、定位装置、接触悬 挂等部分组成，前三部分带电，与支柱 （或其它建筑物）接地体之间用绝缘子隔 开，接触网通过与受电弓的直接接触将电 能供给动车组。
弹性吊索
简单悬挂
接触线
承力索
简单链形悬挂
接触线
承力索
弹性链形悬挂
分区所、开闭所与自耦变压器（AT）所
• 分区所一般设于两变电所之间的两供电臂连接处，它把电 气化铁道牵引网分成不同供电区段，装有开关设备，根据 运行需要可以连接同一供电臂的上、下行牵引网并联供电， 改善牵引网供电质量，同时在牵引网发生故障时可缩小停 电范围，相邻变电所全所停电时，分区所还可连接相邻供 电臂以实现越区供电。 • 开闭所实际上是开关站，多设于铁路枢纽，一般两路进线、 多路馈线，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，用以实现对站场各股道群的分别供电控 制从而缩小事故停电范围。 • 自耦变压器（AT）所是AT供电系统中除变电所、分区所和 开闭所外，在牵引网上放置自耦变压器的场所，工频单相 交流电气化铁道每隔10～15km设置一台自耦变压器。
第二节 高速铁路接触网
接触网是电气化轨道交通所特有的、沿 路轨架设的、为电力机车或电动车组提供 电能的特殊供电线路，它是电气化轨道交 通牵引供电系统的重要组成部分。接触网 分为架空式接触网和第三轨式接触网。第 三轨式接触网仅用于地铁与封闭的城市铁 路和轻轨，架空式接触网除此外，还可用 于铁路干线、城市地面交通和工矿电力机 车的电力牵引线路。
接触线
弹性吊索
承力索
复链形悬挂
接触线
辅助承力索
四跨非绝缘锚段关节示意图
中心锚结示意图
交叉式线岔
无交叉式线岔原理图
武广客运专线接触网中的无交叉式线岔实物图
无鸡心环式整体吊弦示意图
带鸡心环式整体吊弦示意图
武广客运专线滑轮组自动补偿装置实物图
武广客运专线中的分段绝缘器实物图
第三节
高速铁路供电设备的检测与维护
• SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统，即数据采集与监视控制系 统。 SCADA系统是以计算机和现代通信技 术为基础将操作命令、数据和信息编成电 码，再将电码经过调制，成为适合传输的 电信号，通过通道送到终端，经过调解还 原成电码，再经过译码去执行或显示。系 统一般由调度端、被控站及信道等组成。
继电保Hale Waihona Puke Baidu及自动化系统
• 继电保护是反映电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态并动 作于断路器跳闸或发出信号或指示的自动装置。当电力系统出现过负 荷、频率降低、过电压等不正常工作状态或短路、断路等电气故障。 继电保护应迅速指示不正常状态并予以控制或迅速切除故障，使停电 范围缩小。
继电保护的构成原理框图
第三章 高速铁路供电
以电能为主要牵引动力的铁路称为电气化铁路,将牵引用电能从电 力系统传送给列车的电力装置称为电气化铁路的牵引供电系统。
牵引供电系统组成示意图
第一节 高速铁路变电
高速铁路牵引变电系统的任务是根据线路输送能力和行车组织方式 确定牵引供电方案和牵引供电设施的布局，将来自公共电网电能的电 压转变成与所使用的牵引电能相符的标称电压，并将之输送到接触网， 确保高速铁路运输牵引供电能力的完全匹配。
控制和信号系统
• 牵引变电所控制系统用于对开关进行分闸与合闸 的控制以及直流电源调节、交流电源切换、变压 器冷却风扇的投入和退出、操作机构加热器投入 和退出、变压器抽头调节等操作。变电所开关控 制一般有当地控制、距离控制和远程控制三种方 式。变电所的主控制室一般有交流电源屏、直流 电源屏、蓄电池屏、计量屏、控制屏、保护屏、 远动系统的RTU等二次设备。 • 中央信号系统是操作人员对设备监视的助手，系 统由预告信号和事故信号两部分组成. • 事故或异常现象发生时能发出事故报警或预告事 故信号来源于继电保护系统。
一、供电方式
直接供电方式示意图
带回流线的直接供电方式示意图
吸流变压器供电方式示意图
AT供电方式示意图
二、牵引变电所一次设备
牵引变电所的设备通常分为两类：一类为高压开关、 输电线路、母线、避雷器等用于完成电能变换、输送、 分配等功能且接触高电压的一次电气设备，图3-6为武 广客运专线乌龙泉牵引变电所一次设备实景图；另一 类为继电保护装置、监视仪表、操作电路等用于完成 对一次设备的控制、监视、保护功能且不接触高电压 的二次电气设备的设备。
武广客运专线乌龙泉牵引变电所一次设备实景图
（一）、电气主接线 电气主接线又称主电路，是指牵引变电所内一次主设备，即高压、 强电流设备的联接方式，也是变电所接受电能、变压和分配电能的通路。 它反映了牵引变电所的基本结构和功能。
武广客运专线牵引变电所典型主结线原理图
三相V/V结线原理图
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高压电器与开关设备 在高压系统中，用来对电路进行开合操作，切除和隔离事故区域，对电路运 行情况进行监视，保护和测量的设备，通称为高压电器。 高压断路器：是一种重要的控制和保护电器，用来在电路正常工作和发生故 障时关合和开断电路，一般由触头、灭弧室、绝缘介质、壳体结构、运动机 构等组成。 隔离开关：隔离开关是一种没有灭弧作用的开关设备，只起隔离作用,不能带 载分合,也没有短路等保护功能。高压电网中，当断路器断开电路后，由于断 路器触头位置的外部指示器缺乏直观，有些情况下它的指示与触头的位置不 相一致。隔离开关的断开，使高压设备与电源隔离得到明显的隔离，保证检 修人员的安全，起辅助开关的作用。 熔断器：是最简单和最早采用的一种限流元件，和被保护的电气设备串接于 电路中，在电路发生过载或短路时，利用其熔件的熔断开断电路，起到保护 其它电路设备的作用。 高压负荷开关：在电路正常工作或过载时开/合电路，不能开/合故障电流， 负荷开关通常起控制与过载保护的作用。 限制电器：限制电路中的电压电流的电器，主要有电抗器、避雷器，其中电 抗器用于限制电路中的短路电流，避雷器用于限制电路中出现的过电压。 互感器：电网中的电压很高、工作电流通常很大，互感器常用于将电路中的 电压电流变小，便于检测和自动控制，同时隔离高低压电路。