高速动车组概论4共同体 牵引供电演示课件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
16／77
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 :
第四章 动车组牵引供电
第一节 动车组供电 第二节 高速接触网 第三节 高速受电弓
1／77
第一节 动车组供电
一、供电方式 二、牵引变电所
2／77
动车组牵引供电系统的组成
动车组牵引供电系统
牵引变电所
保证质量良好并不 间断地向动车组供 电
接触网
在动车组运行中通 过与受电弓良好的 摩擦接触将电能传 给动车组
17／77
（ 1 ）将电力系统的电能变换成适合动车组 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， 供动车组使用。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。
8／77
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Байду номын сангаас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）
9／77
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：
18／77
（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。
19／77
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。
自耦变压器将牵引网的供电电压提高一倍，而供 给动车组的电压仍然不变。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动车组电流时， 其另一个绕组感应出电流供给动车组。
13／77
因此，当动车组负荷电流为 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。
10／77
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。
11／77
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。
12／77
21／77
第二节 高速接触网
一、接触网的构成 二、接触悬挂形式 三、接触网的性能要求 四、接触线及承力索
22／77
一、接触网的构成
? 接触网是电气化铁路牵引供电系统中的主要供 电设备，它的功能是向走行在铁路线上的动车 组不间断地供应电能。
? 接触网必须架设在铁路线路的正上方，动车组 利用顶部的受电弓与接触网接触而获得电能。
3／77
4／77
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
5／77
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：
20／77
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；
d. 可靠性。要求保护装置的元件和接线处于 良好状态，该动作时均能正常工作。
? 为了保证不间断地供给动车组电能，就必须使 动车组的受电弓与接触网的接触导线在动车组 行驶时有良好的接触。
23／77
? 接触网的主要组成 1．接触悬挂部分
包括承力索、接触导线、吊弦、中心锚结、补 偿装置等。
15／77
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。
这种供电方式的牵引网阻抗很小，电压损失小，电能损 耗低，供电能力大，供电距离长，可达40～50km。
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。
14／77
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 :
6／77
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。
7／77
2. 吸流变压器供电方式 吸流变压器的供电方式（简称BT供
电方式）是在牵引网中架设有吸流变压 器－回流线装置的一种供电方式。目前， 在我国电气化铁路上采用较为广泛，如 图所示：
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 :
第四章 动车组牵引供电
第一节 动车组供电 第二节 高速接触网 第三节 高速受电弓
1／77
第一节 动车组供电
一、供电方式 二、牵引变电所
2／77
动车组牵引供电系统的组成
动车组牵引供电系统
牵引变电所
保证质量良好并不 间断地向动车组供 电
接触网
在动车组运行中通 过与受电弓良好的 摩擦接触将电能传 给动车组
17／77
（ 1 ）将电力系统的电能变换成适合动车组 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， 供动车组使用。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。
8／77
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Байду номын сангаас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）
9／77
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：
18／77
（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。
19／77
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。
自耦变压器将牵引网的供电电压提高一倍，而供 给动车组的电压仍然不变。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动车组电流时， 其另一个绕组感应出电流供给动车组。
13／77
因此，当动车组负荷电流为 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。
10／77
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。
11／77
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。
12／77
21／77
第二节 高速接触网
一、接触网的构成 二、接触悬挂形式 三、接触网的性能要求 四、接触线及承力索
22／77
一、接触网的构成
? 接触网是电气化铁路牵引供电系统中的主要供 电设备，它的功能是向走行在铁路线上的动车 组不间断地供应电能。
? 接触网必须架设在铁路线路的正上方，动车组 利用顶部的受电弓与接触网接触而获得电能。
3／77
4／77
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
5／77
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：
20／77
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；
d. 可靠性。要求保护装置的元件和接线处于 良好状态，该动作时均能正常工作。
? 为了保证不间断地供给动车组电能，就必须使 动车组的受电弓与接触网的接触导线在动车组 行驶时有良好的接触。
23／77
? 接触网的主要组成 1．接触悬挂部分
包括承力索、接触导线、吊弦、中心锚结、补 偿装置等。
15／77
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。
这种供电方式的牵引网阻抗很小，电压损失小，电能损 耗低，供电能力大，供电距离长，可达40～50km。
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。
14／77
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 :
6／77
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。
7／77
2. 吸流变压器供电方式 吸流变压器的供电方式（简称BT供
电方式）是在牵引网中架设有吸流变压 器－回流线装置的一种供电方式。目前， 在我国电气化铁路上采用较为广泛，如 图所示：