中國高速鐵路牽引供電關(guān)鍵技術(shù)-最新資料

1、中國高速鐵路牽引供電關(guān)鍵技術(shù)引言2008年 8月 1日，我國第 1條高速鐵路京津城際鐵路通車 運營，實現(xiàn)了高速動車組 350km/h 的運營速度目標(biāo)， 這標(biāo)志著我 國高速鐵路技術(shù)達到世界先進水平。 我國高速鐵路目前正在快速 發(fā)展階段， 相應(yīng)的鐵路通道也處于加速建設(shè)中。 牽引供電系統(tǒng)是 為高速動車組提供動力的重要系統(tǒng)， 其工作性能的安全可靠， 是 高速動車組安全運行的重要保障。 高速列車在正常行駛中需要大 容量、可靠的高電壓，即牽引供電系統(tǒng)對電網(wǎng)的要求很高，因此 高速鐵路牽引供電技術(shù)面臨著巨大的挑戰(zhàn)。1 高速鐵路牽引供電系統(tǒng)概述高速鐵路牽引供電負荷量很大， 具有很強的沖擊力和不平衡 性，因此要保

2、證供電的可靠性， 需要全面提升公用電網(wǎng)的供電容 量與供電品質(zhì)， 在供電可靠性上遠遠高于普速的電氣化鐵路。 由 于牽引變電所的負荷大， 且 1 個區(qū)段內(nèi)的多個牽引變電所一般屬 于同一區(qū)域性或地方公用電網(wǎng)， 從而使高速鐵路牽引供電負荷對 公用電網(wǎng)、 尤其是電力系統(tǒng)受端電網(wǎng)的沖擊， 遠大于普速電氣化 鐵路。我國的高速鐵路主要由三相 220kV電網(wǎng)供電。牽引變壓器將 三相電壓轉(zhuǎn)變?yōu)閮上?X27.5kV分別為左右供電臂供電，自耦變 壓器，即AT的兩個接頭分別接：接觸線27.5kV ,正饋線-27.5kV , 而中性線接地并與鋼軌相連。由于牽引網(wǎng)采用全并聯(lián) AT供電方 式，沿線平均1015km需要設(shè)置一臺

3、AT于AT所和分區(qū)所。在 復(fù)線2X27.5kV供電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，在 AT所和分區(qū)所，橫連線 將上下行同類線路進行并聯(lián)。2 高速鐵路牽引供變電技術(shù)2.1 AT 供電系統(tǒng)自耦變壓器AT是普通雙繞組變壓器的一種特殊連接，此種 變壓器最大的特點就是高壓繞組與低壓繞組的連接方式， 兩者之 間不但有相互的磁路耦合， 而且其電路也有直接聯(lián)系， 所以其傳 遞的功率為感應(yīng)功率和傳導(dǎo)功率之和。由于AT的高低壓繞組間有直接電路聯(lián)系，便要求低壓側(cè)與高壓側(cè)具有同樣的絕緣水平， 且其常用于高低側(cè)電壓比較接近的場合。與以往的供電系統(tǒng)不同，全并聯(lián) AT供電系統(tǒng)的電流分布可 以有效的減少供電線路中的電流和電壓損失， 并且可以大

4、大降低 通信線路的電磁干擾。與單線AT供電系統(tǒng)和復(fù)線AT供電系統(tǒng)相 比，全并聯(lián)AT供電系統(tǒng)的供電性能較為優(yōu)越，其不僅能夠增加 牽引網(wǎng)的傳輸線路長度，還可以節(jié)省線路中牽引變電所的數(shù)量， 因此，高速鐵路牽引供電應(yīng)該廣泛采用全并聯(lián)AT供電方式。2.2 高速鐵路牽引變電所關(guān)鍵設(shè)備 牽引變壓器是高速鐵路牽引變電所中最為重要的關(guān)鍵設(shè)備，目前，單相 V/x 接線和中點抽出式 Scott 接線是我國高鐵主要采 用的來那個中主變壓器接線型式。 單相 V/x 接線牽引變壓器， V/x變壓器包含兩個單相三繞組的變壓器，分別為左右AT牽引網(wǎng)供電。二次側(cè)繞組中性點抽出并接地，使得兩個繞組電壓為± 27.5kV

5、，分別與T母線和F母線相連，形成AT供電方式，省 去了牽引變電所出口處的 AT。V/x變壓器具有較高的容量利用率 和簡單的接線方式，因此在中國高鐵牽引變電所中應(yīng)用最為廣 泛。中性點抽出式 Scott 牽引變壓器， 中性點抽出式 Scott 變壓 器的二次側(cè)與 V/x 變壓器相似，都是從二次側(cè)中性點抽出并接 地，并且提供± 27.5kV 的電壓， Scott 變壓器能夠有效的減少牽 引供電系統(tǒng)的對外部電網(wǎng)的功率不平衡的問題， 屬于一種應(yīng)用廣 泛的平衡變壓器。3 高速鐵路牽引供電系統(tǒng)的接觸網(wǎng)和受電弓 高速鐵路牽引供電系統(tǒng)主要由牽引變電所和接觸網(wǎng)兩部分 組成，其最大的作用就是穩(wěn)定不間斷的向

6、動車組供給電能， 其系 統(tǒng)構(gòu)成和設(shè)備性能要適應(yīng)高速鐵路牽引負荷的特點， 接觸網(wǎng)與供 電質(zhì)量和動車的速度具有緊密的聯(lián)系， 可以比作是牽引供電系統(tǒng) 的主動脈。 動車組運行時， 是在受電弓與接觸導(dǎo)線滑動接觸狀態(tài) 下獲取電能， 為使動車組連續(xù)不斷地獲取電能， 要求接觸導(dǎo)線與 受電弓在運行中保持良好接觸， 即要求弓網(wǎng)振動小、 相互沖擊小、 離線次數(shù)少、離線時間短、導(dǎo)線和滑板磨耗速度慢。受電弓與接觸網(wǎng)在材料組合、 電氣和機械的耦合聯(lián)系所組成 的系統(tǒng)成為弓網(wǎng)系統(tǒng)。 列車接收電能的可靠性和電能品質(zhì)取決于 受電弓與接觸網(wǎng)之間的相互作用， 即由受電弓和接觸網(wǎng)的參數(shù)選 取和設(shè)計方案來決定。弓網(wǎng)系統(tǒng)的電接觸性能、動態(tài)

7、性能、材料 接口及？綴蝸嗷饔檬槍？與網(wǎng)相互作用的重要內(nèi)容，也是限制列 車實現(xiàn)更高速度的重要因素。 為實現(xiàn)弓網(wǎng)間的良好接觸， 提高供 電品質(zhì)和可靠性， 各國都對接觸網(wǎng)和受電弓的結(jié)構(gòu)及主要參數(shù)的 研究投入了大量精力。4 牽引供電系統(tǒng)雷電防護國內(nèi)外的高速鐵路一般情況都是鋪設(shè)在地表以上的， 由于土 地資源緊缺，我國也有 80%左右的線路設(shè)計在高架橋上，而這也 將使得接觸網(wǎng)系統(tǒng)更加容易受到雷擊侵害， 因此在建設(shè)鐵路工程 中，增設(shè)了一系列防雷裝置，比如架設(shè)避雷線，敷設(shè)接地網(wǎng)等預(yù) 防措施。一般情況下，雷擊可能會導(dǎo)致變電所設(shè)備損毀、線路跳 閘、相關(guān)系統(tǒng)損毀等事故，根據(jù)相關(guān)設(shè)計資料，雷害是造成接觸 網(wǎng)停電事故的

8、重要原因。 由于高架鐵路雷害的幾率會更高， 防雷 措施以保護重要設(shè)備不被損壞、系統(tǒng)不因雷擊而破壞為主。5 高速鐵路綜合監(jiān)控技術(shù) 高速鐵路四大核心系統(tǒng)之一的供電系統(tǒng)為高速動車組提供 動力電源， 為通信信號等運行控制系統(tǒng)提供工作電源， 是高速鐵 路安全可靠運行必不可少的支撐系統(tǒng)。 高速鐵路綜合SCAD/系統(tǒng) 包括：設(shè)置在鐵路沿線供電站點中的被控站系統(tǒng)、 設(shè)置在各個鐵 路局的調(diào)度系統(tǒng)， 以及連接被控站和調(diào)度系統(tǒng)的遠程通信網(wǎng)絡(luò)三 大部分，是將先進的計算機技術(shù)、信息通信技術(shù)、智能分析決策 技術(shù)、自動控制技術(shù)、電力電子技術(shù)和傳感測量技術(shù)高度集成， 遠程實現(xiàn)對全國范圍內(nèi)高速鐵路供電設(shè)備運行工況的自動數(shù)據(jù) 采集和監(jiān)測控制等基本功能，實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的故障分析與輔助決 策、供電運行調(diào)度指揮、與高鐵其他運行控制系統(tǒng)的協(xié)同互動等 高級功能。結(jié)束語高速鐵路牽引供電關(guān)鍵技術(shù)的研究是中國高速鐵路發(fā)展的可靠保障，高速鐵路牽引供電