電氣化鐵道供電培訓(xùn)liu

1、電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)主講：劉實1.我國鐵路建設(shè)的總目標(biāo)v 2004年國家制訂中長期中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃鐵路網(wǎng)規(guī)劃 擴(kuò)大建設(shè)規(guī)模，完善路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，擴(kuò)充運(yùn)輸能力，提高裝備水平 到2020年：v 繁忙干線實現(xiàn)客貨分流繁忙干線實現(xiàn)客貨分流v 西部路網(wǎng)形成骨架西部路網(wǎng)形成骨架v 人口密集地區(qū)發(fā)展城際客運(yùn)系統(tǒng)人口密集地區(qū)發(fā)展城際客運(yùn)系統(tǒng)v四縱四縱v哈滬線：哈爾濱-沈陽-大連-青島-日照-連云港-上海。v京港線：北京-石家莊-鄭州-武漢-長沙南-廣州-深圳-九龍。v集昆線：集寧-大同-太原南-西安-漢中-廣元-成都-樂山-西昌-攀枝花-昆明。v西湛線：西安-安康-重慶-貴陽-南寧-欽州-北海-湛江。v七橫七橫v

2、沈蘭線：沈陽-唐山-北京-集寧-呼市-包頭-烏海-石嘴山-銀川-青銅峽-中衛(wèi)-白銀-蘭州。v青銀線：青島-濟(jì)南西-衡水-石家莊-太原南-綏德-銀川。v鹽西線：鹽城-徐州西-商丘-開封東-鄭州-洛陽-三門峽-華陰-西安-寶雞-天水-定西-蘭州-紅古-西寧。v滬蓉線：（上海）-南京-合肥-六安-武漢-潛江-荊州-宜昌-恩施-涪陵西-重慶-成都。v滬昆線：上海-杭州-上饒-鷹潭-南昌南-長沙南-婁底-懷化-貴陽-安順-關(guān)嶺-昆明。v滬南線：上海-寧波-溫州-福州-廈門（同安）-漳州南-汕頭-惠州-廣州-梧州-桂平東-南寧。v杭廣線：杭州-龍泉-南平-永安-漳平-龍巖-永定-梅州-廣州v八連線八連線v

3、津唐線：天津-唐山。v開河線：開封東-菏澤-東平-濟(jì)南西-濱州-東營北-河口。v寧南線：南京-揚(yáng)州-泰州-南通。v寧寧線：南京-溧陽-湖州-杭州-紹興-寧波。v金溫線：金華-麗水-溫州。v漢福線：武漢-黃石西-武穴（江南）-九江（縣）-德安-南昌南-撫州-邵武-南平-福州。v南廈線：南平-三明-大田-廈門（同安）。v衡南線：衡陽-祁東-永州-全州-桂林-柳州-來賓-賓陽-南寧。2.國外電氣化鐵路發(fā)展歷史v最早造出第一臺標(biāo)準(zhǔn)軌距電力機(jī)車的是蘇格蘭人R戴維森，時間是1842年。v1879年5月，德國人WV西門子設(shè)計,線路全長300m,軌距為1m,電力機(jī)車954kg，由150V的外部直流電源經(jīng)鋪設(shè)在

4、軌道中間的第三軌供電、兩條走行軌作為回路。牽引三節(jié)敞開式“客車”，每節(jié)車上可乘6名乘客.最高時速達(dá)13km。v1964年，日本建成世界第一條運(yùn)營速度210Km/h的東海道干線。之后，到1995年前后，歐洲基本形成高鐵網(wǎng)絡(luò)，代表性的有法國TGV，運(yùn)營速度300Km/h，德國ICE，運(yùn)營速度200-250-350Km/h。v目前，世界已有68個國家和地區(qū)修建了電氣化鐵路，電化鐵路總長度已超過25萬公里，承擔(dān)世界鐵路總運(yùn)量的45%。 v直流制不便于長距離大功率輸送電能，目前電氣化鐵道多采用工頻單相交流制。v1979年，第一臺E120型大功率交流傳動電力機(jī)車在德國誕生，開創(chuàng)了電力機(jī)車發(fā)展的新紀(jì)元。 v

5、接觸網(wǎng)供給機(jī)車的電流制，分為直流制和交流制兩種（交流制中又分單相交流、三相交流），這就叫供電制式。 3 中國電氣化鐵路發(fā)展歷史v1958年6月15日，寶雞至鳳州段電氣化鐵路開工建設(shè)，由此揭開了中國鐵路電氣化建設(shè)的序幕。1960年6月建成了93公里的中國第一段電氣化鐵路寶鳳段，實現(xiàn)了中國電氣化鐵路“零”的突破。由于直接采用當(dāng)時國外最新的工頻交流25KV供電制式，我國電氣化鐵路技術(shù)高起點(diǎn)起步。 我國電氣化鐵路系統(tǒng)采用單相工頻交流制優(yōu)點(diǎn)：v結(jié)構(gòu)簡單v電壓增高，變電所距離延長v電力機(jī)車粘著性能和牽引性能良好v對地下金屬腐蝕性小v缺點(diǎn)：v單相牽引負(fù)荷會在電力系統(tǒng)中形成負(fù)序電流v牽引負(fù)荷是感性負(fù)荷，功率因

6、數(shù)低v對通訊線路造成很大干擾v從1958年到1978年的20年間，建成寶成線、陽安線、襄渝線電氣化鐵路1033公里，年均僅51公里。改革開放30年，我國建成開通電氣化鐵路總里程是前20年的25倍，實現(xiàn)了向世界電氣化鐵路強(qiáng)國的跨越，實現(xiàn)了我國電氣化鐵路從常速向高速的跨越。京秦線引進(jìn)日本AT供電技術(shù)和遠(yuǎn)動控制技術(shù)，大秦線引進(jìn)多國技術(shù)設(shè)備，哈大線系統(tǒng)引進(jìn)德國技術(shù)，通過引進(jìn)、消化、吸收再創(chuàng)新，我國電氣化鐵路技術(shù)與發(fā)達(dá)國家的差距迅速縮小。2006年后，高速鐵路建設(shè)，徹底走在世界前列。 4 4 電氣化電氣化鐵道的組成鐵道的組成 v采用電力牽引的鐵道稱為電氣化鐵道。由于電力機(jī)車本身不帶有能源裝置，靠外部電力

7、系統(tǒng)經(jīng)過牽引供電裝置供給其電能，故電氣化鐵道是由電力機(jī)車和牽引供電裝置組成的。牽引供電裝置一般分成牽引變電所和接觸網(wǎng)兩部分，所以人們又稱電力機(jī)車、牽引變電所和接觸網(wǎng)為電氣化鐵道的“三大件”。電氣化鐵道供電系統(tǒng)1.發(fā)電廠；2.區(qū)域變電所3.傳輸線；4.分區(qū)所；5.牽引變電所6.接觸線； 7.軌道回路； 8.回流線； 9.電力機(jī)車； 10饋電線v牽引變電所的功能牽引變電所的功能是將三相的110KV（或220 KV）高壓交流電變換為兩個單相27.5 KV的交流電，然后向鐵路上、下行兩個方向的接觸網(wǎng)供電，牽引變電所每一側(cè)的接觸網(wǎng)都稱做供電臂。該兩臂的接觸網(wǎng)電壓相位是不同相的，一般是用耐磨的分相絕緣器隔

8、離開來。除用分相絕緣器隔離外，還設(shè)置了分區(qū)亭，通過分區(qū)亭斷路器（或負(fù)荷開關(guān)）的操作，實行末端上下行并網(wǎng)，在非正常情況下（變電所發(fā)生故障）進(jìn)行越區(qū)供電。4.1牽引變電所4.1.1牽引變電所外部電源v牽引供電系統(tǒng)一般由鐵路以外的容量較大的電力系統(tǒng)供電。v牽引供電系統(tǒng)負(fù)荷為一級負(fù)荷，各個供電系統(tǒng)應(yīng)保證有兩個獨(dú)立的電源，同時保證不間斷供電。 v為了保證供電的可靠性，由電力系統(tǒng)送到牽引變電所高壓輸電線路無一例外地為雙回線。兩條雙回線互為備用，平時均處于帶電狀態(tài)，一旦一條回路發(fā)生供電故障，另一條回自動投入，從而保證不間斷供電。 4.1.2牽引變電所接線方式（一次側(cè)高壓設(shè)備）v單母線接線方式：多路電源集中到

9、一條母線上，再分出供電。v雙T接線方式：多路電源集中到兩條母線上，其中一條主用，一條備用，兩路之間設(shè)置聯(lián)絡(luò)斷路器。v橋接線方式（內(nèi)橋、外橋）：牽引變電所兩回進(jìn)線之間的橫向連接，即橋接線，其上設(shè)置聯(lián)絡(luò)斷路器。單母線接線圖雙T接線方式橋接線方式（內(nèi)橋、外橋）4.1.3牽引變電所變壓器及類型v牽引變電所內(nèi)的變壓器，根據(jù)用途不同，分為主變壓器（牽引變壓器）、動力變壓器、自耦變壓器（AT）、所用變壓器幾種。v根據(jù)接線方式不同，又有單相變壓器、三相變壓器，三相一二相變壓器等。 v主變壓器是牽引變電所內(nèi)的核心設(shè)備，擔(dān)負(fù)著將電力系統(tǒng)供給的110 KV的三相電源變換成適合電力機(jī)車使用的27.50 KV的單相電。

10、由于牽引負(fù)荷具有極度不穩(wěn)定、短路故障多、諧波含量大等特點(diǎn)，運(yùn)行環(huán)境比一般電力負(fù)荷惡劣，因此要求牽引變壓器過負(fù)荷和抗短路沖擊的能力要強(qiáng)，這也是牽引變壓器區(qū)別于一般電力變壓器的特點(diǎn)。單相牽引變電所接線圖 電壓相量圖三相牽引變電所接線圖 電壓相量圖三相一二相牽引變電所接線圖 電壓相量圖4.1.4牽引供電牽引供電二次二次設(shè)備設(shè)備1）牽引供電系統(tǒng)控制方式采用牽引供電系統(tǒng)控制方式采用遠(yuǎn)動控制、所內(nèi)集中遠(yuǎn)動控制、所內(nèi)集中控制、設(shè)備本體控制三級控制方式控制、設(shè)備本體控制三級控制方式。正常運(yùn)行時采正常運(yùn)行時采用遠(yuǎn)動控制，當(dāng)設(shè)備檢修時，采用所內(nèi)集中控制或用遠(yuǎn)動控制，當(dāng)設(shè)備檢修時，采用所內(nèi)集中控制或設(shè)備本體控制。三

11、種控制方式相互設(shè)備本體控制。三種控制方式相互閉鎖閉鎖。2）牽引變電所、分區(qū)所、開閉所和牽引變電所、分區(qū)所、開閉所和AT所均采用微機(jī)所均采用微機(jī)型綜合自動化系統(tǒng)，系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，采型綜合自動化系統(tǒng)，系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，采用集中組盤安裝用集中組盤安裝方式。方式。3）后臺控制功能：）后臺控制功能：對所內(nèi)開關(guān)、切換裝置及其他可對所內(nèi)開關(guān)、切換裝置及其他可控設(shè)備可以在計算機(jī)上進(jìn)行集中控制。控設(shè)備可以在計算機(jī)上進(jìn)行集中控制。牽引變電所綜合自動化系統(tǒng)常規(guī)二次線部分主要由四大類裝置組成 : 繼電保護(hù) 主設(shè)備監(jiān)控與中央信號 檢測量度儀表 遠(yuǎn)動設(shè)備 綜合自動化系統(tǒng)基本組成:變電所監(jiān)控主機(jī) 人機(jī)聯(lián)系設(shè)備

12、 電氣主設(shè)備 線路的數(shù)據(jù)采集控制與微機(jī)保護(hù)等子系統(tǒng) 通過總線或局域網(wǎng)（LAN)互聯(lián)通信構(gòu)成的一體化分層分布式控制系統(tǒng)并與遠(yuǎn)動調(diào)度中心聯(lián)網(wǎng)，用以執(zhí)行變電所全部控制、監(jiān)視、中央信號、保護(hù)、遠(yuǎn)動和通信、管理等所有功能。 變電所綜合自動化系統(tǒng)安裝方式變電所綜合自動化系統(tǒng)安裝方式采用采用控制室內(nèi)集中組盤安裝控制室內(nèi)集中組盤安裝方式。方式。 盤面包括：盤面包括： 通信處理盤通信處理盤 主變壓器保護(hù)測控盤、主變壓器保護(hù)測控盤、 電容器保護(hù)測控盤電容器保護(hù)測控盤 進(jìn)、饋線保護(hù)測控盤進(jìn)、饋線保護(hù)測控盤 量計盤量計盤4.2 接觸網(wǎng)v4.2.1 供電方式v單線區(qū)段 單邊供電 雙邊供電v復(fù)線區(qū)段 單邊末端并聯(lián)供電v

13、單邊全并聯(lián)供電4.2.1.1 直接供電方式v直接供電方式即不設(shè)置任何對通信線路防干擾設(shè)備，饋線回路設(shè)備簡單，造價低，但對通信線路有干擾影響。 1.高壓輸電線 2.牽引變電所 3.饋電線 4.接觸網(wǎng) 5.電力機(jī)車6.鋼軌 7.分區(qū)亭12345674.2.1.2 BT供電方式v在牽引供電系統(tǒng)中加裝吸流變壓器回流線裝置的供電方式，簡稱BT供電方式。v這種供電方式用于電氣化鐵道穿越山谷地區(qū)或雖為平原地區(qū)，但鐵路兩側(cè)通訊線路較多，且受干擾影響嚴(yán)重的線路上。 1.吸流變壓器 2.回流線 3.吸上線 4.軌地回流線 5.牽引變電所2131213145v吸流變壓器是變比為1：1的特殊變壓器v每隔24公里裝設(shè)一

14、臺吸流變壓器，并隨之架設(shè)回流線。v每兩臺吸流變壓器之間的中點(diǎn)，經(jīng)吸上線將回流線與鋼軌連接起來。 4.2.1.3 AT供電方式供電方式 AT：單相自藕變壓器 PW：保護(hù)線 AF：正饋線 T：接觸線R：鋼軌 CPW：橫向連接線 G：放電器RAFPWAT所AT所AT牽引變電所GGGCPWT國外電氣化鐵道實踐證明，AT供電方式相比BT供電方式有較大的優(yōu)越性v運(yùn)行速度高v牽引重量大v對通訊干擾影響小vAT所的間隔距離一般按10-15km設(shè)置。v自藕變壓器并聯(lián)于接觸網(wǎng)上，不需增設(shè)電分段，能適應(yīng)高速、大功率電力機(jī)車的運(yùn)行。v自藕變壓器能有效的減弱對通訊線路的干擾。4.2.1.4 直供加回流線供電方式6312

15、4151.回流線 2.吸上線 3. 接觸線 4.鋼軌 5.牽引變電所 6.電力機(jī)車4.2.24.2.2 接觸網(wǎng)主要構(gòu)成及分類接觸網(wǎng)主要構(gòu)成及分類v接觸網(wǎng)是沿鐵路線上空架設(shè)的向電力機(jī)車供電的特殊形式的輸電線路。v其由接觸懸掛、支持裝置、定位裝置、支柱與基礎(chǔ)、開關(guān)及分段設(shè)備、回流與接地等部分組成。由于接觸網(wǎng)是露天設(shè)置，沒有備用，線路上的負(fù)荷又是隨著電力機(jī)車的運(yùn)行而沿接觸線移動和變化的，對接觸網(wǎng)提出以下要求:v1、在高速運(yùn)行和惡劣的氣候條件下，能保證電力機(jī)車正常取流，要求接觸網(wǎng)在機(jī)械結(jié)構(gòu)上具有穩(wěn)定性和足夠的彈性。 v2、接觸網(wǎng)設(shè)備及零件要有互換性，應(yīng)具有足夠的耐磨性和抗腐蝕能力并盡量延長設(shè)備的使用年

16、限。v3、要求接觸網(wǎng)對地絕緣好，安全可靠。 v4、設(shè)備結(jié)構(gòu)盡量簡單，便于施工，有利于運(yùn)營及維修。在事故情況下，便于搶修和迅速恢復(fù)送電。 v5、盡可能地降低成本，特別要注意節(jié)約有色金屬及鋼材。 簡單接觸懸掛簡單接觸懸掛接觸懸掛的類型接觸懸掛的類型鏈形接觸懸掛鏈形接觸懸掛簡單接觸懸掛簡單接觸懸掛半補(bǔ)償鏈形懸掛半補(bǔ)償鏈形懸掛全補(bǔ)償鏈形懸掛。全補(bǔ)償鏈形懸掛。 4.2.3 高速接觸網(wǎng)的主要參數(shù)v1）、接觸網(wǎng)的彈性v在受電弓抬升力的作用下，接觸網(wǎng)所具有的升高性能。用表示，單位為mm/N。它的數(shù)值和跨距成正比，和張力成反比，常用計算法和測量法來確定。v接觸網(wǎng)定位點(diǎn)有彈性吊索時，其懸掛點(diǎn)的彈性可以達(dá)到跨中彈性

17、的90%，無彈性吊索時，只能達(dá)到30-50%。彈性計算公式可參考以下內(nèi)容：v2）、 接觸網(wǎng)彈性不均勻度v用u表示，u=（ max-min）/（max+min）vU值越小，說明接觸網(wǎng)各點(diǎn)處的彈性越均勻。大量經(jīng)驗表明，低于10%時，適用高速接觸網(wǎng)，并且易于實現(xiàn)。3）、接觸線波動傳播速度和無量綱因數(shù)vV和Cp越接近，越大，接觸網(wǎng)抬升量就越大，弓網(wǎng)關(guān)系就會惡化。結(jié)合國內(nèi)外經(jīng)驗，小于等于0.7時，接觸網(wǎng)具有最佳受流效果。 4）、 接觸網(wǎng)導(dǎo)線的高度、坡度、接觸壓力、硬點(diǎn)v高度、坡度不符合標(biāo)準(zhǔn)，會導(dǎo)致弓網(wǎng)接觸壓力發(fā)生突變，產(chǎn)生硬點(diǎn)。高速接觸導(dǎo)線坡度應(yīng)小于千分之一。v整個接觸網(wǎng)的重力荷載沿著導(dǎo)線應(yīng)均勻分布，如

18、在某點(diǎn)出現(xiàn)集中荷載的情況，就會導(dǎo)致弓網(wǎng)接觸壓力發(fā)生突變，也產(chǎn)生硬點(diǎn)。v硬點(diǎn)會導(dǎo)致受電弓或?qū)Ь€磨耗加劇，縮短接觸網(wǎng)使用壽命，所以高速接觸網(wǎng)必須按照規(guī)定的流程，實施高精度的安裝。v接觸網(wǎng)硬點(diǎn)的指標(biāo)常用受電弓的沖擊加速度來體現(xiàn)，即受電弓弓頭在單位時間內(nèi)上升或下降的平均加速度。實際中把數(shù)據(jù)和重力加速度比較，以重力加速度的倍數(shù)來記錄，如50g,即500米/秒2。v高速接觸網(wǎng)檢測車檢測出某個里程點(diǎn)的沖擊加速度大于45g時，就需要處理。5）、高速接觸網(wǎng)的不降弓過電分相技術(shù)在線檢測電路（A)電源（B）電源中間斷電區(qū)輪軌開關(guān)斷路器(A)開關(guān)斷路器(B)（斷開）（閉合）自動過分相（三菱公司）5 高速電氣化鐵路新動

19、態(tài)v5.1 高速鐵路的總體要求v京滬高速鐵路是世界上一次建成規(guī)模最大的高速鐵路v鐵道部具體圍繞3個要求來制定主要的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：一是速度、二是密度、三是安全，高速度每小時350公里；高密度達(dá)到最小追蹤間隔時間3分鐘；高可靠性確保運(yùn)營期間的安全。v京津城際鐵路電氣化工程引進(jìn)德國高速鐵路技術(shù)，采用鍍鋅H型鋼住、無拉線錨柱、彈簧補(bǔ)償器下錨、普拉塞恒張力放線車等先進(jìn)施工工藝、設(shè)備。v列車最高運(yùn)營速度將達(dá)到每小時列車最高運(yùn)營速度將達(dá)到每小時350350公公里，北京到天津直達(dá)運(yùn)行時間在里，北京到天津直達(dá)運(yùn)行時間在3030分鐘分鐘以內(nèi)。以內(nèi)。v列車最小間隔列車最小間隔5 5分鐘。分鐘。供電系統(tǒng)供電系統(tǒng):優(yōu)先采用電力系統(tǒng)兩回獨(dú)立可靠的220KV電源，互為熱備用。高速正線采用225KV AT供電方式AT供電變電所間距可達(dá)60KM， 直接供電方式為25KM。京津客運(yùn)專線采