高速列车牵引供电系统演示幻灯片.ppt

《高速铁路牵引供电系统概述》高速铁路牵引供电系统概述第二节电力牵引供电系统电力牵引供电系统电力牵引供电系统电力牵引系统电力牵引系统电力牵引系统第二节高速列车供电高速列车牵引供电系统一、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：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：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）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：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。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。自耦变压器将牵引网的供电电压提高一倍，而供给高速列车的电压仍然不变。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高速列车电流时，其另一个绕组感应出电流供给高速列车。因此，当高速列车负荷电流为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。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。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: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。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:（1）将电力系统的电能变换成适合高速列车使用的电能。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，供高速列车使用。国外有些国家的电气化铁路采用的是直流制式，或是低频（162/3Hz）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162/3Hz，这些变换工作都由牵引变电所来完成。（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。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。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。第三节高速接触网一、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高速列车不间断地供应电能。但接触网与一般的输电线路不同，它必须架设在铁路线路的正上