牵引供电系统外部电源与供电方式.ppt

电气化铁道牵引供电系统一、电气化铁道概述
二、牵引供电系统对外部电源的要求
三、牵引变电所实测数据分析
四、牵引供电系统供电方式
一、电气化铁道概述一、电气化铁道概述单相工频交流制的牵引供电系统的优点：结构简单，不需要在变电所设置整流和变频设备；牵引供电电压增高，既可保证大功率机车的供电，提高机车的牵引定数和运行速度，又可使变电所之间的距离延长，导线截面减少，建设投资和运营费用显著降低；地中电流对地下金属的腐蚀作用小，一般可不设专门防护装置。一、电气化铁道概述（2）单相低频交流制：许多西欧国家如奥地利、挪威、瑞典和德国等都采用这种电流制。
低频单相交流电力牵引供变电系统有两种构成形式：一种是早期欧洲部分国家所采用的电气化铁路专用低频电力系统，建立完全独立的电力牵引专用的低频供电系统，由发电厂发出单相低频电流，经高压输电线输送到牵引变电所，在牵引变电所降压馈送到牵引网。
另一种低频单相交流电力牵引供变电系统，由三相工频交流电力系统获得电能，经牵引变电所降压变频后，再经过升压变压器将电压升至15kV后馈送至牵引网。低频单相交流制牵引系统的优点：电力机车或动车组可采用牵引特性良好的单相整流子牵引电动机驱动，因为在低频（162/3Hz）情况下，这种电动机的换向条件较工频（50～60Hz）时更为有利，但由于设备复杂，大大限制了其经济性。
在20世纪中期以前电力电子和传动控制技术尚不发达，这种技术选择在当时应属可取的。
交直型电力机车
电力机车从接触网取得25kV工频单相交流电，经车载变压器降压为1500V，整流后向牵引电动机供电。交直型电力机车采用半控桥式整流，通过晶闸管控制导通角来控制机车出力，所以，交直机车在整流过程中会产生谐波，功率因数较低。交直交型电力机车（动车组）
1979年德国开发了世界首台大功率干线交流传动电力机车，克服了交直型电力机车的缺点。一、电气化铁道概述列车的负荷大小，主要与列车牵引重量、运行速度、线路坡度等因素有关。
列车负荷与牵引重量的关系
在运行速度、线路坡度相同的情况下，列车负荷与牵引重量成正比。
列车负荷与运行速度的关系
列车运行速度越高，空气阻力越大，空气阻力随速度呈几何级数增长。在牵引重量、线路坡度相同的情况下，运行速度越高，牵引功率和能耗大幅度提高。高速时，列车主要克服空气阻力运行，持续受流时间长。负荷与线路坡度的关系
列车爬坡的情况下克服重力运行，在运行速度较低时，空气阻力较小，线路坡度对牵引负荷的影响较大。高速列车的空气阻力较大，列车主要克服空气阻力运行，线路坡度对牵引负荷的影响较小。牵引变电所的负荷大小，与供电臂中运行的列车数量、铁路线路坡度及列车运行速度等因素有关。牵引变电所负荷具有如下特点：
负荷波动频繁
每一条铁路沿线线路条件千差万别，列车在运行时速度和线路坡度随时都在变化；且列车在铁路上按信号运行，在铁路运输状态发生变化时，在供电臂内列车数量疏密不等。所以，牵引变电所两供电臂内，列车的数量及每一列车的负荷状态随时都在变化，牵引变电所的负荷呈现出频繁波动的状态。牵引变电所负荷具有如下特点：
负荷大小不均衡
牵引变电所的负荷随着两供电臂内列车的数量及每一列车的负荷状态随时波动，有时轻载，甚至空载。有时负载较重，在节假日、铁路故障后恢复行车等情况下，会出现列车紧密追踪情况，在军运、煤电油运、农运等特殊运输期间，也会出现列车紧密追踪情况。此时，牵引变电所会出现负荷高峰值。负载率低
牵引变电所的负荷是由铁路运量、列车速度、线路条件等因素决定的，列车运行时受流状态随时都在发生变化，平均负荷较低。但牵引变电所供电能力必须适应短时出现的高峰负荷的需要。所以，牵引变电所的负载率很低。二、牵引供电系统对外部电源的要求1、牵引供电系统与电力系统的关系1、牵引供电系统与电力系统的关系牵引
变电所2、牵引供电系统外部电源供电方式2、牵引供电系统外部电源供电方式2、牵引供电系统外部电源供电方式2、牵引供电系统外部电源供电方式优质的供、用电应具有以下特征：
(1)供电电压具有稳定的标称频率、幅值和波形；
(2)保持三相电压和电流的平衡，保证电网最大传输效率；
(3)持续稳定和充足的电能供应；
(4)低廉的电价；
(5)对环境的不良影响较小。GB/T12325-2008电能质量供电电压偏差
GB/T15945-2008电能质量电力系统频率偏差
GB/T15543-2008电能质量三相电压不平衡度
GB/T12326-2008电能质量电压波动和闪变
GB/T14549-1993电能质量公用电网谐波

GB/T24337-2009电能质量公用电网间谐波
GB/T18481-2001电能质量暂时过电压和瞬态过电压牵引供电系统电能质量——电压偏差
机车受电点电压=牵引变压器空载电压-牵引变电所压损-牵引网压损牵引