1、第第5章章 高速鐵路牽引供電高速列車的基本要求：啟動(dòng)快、速度高、牽引功率大。高速列車的基本要求：啟動(dòng)快、速度高、牽引功率大。采用電能作為牽引動(dòng)力采用電能作為牽引動(dòng)力供電設(shè)備供電設(shè)備高速鐵路高速鐵路指從三相電指從三相電力系統(tǒng)接受電能向單力系統(tǒng)接受電能向單相電流電氣化鐵道行相電流電氣化鐵道行駛的列車輸送電能的駛的列車輸送電能的電氣網(wǎng)絡(luò)。電氣網(wǎng)絡(luò)。將牽引用的電能將牽引用的電能從電力系統(tǒng)傳送給列從電力系統(tǒng)傳送給列車的電力裝置的總稱車的電力裝置的總稱叫電氣化鐵路的叫電氣化鐵路的牽引牽引供電系統(tǒng)供電系統(tǒng)。 一、概念一、概念牽引變電所牽引變電所接觸網(wǎng)接觸網(wǎng) 由由牽引變電所牽引變電所、牽引網(wǎng)牽引網(wǎng)（饋電線、（

2、饋電線、接接觸網(wǎng)觸網(wǎng)、鋼軌和回流線、鋼軌和回流線組成）、組成）、電力機(jī)車電力機(jī)車等等組成。組成。二、構(gòu)成二、構(gòu)成牽引供電系統(tǒng)示意圖牽引供電系統(tǒng)示意圖 回流線回流線饋線饋線高速鐵路高速鐵路是根據(jù)電力牽引對(duì)電流和電壓的不同要求，把區(qū)域電力系統(tǒng)送來是根據(jù)電力牽引對(duì)電流和電壓的不同要求，把區(qū)域電力系統(tǒng)送來的電能轉(zhuǎn)變?yōu)檫m用于電力牽引的電能，然后分別送到沿鐵路線上空架的電能轉(zhuǎn)變?yōu)檫m用于電力牽引的電能，然后分別送到沿鐵路線上空架設(shè)的接觸網(wǎng)，為電力機(jī)車供電的專用變電所。設(shè)的接觸網(wǎng)，為電力機(jī)車供電的專用變電所。類型類型交流牽引變壓所交流牽引變壓所三相牽引變電所三相牽引變電所 單相牽引變電所單相牽引變電所 三相三

3、相-兩相牽引變電所兩相牽引變電所 直流牽引變壓所直流牽引變壓所一、牽引變電所的功能及構(gòu)成一、牽引變電所的功能及構(gòu)成功能：實(shí)現(xiàn)電能變換及控制，完成單相牽引網(wǎng)與三相電力系統(tǒng)之間的連接和電壓變換。設(shè)備：牽引變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、避雷器、避雷針、電壓互感器、電流互感器、二次設(shè)備（控制、保護(hù)、測(cè)量、計(jì)量、監(jiān)視和電源設(shè)備）、無功補(bǔ)償裝置、調(diào)壓裝置。一、牽引變電所的功能及構(gòu)成一、牽引變電所的功能及構(gòu)成二、變電所向接觸網(wǎng)供電方式二、變電所向接觸網(wǎng)供電方式單邊供電單邊供電雙邊供電雙邊供電越區(qū)供電越區(qū)供電正常的供電方式l 單邊供電：供電臂只從一端的變電所取得電流的供電方式。 l 雙邊供電：供電臂從兩端相鄰的變

4、電所取得電流的供電方式。l 越區(qū)供電（事故供電）：當(dāng)某一牽引變電所因故障不能正常供電時(shí)，故障變電所負(fù)擔(dān)的供電臂，經(jīng)開關(guān)設(shè)備將相鄰的供電臂接通，由相鄰牽引變電所進(jìn)行臨時(shí)供電。高速鐵路高速鐵路接觸網(wǎng)指電氣化鐵道中，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。一、牽引網(wǎng)的功能及構(gòu)成一、牽引網(wǎng)的功能及構(gòu)成功能：功能：負(fù)責(zé)向行駛負(fù)責(zé)向行駛中的列車提供電能。中的列車提供電能。設(shè)備：設(shè)備：饋電線、饋電線、接接觸網(wǎng)觸網(wǎng)、軌道、回流線、軌道、回流線等設(shè)施構(gòu)成。等設(shè)施構(gòu)成。1、接觸懸掛、接觸懸掛2、支持與定位裝置、支持與定位裝置3、補(bǔ)償下錨裝置、補(bǔ)償下錨裝置組成組成4、支柱設(shè)施及輔助供電設(shè)施、支柱設(shè)施及

5、輔助供電設(shè)施二、接觸網(wǎng)的構(gòu)成二、接觸網(wǎng)的構(gòu)成功能：功能：從牽引變電所獲得的電能輸送給電力機(jī)車。類型：類型：復(fù)鏈型懸掛復(fù)鏈型懸掛、簡單鏈型懸掛簡單鏈型懸掛和彈性鏈型懸掛彈性鏈型懸掛。組成：組成：接觸線、吊弦、承力索以及連接零件。二、接觸懸掛二、接觸懸掛復(fù)鏈型懸掛：復(fù)鏈型懸掛：優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：受流質(zhì)量最好，即接觸網(wǎng)間電流的流暢程度好，可以提高機(jī)車運(yùn)行速度，增加安全可靠性，減少中途停車事故；缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：一次性投資太大，接觸網(wǎng)運(yùn)營維修費(fèi)用高昂，發(fā)生事故時(shí)搶修難度大、運(yùn)輸中斷時(shí)間長。簡單鏈型懸掛：簡單鏈型懸掛：優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、工程造價(jià)低、運(yùn)行維修費(fèi)用；缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：彈性不均勻度較大，容易造成硬

6、點(diǎn)。受電弓通過該點(diǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的火花，使導(dǎo)線腐蝕和磨耗加劇，縮短使用壽命。彈性鏈型懸掛：彈性鏈型懸掛：優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：彈性好，硬點(diǎn)少；缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：彈性吊索本身的長度和張力是隨著溫度發(fā)生變化的，要想保證它在各種溫度條件下不使附近的接觸網(wǎng)變形，是一件相當(dāng)困難的事情。三、支持與定位裝置三、支持與定位裝置功能：支持接觸懸掛，并將其負(fù)荷傳給支柱或其它建筑物。根據(jù)接觸網(wǎng)所在區(qū)間、站場和大型建筑物而有所不同。固定接觸線的位置，使接觸線在受電弓滑板運(yùn)行軌跡范圍內(nèi)，保證接觸線與受電弓不脫離，并將接觸線的水平負(fù)荷傳給支柱。 組成：腕臂、水平拉桿、懸式絕緣子串，棒式絕緣子、定位管、定位器及其它建筑物的特殊支持設(shè)備四、

7、補(bǔ)償下錨裝置四、補(bǔ)償下錨裝置錨段錨段為滿足接觸網(wǎng)在供電和機(jī)械兩方面的需為滿足接觸網(wǎng)在供電和機(jī)械兩方面的需求，將接觸網(wǎng)分成若干一定長度且相互獨(dú)立的分段（求，將接觸網(wǎng)分成若干一定長度且相互獨(dú)立的分段（1500-2000m） 下錨下錨在接觸網(wǎng)錨段的端部對(duì)接觸線和承力索在接觸網(wǎng)錨段的端部對(duì)接觸線和承力索進(jìn)行適當(dāng)?shù)墓潭?。進(jìn)行適當(dāng)?shù)墓潭ā；喲a(bǔ)償下錨滑輪補(bǔ)償下錨 液力補(bǔ)償下錨液力補(bǔ)償下錨彈簧補(bǔ)償下錨彈簧補(bǔ)償下錨五、支柱設(shè)施及輔助供電設(shè)施五、支柱設(shè)施及輔助供電設(shè)施中間支柱中間支柱布置于兩相鄰的錨段關(guān)節(jié)之間，支布置于兩相鄰的錨段關(guān)節(jié)之間，支撐一支工作支接觸懸掛。撐一支工作支接觸懸掛。它承受一支工作支接觸懸掛及

8、其支持裝置的重力它承受一支工作支接觸懸掛及其支持裝置的重力、接觸懸掛的風(fēng)負(fù)荷和導(dǎo)線因改變方向而產(chǎn)生的水平、接觸懸掛的風(fēng)負(fù)荷和導(dǎo)線因改變方向而產(chǎn)生的水平分力。分力。 錨柱錨柱在接觸網(wǎng)錨段關(guān)節(jié)處或其他接觸懸掛下錨地方在接觸網(wǎng)錨段關(guān)節(jié)處或其他接觸懸掛下錨地方采用錨柱。采用錨柱。功用：承受兩個(gè)方向的負(fù)荷，在垂直線路方向起中間支功用：承受兩個(gè)方向的負(fù)荷，在垂直線路方向起中間支柱的作用，在順線路方向，承受接觸懸掛下錨的全部拉力。柱的作用，在順線路方向，承受接觸懸掛下錨的全部拉力。 六、高速鐵路對(duì)接觸網(wǎng)的要求六、高速鐵路對(duì)接觸網(wǎng)的要求 1、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)

9、械結(jié)構(gòu)上具有穩(wěn)定性和足夠的彈性。 2、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)備的使用年限。 3、要求接觸網(wǎng)對(duì)地絕緣好，安全可靠。 4、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。 5、盡可能降低成本，特別要注意節(jié)約有色 金屬及鋼材。七、牽引網(wǎng)供電方式七、牽引網(wǎng)供電方式1、直接供電方式（、直接供電方式（T-R方式方式, Trolley-Rail）帶）帶2、負(fù)饋線的直接供電方式、負(fù)饋線的直接供電方式3、AT供電方式供電方式4、吸流變壓器供電方式（、吸流變壓器供電方式（BT方式）方式）1、直接供電方式（、直接供電方式（T-R方式

10、方式, Trolley-Rail） 牽引電流通過電力機(jī)車后直接從鋼軌或大地返回牽引牽引電流通過電力機(jī)車后直接從鋼軌或大地返回牽引變電所。變電所。結(jié)構(gòu)簡單，投資最少，維護(hù)費(fèi)用低結(jié)構(gòu)簡單，投資最少，維護(hù)費(fèi)用低。在負(fù)荷電。在負(fù)荷電流較大的情況下，鋼軌電位高；對(duì)弱電系統(tǒng)的電磁干擾流較大的情況下，鋼軌電位高；對(duì)弱電系統(tǒng)的電磁干擾較大，即較大，即對(duì)鄰近通信線干擾大對(duì)鄰近通信線干擾大。直接供電方式又可分為不帶回流線直接供電方式和帶回流線的直接供電方式兩種。2、帶回流線的直接供電方式帶回流線的直接供電方式直接供電方式又可分為不帶回流線直接供電方式和帶回流線的直接供電方式兩種。 相對(duì)直接供電方式相對(duì)直接供電方式

11、，鋼軌電位和對(duì)通信線路的干擾有所改善。鋼軌電位，鋼軌電位和對(duì)通信線路的干擾有所改善。鋼軌電位降低；牽引網(wǎng)阻抗降低，供電距離增長；對(duì)弱電系統(tǒng)的電磁干擾減小降低；牽引網(wǎng)阻抗降低，供電距離增長；對(duì)弱電系統(tǒng)的電磁干擾減小 。 相對(duì)相對(duì)BTBT方式方式，結(jié)構(gòu)簡單，投資少，維護(hù)費(fèi)用低；牽引網(wǎng)阻抗減小，供電距，結(jié)構(gòu)簡單，投資少，維護(hù)費(fèi)用低；牽引網(wǎng)阻抗減小，供電距離增長。離增長。3、AT供電方式供電方式 牽引網(wǎng)阻抗小，輸送容量大，供電臂長（可達(dá)牽引網(wǎng)阻抗小，輸送容量大，供電臂長（可達(dá)404050km50km），防干擾效果較強(qiáng)防干擾效果較強(qiáng)； AT AT供電方式接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，供變電設(shè)施較多，運(yùn)營供電方式接觸網(wǎng)

12、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，供變電設(shè)施較多，運(yùn)營維護(hù)難度較大。維護(hù)難度較大。4、吸流變壓器供電方式（、吸流變壓器供電方式（BT方式）方式） 在接觸網(wǎng)和回流線中串接吸流變壓器，讓牽引電流在接觸網(wǎng)和回流線中串接吸流變壓器，讓牽引電流通過電力機(jī)車后從回流線返回牽引變電所。通過電力機(jī)車后從回流線返回牽引變電所。 電磁兼容性能好，對(duì)周圍環(huán)境影響小，鋼軌電位低。電磁兼容性能好，對(duì)周圍環(huán)境影響小，鋼軌電位低。高速鐵路高速鐵路一、在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)一、在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)1、傳感器2、信息采集及處理3、嵌入式微機(jī)處理系統(tǒng)4、遠(yuǎn)程通訊二、調(diào)度中心遠(yuǎn)程診斷及設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)二、調(diào)度中心遠(yuǎn)程診斷及設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè) 監(jiān)控中心在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中具有

13、最高控制權(quán)，能夠調(diào)度所監(jiān)控管轄的變電站，主要用語監(jiān)測(cè)分析變電設(shè)備在線運(yùn)行狀況。 中心數(shù)據(jù)服務(wù)器用于存儲(chǔ)各個(gè)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的監(jiān)測(cè)信息，便于查詢各設(shè)備的歷史運(yùn)行狀況。 在線監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)主要用于收集各監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的監(jiān)測(cè)信息，接受各監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的報(bào)警信息，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理。系統(tǒng)利用不同通訊介質(zhì)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程定時(shí)或?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)。三、在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整體實(shí)現(xiàn)要求三、在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整體實(shí)現(xiàn)要求1、監(jiān)測(cè)設(shè)備的安裝不能對(duì)牽引變電站設(shè)備的運(yùn)行方式產(chǎn)生影響2、選用分層分布系統(tǒng)，要求電氣參數(shù)就地采集，避免遠(yuǎn)距離傳輸使弱小電流模擬信號(hào)而引入大量電磁干擾，淹沒原始信號(hào)。3、安裝施工方便4、狀態(tài)數(shù)據(jù)就地測(cè)量5、單元裝置功耗低四、在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)四、在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)1、可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行情況，避免周期預(yù)防性試驗(yàn)造成的狀態(tài)漏診斷。2、可避免盲目停電影響正常行車而造成的經(jīng)濟(jì)損失，提高設(shè)備利用率。3、更直觀