鐵路牽引供電系統(tǒng)(電氣化鐵道的)
1.電氣化鐵道的基礎(chǔ)知識(shí)
牽引供電系統(tǒng)簡(jiǎn)介
將電能從電力系統(tǒng)傳送給電力機(jī)車(chē)的電力裝置的總稱(chēng)叫電氣化鐵路的供電系統(tǒng)，又稱(chēng)牽引供電系統(tǒng)，主要由牽引變電所和接觸網(wǎng)兩大部分組成。牽引變電所將電力系統(tǒng)輸電線(xiàn)路電壓從110kV（或220kV）降到27.5kV，經(jīng)饋電線(xiàn)將電能送至接觸網(wǎng)；接觸網(wǎng)沿鐵路上空架設(shè)，電力機(jī)車(chē)升弓后便可從其取得電能，用以牽引列車(chē)。牽引變電所所在地的接觸網(wǎng)設(shè)有分相絕緣裝置，兩相鄰牽引變電所之間設(shè)有分區(qū)亭，接觸網(wǎng)在此也相應(yīng)設(shè)有分相絕緣裝置。牽引變電所至分區(qū)亭之間的接觸網(wǎng)（含饋電線(xiàn)）稱(chēng)供電臂。
牽引供電回路是由牽引變電所——饋電線(xiàn)——接觸網(wǎng)——電力機(jī)車(chē)——鋼軌——回流聯(lián)接——（牽引變電所）接地網(wǎng)組成的閉合回路，其中流通的電流稱(chēng)牽引電流，閉合或斷開(kāi)牽引供電回路會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的電弧，處理不當(dāng)會(huì)造成嚴(yán)重的后果。通常將接觸網(wǎng)、鋼軌回路（包括大地）、饋電線(xiàn)和回流線(xiàn)統(tǒng)稱(chēng)為牽引網(wǎng)。
牽引供電設(shè)備的檢修運(yùn)行由供電段負(fù)責(zé)，牽引供電系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)度則由供電調(diào)度負(fù)責(zé)。供電調(diào)度通常設(shè)在分局和鐵路局調(diào)度所。
牽引變電所
牽引變電所的任務(wù)是將電力系統(tǒng)三相電壓降低，同時(shí)以單相方式饋出。降低電壓是由牽引變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，將三相變?yōu)閱蜗嗍峭ㄟ^(guò)變電所的電氣接線(xiàn)來(lái)達(dá)到的。
牽引變壓器（主變）是一種特殊電壓等級(jí)的電力變壓器，應(yīng)滿(mǎn)足牽引負(fù)荷變化劇烈、外部短路頻繁的要求，是牽引變電所的“心臟”。我國(guó)牽引變壓器采用三相、三相——二相和單相三種類(lèi)型，因而牽引變電所也分為三相、三相——二相和單相三類(lèi)。
隨著技術(shù)水平的提高，我國(guó)干線(xiàn)電氣化鐵路已推廣使用集中監(jiān)視及控制的遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)，牽引變電所將逐步實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班，直接由供電調(diào)度實(shí)行遙控運(yùn)行。
接觸網(wǎng)
接觸網(wǎng)是沿鐵路沿線(xiàn)架設(shè)的特殊電力線(xiàn)路，電力機(jī)車(chē)受電弓通過(guò)與之滑動(dòng)摩擦接觸而授流，取得電能。所以?xún)烧呔鶓?yīng)保持良好的工作狀態(tài)。
受電弓的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是很復(fù)雜的，影響因素也很多。為了保證對(duì)其良好的供電，接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)本身應(yīng)做到：
(1)接觸線(xiàn)距鋼軌面的高度應(yīng)盡量相等，定位點(diǎn)及跨中與受電弓中心相對(duì)位置符合要求；
(2)接觸懸掛應(yīng)有較均勻的彈性和良好的穩(wěn)定性；
(3)良好的絕緣性能；
(4)適應(yīng)氣象條件的變化并能保持上述特性不應(yīng)有很大的變化；
(5)接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)應(yīng)力求輕巧簡(jiǎn)單，做到標(biāo)準(zhǔn)化，方便施工和運(yùn)行維修；
(6)零部件標(biāo)準(zhǔn)化，輕便，耐腐蝕，可靠性高，
(7)接觸線(xiàn)應(yīng)有足夠的耐磨性；
(8)主導(dǎo)電回路通暢。
2.牽引供電的牽引供電系統(tǒng)組成
主要由牽引變電所和牽引網(wǎng)兩部分組成。主要作用是從電力系統(tǒng)取得電能，并送給沿鐵路線(xiàn)運(yùn)行的機(jī)車(chē)。牽引變電系統(tǒng)組成部分：
一、高壓架空輸電線(xiàn)路
二、牽引變電所
三、接觸網(wǎng)
四、饋電線(xiàn)
五、軌道
六、回流線(xiàn)
七、分區(qū)所（亭） 指直接向牽引變電所供電的地區(qū)變電所（或發(fā)電廠(chǎng)）及高壓輸電線(xiàn)路。
以牽引變電所進(jìn)線(xiàn)門(mén)型架為分界點(diǎn)。 牽引變電所的功能是將三相的110KV（或220KV）高壓交流電變換為兩個(gè)單相的27.5KV的交流電，然后向鐵路上、下行兩個(gè)方向的接觸網(wǎng)（額定電壓為25KV）供電。
牽引變電所的作用：
1、變換電壓。
2、集中、分配電能。
3、調(diào)整電壓。 由饋電線(xiàn)、接觸網(wǎng)、鋼軌、回流線(xiàn)組成的雙導(dǎo)線(xiàn)供電系統(tǒng)。
饋電線(xiàn)是連接變電所和接觸網(wǎng)之間的架空鋁導(dǎo)線(xiàn)。
接觸網(wǎng)直接把從牽引變電所獲得的電能供給電力機(jī)車(chē)，其質(zhì)量和工作狀態(tài)直接影響著電氣化鐵路運(yùn)輸能力。由于接觸網(wǎng)是露天設(shè)置，沒(méi)有備用，線(xiàn)路上的負(fù)荷又隨電力機(jī)車(chē)的運(yùn)行而沿接觸線(xiàn)移動(dòng)和變化，對(duì)接觸網(wǎng)提出以下要求：
1、在高速運(yùn)行和惡劣的氣候條件下，能保證電力機(jī)車(chē)正常取流，要求接觸網(wǎng)在機(jī)械結(jié)構(gòu)上有良好的穩(wěn)定性和彈性。
2 、接觸網(wǎng)設(shè)備對(duì)地絕緣要符合技術(shù)要求，安全可靠。
3 、要求接觸網(wǎng)的設(shè)備.零件具有足夠的耐磨性和抗腐濁能力，以期延長(zhǎng)使用年限。
4 、要求接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu).設(shè)備盡量簡(jiǎn)單，零件互換性好，便于施工，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。 為了增加供電的靈活性，提高運(yùn)行可靠性，在相鄰變電所供電的接觸網(wǎng)區(qū)段通常加設(shè)分區(qū)所。
分區(qū)所的作用：
1、使同一供電分區(qū)的上、下行接觸網(wǎng)并聯(lián)工作或單獨(dú)工作。當(dāng)并聯(lián)工作時(shí)，分區(qū)所（亭）內(nèi)的斷路器閉合以提高接觸網(wǎng)的末端電壓；單獨(dú)工作時(shí)，斷路器打開(kāi)。
2、單邊供電的同一供電分區(qū)上、下行接觸網(wǎng)（并聯(lián)工作）內(nèi)發(fā)生短路事故時(shí)，由牽引變電所中的饋線(xiàn)斷路器和分區(qū)所（亭）中的斷路器配合動(dòng)作，切除事故區(qū)段，縮小事故范圍。非事故區(qū)段仍可照常工作。
3、當(dāng)某牽引變電所全所停電時(shí)，可閉合分區(qū)所（亭）中與分相絕緣器并聯(lián)的隔離開(kāi)關(guān)（或斷路器），由相鄰牽引變電所向停電牽引變電所的供電分區(qū)臨時(shí)越區(qū)供電。 樞紐站場(chǎng)（如編組場(chǎng)、客場(chǎng)、機(jī)車(chē)整備線(xiàn)等），為提高供電可靠性和靈活性，通常將其分組獨(dú)立供電，為此增設(shè)了開(kāi)閉所。如果是復(fù)線(xiàn)區(qū)段，通過(guò)開(kāi)閉所的斷路器可將接觸網(wǎng)上下行并聯(lián)起來(lái)，兼分區(qū)所運(yùn)行。
開(kāi)閉所的作用：
1、開(kāi)閉所不進(jìn)行電壓變換，只起擴(kuò)大饋線(xiàn)回路數(shù)的作用，相當(dāng)于配電所；
2、將供電臂分段，事故時(shí)縮小事故范圍，提高供電可靠性；
3、保證樞紐站，場(chǎng)裝卸作業(yè)和接觸網(wǎng)分組檢修的靈活性，安全性；
4、降低牽引變電所的復(fù)雜程度。
3.牽引供電系統(tǒng)
電力牽引供電系統(tǒng)
電力牽引供電系統(tǒng) power supply system of electric traction
電氣化鐵路向電力機(jī)車(chē)供給牽引用電能的系統(tǒng)。主要由牽引變電所和接觸網(wǎng)組成。牽引變電所將電力系統(tǒng)通過(guò)高壓輸電線(xiàn)送來(lái)的電能加以降壓和變流后輸送給接觸網(wǎng)，以供給沿線(xiàn)路行駛的電力機(jī)車(chē)。有些國(guó)家電氣化鐵路有時(shí)由專(zhuān)用發(fā)電廠(chǎng)供電。
電力牽引供電系統(tǒng)按照向電力機(jī)車(chē)提供的電流性質(zhì)分為直流制和交流制，交流制又分工頻單相交流制和低頻單相交流制。工頻指工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)頻率，即50赫或60赫；低頻指低于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)頻率的頻率，應(yīng)用最多的是赫，即50赫的三分之一。各種電流制的電力牽引供電系統(tǒng)的設(shè)備有很大的差別。
電流制的發(fā)展 直流制應(yīng)用最早，19世紀(jì)末電力牽引開(kāi)始用于鐵路干線(xiàn)時(shí)，應(yīng)用的就是直流制。目前在英、法、日、蘇等國(guó)直流制仍然大量存在。直流制是將電力系統(tǒng)的三相交流電降壓并變換為直流電供應(yīng)接觸網(wǎng)。接觸網(wǎng)電壓有1200伏、1500伏、3000伏等多種。由于電力機(jī)車(chē)電壓受直流牽引電動(dòng)機(jī)換向條件的限制，接觸網(wǎng)電壓很難大幅度提高，所以直流制須沿接觸網(wǎng)輸送大量電流，在接觸網(wǎng)上一般須用兩根銅接觸導(dǎo)線(xiàn)，并應(yīng)用銅承力索，另加一些平行的鋁加強(qiáng)導(dǎo)線(xiàn)來(lái)分流，耗費(fèi)有色金屬量較大。另外，為了保持接觸網(wǎng)的電壓水平，沿線(xiàn)路每隔10~30公里須設(shè)置一個(gè)牽引變電所。直流制的這些弱點(diǎn)，推動(dòng)了交流制的研究。
20世紀(jì)初，工頻三相交流制和低頻單相交流制相繼出現(xiàn)。工頻三相交流制曾在意大利應(yīng)用，由接觸網(wǎng)輸送三相中的兩相，另一相接地。后因兩相接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護(hù)困難被淘汰。低頻單相交流制則在德國(guó)、瑞典、瑞士等國(guó)得到發(fā)展。這種電流制接觸網(wǎng)電壓一般為 15000伏，在電力機(jī)車(chē)上降壓，使用單相整流子牽引電動(dòng)機(jī)。交流制的接觸網(wǎng)比直流制的簡(jiǎn)單得多，牽引變電所的設(shè)置間距也加長(zhǎng)。采用低頻的主要原因是整流子牽引電動(dòng)機(jī)換向困難，不適宜于在工頻運(yùn)轉(zhuǎn)。低頻制需要低頻電源，所以低頻制電氣化鐵路必須建設(shè)專(zhuān)用低頻發(fā)電廠(chǎng)，或者在牽引變電所將電力系統(tǒng)送來(lái)的工頻電流降壓并變換成低頻電流。早年采用電動(dòng)發(fā)電機(jī)組來(lái)變換頻率，后來(lái)改用靜止式變頻器，設(shè)備比直流制復(fù)雜。單相整流子牽引電動(dòng)機(jī)也不如直流牽引電動(dòng)機(jī)構(gòu)造簡(jiǎn)單和容易維護(hù)。
1933年匈牙利曾建成一條工頻單相交流制電氣化鐵路，接觸網(wǎng)電壓為 16000伏，電力機(jī)車(chē)上采用旋轉(zhuǎn)式變相頻機(jī)和三相異步電動(dòng)機(jī)。這種電力機(jī)車(chē)由于構(gòu)造復(fù)雜，沒(méi)有得到推廣。1955年，法國(guó)在電力機(jī)車(chē)上采用靜止式整流器和直流牽引電動(dòng)機(jī)獲得成功，工頻單相交流制才在各國(guó)推行開(kāi)來(lái)。原來(lái)采用直流制的日本、蘇聯(lián)、英國(guó)、印度等國(guó)也相繼采用工頻單相交流制。這種交流制接觸網(wǎng)電壓一般為25000伏，接觸網(wǎng)構(gòu)造進(jìn)一步簡(jiǎn)化，牽引變電所的設(shè)置間距擴(kuò)大為30~70公里。電力機(jī)車(chē)上靜止式整流器最初應(yīng)用引燃管，后來(lái)普遍采用硅半導(dǎo)體整流器。整流技術(shù)的進(jìn)步，是工頻單相交流制獲得廣泛應(yīng)用的一個(gè)重要因素。中國(guó)鐵路采用工頻單相交流制，定25000伏為接觸網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)電壓。應(yīng)用硅半導(dǎo)體整流器的“韶山”型電力機(jī)車(chē)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明，這種電力機(jī)車(chē)維護(hù)簡(jiǎn)易，運(yùn)行可靠。
牽引變電所 直流制牽引變電所用主變壓器降壓并把三相交流電變換為6相或12相，然后用整流器整流。工頻單相交流制在牽引變電所只進(jìn)行降壓，主要設(shè)備是降壓變壓器，稱(chēng)為主變壓器。牽引變電所按主變壓器繞組接線(xiàn)方式，分為三相、單相和三相-二相牽引變電所。
三相牽引變電所 它的主變壓器結(jié)構(gòu)與一般三相電力變壓器相同，只是次邊額定電壓為27500伏。繞組通常采用 Y/△接線(xiàn)。用兩臺(tái)主變壓器并聯(lián)運(yùn)行。原邊Y形繞組接連電力系統(tǒng)的高壓母線(xiàn)，次邊△線(xiàn)繞組一端接地，另兩端分別向兩邊的接觸網(wǎng)供電（圖1）。三相牽引變電所的優(yōu)點(diǎn)是主變壓器價(jià)格低廉，配電設(shè)備簡(jiǎn)單，可在27500伏側(cè)用電力變壓器降壓至 10000伏向鄰近地區(qū)和鐵路的三相負(fù)荷供電。缺點(diǎn)是主變壓器容量利用率較低，三相繞組中有一相達(dá)不到額定負(fù)荷。另外，牽引變電所對(duì)電力系統(tǒng)形成不對(duì)稱(chēng)負(fù)荷，通常須將各個(gè)牽引變電所的兩個(gè)重負(fù)電荷相輪換接入電力系統(tǒng)中的三相。中國(guó)和蘇聯(lián)的工頻單相交流制電氣化鐵路大都采用三相牽引變電所。
4.高速鐵路牽引供電系統(tǒng)（組成）
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高速鐵路牽引供電系統(tǒng)
電氣化鐵路的組成
由于電力機(jī)車(chē)本身不帶原動(dòng)機(jī)，需要靠外部電力系統(tǒng)經(jīng)過(guò)牽引供電裝置供給其電能，故電氣化鐵路是由電力機(jī)車(chē)和牽引供電系統(tǒng)組成的。
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，所以人們又稱(chēng)電力機(jī)車(chē)、牽引變電所和接觸網(wǎng)為電氣化鐵道的三大元件。
一、電力機(jī)車(chē)
（一）工作原理電力機(jī)車(chē)靠其頂部升起的受電弓和接觸網(wǎng)接觸獲取電能。電力機(jī)車(chē)頂部都有受電弓，由司機(jī)控制其升降。受電弓升起時(shí)，緊貼接觸網(wǎng)線(xiàn)摩擦滑行，將電能引入機(jī)車(chē)，經(jīng)機(jī)車(chē)主斷路器到機(jī)車(chē)主變壓器，主變壓器降壓后，經(jīng)供電裝置供給牽引電動(dòng)機(jī)，牽引電動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使電力機(jī)車(chē)運(yùn)行。
（二）組成部分
電力機(jī)車(chē)由機(jī)械部分（包括車(chē)體和轉(zhuǎn)向架）、電氣部分和空氣管路系統(tǒng)構(gòu)成。
車(chē)體是電力機(jī)車(chē)的骨架，是由鋼板和壓型梁組焊成的復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，電力機(jī)車(chē)大部分機(jī)械及電氣設(shè)備都安裝在車(chē)體內(nèi)，它也是機(jī)車(chē)乘務(wù)員的工作場(chǎng)所。
轉(zhuǎn)向架是由牽引電機(jī)把電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，便電力機(jī)車(chē)沿軌道走行的機(jī)械裝置。它的上部支持著車(chē)體，它的下部輪對(duì)與鐵路軌道接觸。
電氣部分包括機(jī)車(chē)主電路、輔助電路和控制電路形成的全部電氣設(shè)備，在機(jī)車(chē)上占的比重最大，除安裝在轉(zhuǎn)向架中的牽引電機(jī)之外，其余均安裝在車(chē)頂、車(chē)內(nèi)、車(chē)下和司機(jī)室內(nèi)。三、分相絕緣器（電分相）：串在接觸網(wǎng)上，目的是把兩相不同的供電區(qū)分開(kāi)，并使機(jī)車(chē)光滑過(guò)渡，主要用在牽引變電所出口處和分區(qū)處。自
5.高速鐵路牽引供電系統(tǒng)（組成）
去百度文庫(kù)，查看完整內(nèi)容>內(nèi)容來(lái)自用戶(hù)：403853161高速鐵路牽引供電系統(tǒng)電氣化鐵路的組成由于電力機(jī)車(chē)本身不帶原動(dòng)機(jī)，需要靠外部電力系統(tǒng)經(jīng)過(guò)牽引供電裝置供給其電能，故電氣化鐵路是由電力機(jī)車(chē)和牽引供電系統(tǒng)組成的。
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，所以人們又稱(chēng)電力機(jī)車(chē)、牽引變電所和接觸網(wǎng)為電氣化鐵道的三大元件。一、電力機(jī)車(chē)（一）工作原理電力機(jī)車(chē)靠其頂部升起的受電弓和接觸網(wǎng)接觸獲取電能。
電力機(jī)車(chē)頂部都有受電弓，由司機(jī)控制其升降。受電弓升起時(shí)，緊貼接觸網(wǎng)線(xiàn)摩擦滑行，將電能引入機(jī)車(chē)，經(jīng)機(jī)車(chē)主斷路器到機(jī)車(chē)主變壓器，主變壓器降壓后，經(jīng)供電裝置供給牽引電動(dòng)機(jī)，牽引電動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使電力機(jī)車(chē)運(yùn)行。
（二）組成部分電力機(jī)車(chē)由機(jī)械部分（包括車(chē)體和轉(zhuǎn)向架）、電氣部分和空氣管路系統(tǒng)構(gòu)成。車(chē)體是電力機(jī)車(chē)的骨架，是由鋼板和壓型梁組焊成的復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，電力機(jī)車(chē)大部分機(jī)械及電氣設(shè)備都安裝在車(chē)體內(nèi)，它也是機(jī)車(chē)乘務(wù)員的工作場(chǎng)所。
轉(zhuǎn)向架是由牽引電機(jī)把電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，便電力機(jī)車(chē)沿軌道走行的機(jī)械裝置。它的上部支持著車(chē)體，它的下部輪對(duì)與鐵路軌道接觸。
電氣部分包括機(jī)車(chē)主電路、輔助電路和控制電路形成的全部電氣設(shè)備，在機(jī)車(chē)上占的比重最大，除安裝在轉(zhuǎn)向架中的牽引電機(jī)之外，其余均安裝在車(chē)頂、車(chē)內(nèi)、車(chē)下和司機(jī)室內(nèi)。三、分相絕緣器（電分相）：串在接觸網(wǎng)上，目的是把兩相不同的供電區(qū)分開(kāi)，并使機(jī)車(chē)光滑過(guò)渡，主要用在牽引變電所出口處和分區(qū)處。
自。
6.電氣化鐵路牽引站供電方案由哪幾部分組成
電氣化鐵路牽引站供電方案由接入系統(tǒng)方案、受電系統(tǒng)方案、計(jì)量方案、計(jì)費(fèi)方案四部分組成。
接入系統(tǒng)方案包括：供電電壓等級(jí)、供電容量、供電電源位置、供電電源數(shù)（單電源或多電源）、供電回路數(shù)、路徑、出現(xiàn)方式，供電線(xiàn)路敷蛇等。 受電系統(tǒng)方案包括：進(jìn)線(xiàn)方式、受電裝置容量、主接線(xiàn)、運(yùn)行方式、繼電保護(hù)方式、調(diào)度通信、保安措施、產(chǎn)權(quán)及維護(hù)責(zé)任分界點(diǎn)、主要電氣設(shè)備技術(shù)參數(shù)、諧波負(fù)序治理技術(shù)要求等。
計(jì)量方案包括：計(jì)量點(diǎn)與采集點(diǎn)設(shè)置，電能計(jì)量裝置配置類(lèi)別及接線(xiàn)方式、安裝位置、計(jì)量方式、電量采集終端安裝方案等。 計(jì)費(fèi)方案包括：用電類(lèi)別、電價(jià)分類(lèi)及功率因數(shù)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)、電氣化鐵路供電工程還本付息電價(jià)測(cè)算方案等信息。
