牵引供电系统简介
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牵引供电系统第一章牵引变电一次设备一、概述1、什么叫牵引供电系统?牵引供电系统由哪几部分组成?铁路从地方引入110kv电源,通过牵引变电所降压至27.5kv送至电力机车的整个系统叫牵引供电系统。
牵引供电系统由以下几部分组成:地方变电站、110kv输电线、牵引变电所、27.5kv馈电线、接触网、电力机车、轨回流线、地回流线。
2、牵引供电系统的供电方式有哪几种?有以下三种: 直供方式---以钢轨与大地为回流;BT方式---电流通过吸流变压器与回流线再返回变电所,限制对通信线路的干扰;AT方式---利用自耦变压器对接触网供电,以减少对通信线路的干扰。
3、什么叫牵引网?通常将接触网、钢轨回路(包括大地)、馈电线和回流线组成的供电网称为牵引网。
4、牵引变电所的作用是什么?牵引变电所从地方引入110kv高压,通过牵引变压器降至适合电力机车运行的27.5kv 电压,送至接触网,供给电力机车运行。
其作用是接受、分配、输送电能。
5、牵引变电一次设备包括什么?牵引变电一次设备由以下几部分组成:牵引变压器、断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、母线、避雷器、电抗器、电容器、接地装置等。
6、牵引变电所有哪几个电压等级?交流:110kv, 27.5kv, 10kv ,380v ,220v ,110v直流:220v(110v)7、牵引变电所对接触网的供电方式有哪几种?牵引变电所对接触网的供电有两种方式:单边供电和双边供电。
接触网通常在相邻两牵引变电所的中央断开,将两牵引变电所间两个供电臂的接触网分为两个供电分区。
每以供电分区的接触网只能从一端的牵引变电所获得电能,称为单边供电。
如果在中央断开处设开关设备时可将两供电分区连通,此处称为分区亭。
将分区亭的断路器闭合,则相邻牵引变电所间的两个接触网供电分区可同时从两变电所获得电能,此方式称为双边供电。
8、牵引变电所一次接线方式有哪几种?牵引变电所一次接线主要有桥式接线和双T型接线两种。
牵引供电系统名词解释
牵引供电系统是指为城市轨道交通、铁路、有轨电车等交通运输工具提供动力能源的电气系统。
它的主要功能是向行驶中的车辆提供电力,使其具有牵引和制动能力,同时也为车辆提供辅助电源。
在牵引供电系统中,电源为交流或直流电源,通过接触网、第三轨等设备向车辆传输电能。
牵引供电系统通常包括以下主要组成部分:
1.接触网:接触网是铁路牵引供电系统的主要组成部分,它用于提供电力给行驶中的列车。
接触网一般由钢轨、导线和支架组成,通过支架固定在正常的高度和位置。
2.集电装置:集电装置是车辆与接触网之间传递电能的设备,它通过对接触网的接触,将电能传输到车辆上。
3.变电所:变电所是牵引供电系统的电源设备,它将电网输送的高压电流转换为适合运输工具使用的低压电流,并将其输送到接触网上。
4.牵引变流器:牵引变流器是一种用于控制电力输出的电气设备,它将接收到的电能转换为适合电动车辆使用的电流和电压。
5.辅助电源:辅助电源是为车辆提供照明、空调、信号等设备供电的电源,也可以为车辆的启动和停车提供电能。
在牵引供电系统中,各个组成部分之间的协调和运行非常重要,它们共同保证了交通运输工具的牵引和制动能力,保障了交通运输的安全和稳定。
高速铁路牵引供电系统第一节电气化铁路的组成由于电力机车本身不带原动机,需要靠外部电力系统经过牵引供电装置供给其电能,故电气化铁路是由电力机车和牵引供电系统组成的。
牵引供电系统主要由牵引变电所和接触网两部分组成,所以人们又称电力机车、牵引变电所和接触网为电气化铁道的三大元件。
一、电力机车(一)工作原理电力机车靠其顶部升起的受电弓和接触网接触获取电能。
电力机车顶部都有受电弓,由司机控制其升降。
受电弓升起时,紧贴接触网线摩擦滑行,将电能引入机车,经机车主断路器到机车主变压器,主变压器降压后,经供电装置供给牵引电动机,牵引电动机通过传动机构使电力机车运行。
(二)组成部分电力机车由机械部分(包括车体和转向架)、电气部分和空气管路系统构成。
车体是电力机车的骨架,是由钢板和压型梁组焊成的复杂的空间结构,电力机车大部分机械及电气设备都安装在车体内,它也是机车乘务员的工作场所。
转向架是由牵引电机把电能转变成机械能,便电力机车沿轨道走行的机械装置。
它的上部支持着车体,它的下部轮对与铁路轨道接触。
电气部分包括机车主电路、辅助电路和控制电路形成的全部电气设备,在机车上占的比重最大,除安装在转向架中的牵引电机之外,其余均安装在车顶、车内、车下和司机室内。
空气管路系统主要执行机车空气制动功能,由空气压缩机、气阀柜、制动机和管路等组成(三)分类干线电力牵引中,按照供电电流制分为:直流制电力机车和交流制电力机车和多流制电力机车。
交流机车又分为单相低频电力机车(25Hz或16 2/3Hz)和单相工频(50Hz)电力机车。
单相工频电力机车,又可分为交--直传动电力机车和交—直—交传动电力机车。
二、牵引变电所牵引变电所的主要任务是将电力系统输送来的110kV三相交流电变换为27.5(或55)kV单相电,然后以单相供电方式经馈电线送至接触网上,电压变化由牵引变压器完成。
电力系统的三相交流电改变为单相,是通过牵引变压器的电气接线来实现的。
《电力牵引交流传动及其控制系统》报告—电力牵引供电系统电力牵引供电系统是向电力机车供给牵引用电能的系统。
主要由牵引变电所和接触网组成。
牵引变电所将电力系统通过高压输电线送来的电能加以降压和变流后输送给接触网,以供给沿线路行驶的电力机车。
有些国家电气化铁路有时由专用发电厂供电。
电力牵引供电系统按照向电力机车提供的电流性质分为直流制和交流制,交流制又分工频单相交流制和低频单相交流制。
工频指工业标准频率,即50赫或60赫;低频指低于工业标准频率的频率,应用最多的是[92-01]赫,即50赫的三分之一。
各种电流制的电力牵引供电系统的设备有很大的差别。
电流制的发展直流制应用最早,19世纪末电力牵引开始用于铁路干线时,应用的就是直流制。
目前在英、法、日、苏等国直流制仍然大量存在。
直流制是将电力系统的三相交流电降压并变换为直流电供应接触网。
接触网电压有1200伏、1500伏、3000伏等多种。
由于电力机车电压受直流牵引电动机换向条件的限制,接触网电压很难大幅度提高,所以直流制须沿接触网输送大量电流,在接触网上一般须用两根铜接触导线,并应用铜承力索,另加一些平行的铝加强导线来分流,耗费有色金属量较大。
另外,为了保持接触网的电压水平,沿线路每隔10~30公里须设置一个牵引变电所。
直流制的这些弱点,推动了交流制的研究。
交流牵引供电系统20世纪初,工频三相交流制和低频单相交流制相继出现。
工频三相交流制曾在意大利应用,由接触网输送三相中的两相,另一相接地。
后因两相接触网结构复杂、维护困难被淘汰。
低频单相交流制则在德国、瑞典、瑞士等国得到发展。
这种电流制接触网电压一般为 15000伏,在电力机车上降压,使用单相整流子牵引电动机。
交流制的接触网比直流制的简单得多,牵引变电所的设置间距也加长。
采用低频的主要原因是整流子牵引电动机换向困难,不适宜于在工频运转。
低频制需要低频电源,所以低频制电气化铁路必须建设专用低频发电厂,或者在牵引变电所将电力系统送来的工频电流降压并变换成低频电流。
牵引供电系统简介一、系统功能牵引供电系统的主要功能是:将地方电力系统的电源(交流电气化铁路:AC110 kV或AC220kV,城市轨道交通:中心变电所AC220kV或AC110kV→AC35 kV环网)引入牵引供电系统的牵引变电所,通过牵引变压器变压为适合电力机车运行的电压制式(交流电气化铁路:AC25kV或AC2×25kV,城市轨道交通:DC750V、DC1500V或DC3000V),向电力机车提供连续电能。
电力牵引负荷为一级负荷,引入牵引变电所的外部电源应为两回独力可靠的电源,并互为热备用,能够实现自动切换。
交流电气化铁路与城市轨道交通牵引供电系统简图分别如图1.1和图1.2所示。
图1.1 交流电气化铁路牵引供电系统图1.2 城市轨道交通牵引供电系统二、牵引网供电方式1.交流电气化铁路交流电气化铁路牵引网供电方式大体上可分为三种:直接供电方式(包括带回流线的直接供电方式)、BT供电方式和AT供电方式。
(1)直接供电方式直接供电方式又可分为不带回流线直接供电方式(图 2.1)和带回流线的直接供电方式(图2.2)两种。
图2.1 不带回流线的直接供电方式图2.2 带回流线的直接供电方式不带回流线的直接供电方式在我国早期的电气化铁路中采用,机车电流完全通过钢轨和大地流回牵引变电所,牵引网本身不具备防干扰功能。
在接地方面,每根支柱需单独接地(设接地极或通过火花间隙),或者通过架空地线实现集中接地(架空地线不与信号扼流圈中性点连接)。
带回流线的直接供电方式,机车电流一部分通过钢轨和大地流回牵引变电所(约70%),其余通过回流线流回牵引变电所(约30%)。
由于流经接触网的电流和流经回流线的电流虽然大小不等,单方向相反,且安装高度比较接近,两者对铁路沿线通讯设施的电磁干扰影响趋于抵消,因此牵引网本身具备防干扰功能。
在接地方面,接触网支柱通过回流线实现集中接地,回流线每隔一个闭塞分区通过吸上线(铝芯或铜芯电缆,常用VLV-70和2xVLV-150)与信号扼流圈中性点连接(吸上线间距3~4km)。
高速铁路牵引供电系统电气化铁路的组成由于电力机车本身不带原动机,需要靠外部电力系统经过牵引供电装置供给其电能,故电气化铁路是由电力机车和牵引供电系统组成的。
牵引供电系统主要由牵引变电所和接触网两部分组成,所以人们又称电力机车、牵引变电所和接触网为电气化铁道的三大元件。
一、电力机车(一)工作原理电力机车靠其顶部升起的受电弓和接触网接触获取电能。
电力机车顶部都有受电弓,由司机控制其升降。
受电弓升起时,紧贴接触网线摩擦滑行,将电能引入机车,经机车主断路器到机车主变压器,主变压器降压后,经供电装置供给牵引电动机,牵引电动机通过传动机构使电力机车运行。
(二)组成部分电力机车由机械部分(包括车体和转向架)、电气部分和空气管路系统构成。
车体是电力机车的骨架,是由钢板和压型梁组焊成的复杂的空间结构,电力机车大部分机械及电气设备都安装在车体内,它也是机车乘务员的工作场所。
转向架是由牵引电机把电能转变成机械能,便电力机车沿轨道走行的机械装置。
它的上部支持着车体,它的下部轮对与铁路轨道接触。
电气部分包括机车主电路、辅助电路和控制电路形成的全部电气设备,在机车上占的比重最大,除安装在转向架中的牵引电机之外,其余均安装在车顶、车内、车下和司机室内。
空气管路系统主要执行机车空气制动功能,由空气压缩机、气阀柜、制动机和管路等组成(三)分类干线电力牵引中,按照供电电流制分为:直流制电力机车和交流制电力机车和多流制电力机车。
交流机车又分为单相低频电力机车(25Hz或16 2/3Hz)和单相工频(50Hz)电力机车。
单相工频电力机车,又可分为交--直传动电力机车和交—直—交传动电力机车。
二、牵引变电所牵引变电所的主要任务是将电力系统输送来的110kV三相交流电变换为27.5(或55)kV单相电,然后以单相供电方式经馈电线送至接触网上,电压变化由牵引变压器完成。
牵引供电系统牵引供电系统是指为电气牵引车辆在运行过程中提供电力的系统。
牵引供电系统的设计和运行是交通运输的重要组成部分,特别是电气化铁路、电气胶轮车和电气地铁等交通工具的运营。
本文将讨论牵引供电系统的基本结构、工作原理和常见故障及解决方案。
基本结构牵引供电系统的基本结构包括两部分:接触网和接触网配电系统。
接触网是通过架空线路将电力输送到电气牵引车辆的触点上,而配电系统则负责将电能分配到接触网上的各个部分。
接触网通常由钢制上行线及钢制下行线组成,在两条线路之间悬挂的弹性线圈保持钢制上行线的张力,同时具有压在下行线上的力。
接触网配电系统由变电站、分段开关、隔离开关、牵引变压器和组合开关等组成。
变电站是牵引供电系统的核心设备,它将输送电压由高压变成适合电气牵引车辆的低电压。
分段开关用于分段,以便进行检修和维护工作。
隔离开关用于断开接触网和电气牵引车辆之间的电气连接。
牵引变压器是通过变压器将高压电能逐步变成电气牵引车辆所需的低电压。
组合开关用于控制配电系统的操作。
工作原理接触网通过上行线将高压电力输送到牵引变压器,在牵引变压器中将高压电能变成低电压电能,然后牵引变压器通过下行线将低电压电能输送到电气牵引车辆的触点上。
电气牵引车辆的牵引系统和辅助供电系统通过触点连接到接触网上,从而获取所需的电力。
在牵引供电系统的工作过程中,接触网将高压交流电输送到牵引变压器,通过牵引变压器将高压转换为低电压,供电给电气牵引车辆。
通过运用继电保护及其他电气保护设备,来保证接触网和牵引车辆之间的安全和稳定的电气连接。
常见故障及解决方案牵引供电系统因为工作原理的复杂性,有时候会出现不同的故障。
以下是常见的故障及解决方案:接触网脱落接触网脱落通常经常发生在高速运行中。
接触网脱落会导致接触网配电系统的保护装置动作,并给地面人员造成威胁。
对于接触网脱落的处理,一般有两种解决方案:第一种是通过调整钢制上行线张力来修复接触网的位置,第二种是通过使用特殊挂钩来吊起接触网,从而重新修复接触网的位置。
牵引供电系统简介:
将电能从电力系统传送给电力机车的电力装置的总称叫电气化铁路的供电系统,又称牵引供电系统,主要由牵引变电所和接触网两大部分组成。
牵引变电所将电力系统输电线路电压从110kV(或220kV)降到27.5kV,经馈电线将电能送至接触网;接触网沿铁路上空架设,电力机车升弓后便可从其取得电能,用以牵引列车。
牵引变电所所在地的接触网设有分相绝缘装置,两相邻牵引变电所之间设有分区亭,接触网在此也相应设有分相绝缘装置。
牵引变电所至分区亭之间的接触网(含馈电线)称供电臂。
牵引供电回路是由牵引变电所——馈电线——接触网——电力机车——钢轨——回流联接——(牵引变电所)接地网组成的闭合回路,其中流通的电流称牵引电流,闭合或断开牵引供电回路会产生强烈的电弧,处理不当会造成严重的后果。
通常将接触网、钢轨回路(包括大地)、馈电线和回流线统称为牵引网。
牵引供电设备的检修运行由供电段负责,牵引供电系统的运行调度则由供电调度负责。
供电调度通常设在铁路局调度所。
牵引供电系统供电示意图如下所示:
二、牵引变电所、分区所、开闭所
牵引变电所:牵引变电所的任务是将电力系统三相电压降
低,同时以单相方式馈出。
降低电压是由牵引变压器来实现的,将三相变为单相是通过变电所的电气接线来达到的。
牵引变压器(主变)是一种特殊电压等级的电力变压器,应满足牵引负荷变化剧烈、外部短路频繁的要求,是牵引变电所的“心脏”。
我国牵引变压器采用三相、三相——二相和单相三种类型,因而牵引变电所也分为三相、三相——二相和单相三类。
随着技术水平的提高,我国干线电气化铁路已推广使用集中监视及控制的远动系统,牵引变电所将逐步实现无人值班,直接由供电调度实行遥控运行。
分区所:分区所设置在两个变电所中间,作用有三:提高供电质量、供电分段、越区供电。
•开闭所:一般设置在大型站场附近,进线由变电所或接触网引入,由开关馈出多个供电线路向多个供电设备供电。
作用是增强供电的灵活性,便于供电设备的运行及检修,便于行车组织,缩小供电事故及故障范围。
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三、接触网
接触网是沿铁路沿线架设的特殊电力线路,电力机车受电弓通过与之滑动摩擦接触而授流,取得电能。
所以两者均应保持良好的工作状态。
(一)、对接触网结构的要求:
(1)接触线距钢轨面的高度应尽量相等,定位点及跨中与受电弓中心相对位置符合要求;
(2)接触悬挂应有较均匀的弹性和良好的稳定性;
(3)良好的绝缘性能;
(4)适应气象条件的变化并能保持上述特性不应有很大的变化;
(5)接触网结构应力求轻巧简单,做到标准化,方便施工和运行维修;
(6)零部件标准化,轻便,耐腐蚀,可靠性高,
(7)接触线应有足够的耐磨性;
(8)主导电回路通畅。
(二)、接触网结构:
1、锚段---接触网最基本的单元:
2、补偿装置---使接触线距钢轨面的高度应尽量相等
全补偿、半补偿、硬锚的概念
3、锚段关节---使锚段连接起来
三跨非绝缘( 200mm 40mm)、四跨非绝缘
( 200mm 80mm)、四跨绝缘(550mm 80mm)、五跨绝缘(550mm 40mm)的概念。
4、中心锚结---防止线索窜动减少事故范围
防断式中锚、防串式中锚
2 电气化铁路的基础知识
接触悬挂沿线路架设,为了满足机械受力方面的要求而分成一个一个单独的锚段,锚段与锚段的相互过渡结构称为锚段关节,通常有绝缘(四跨)锚段关节和非绝缘(三跨)锚段关节之分,前者亦称电分段锚段关节,后者则为机械分段锚段关节。
锚段与锚段之间的电气联接用电联接线(三跨)或隔离开关(四跨)完成。
(1)、支持装置
支持装置用以支持接触悬挂并将其负荷传给支柱或其
他建筑物,其结构随线路情况而变化。
区间主要为腕臂结构;站场则视股道数量、线路情况、支柱所在位置等因素而选用软横跨、硬横跨或腕臂结构,以软横跨为主,高速铁路则采用硬横梁;隧道和桥梁(下承桥)等大型建筑物处又要视具体情况而作设计,必要时采用特殊结构。
(2)、定位装置
定位装置包括定位器和定位管,其作用是保证接触线与受电弓的相对位置在规定范围内,并将接触线的水平张力传给支柱。
(3)、支柱基础
支柱用来承受接触悬挂和支持装置的负荷,并将接触悬挂固定在规定高度。
支柱有钢柱和钢筋混凝土柱两种。
前者立在用钢筋混凝土浇成的基础上,基础埋在路基内;后者则直接埋在路基中。
桥梁(上承桥)通常采用钢柱,其基础在桥墩上预留。
支柱上还装有接地装置,与钢轨回路接通,起到保护作用。
下锚支柱上还装有补偿装置,并设拉线装置。
(三)接触网的供电分段
为了保证安全供电和灵活运用,接触网在结构上设有供电分段。
如前所述,在牵引变电所和分区亭所在地的接触网设置的分相绝缘装置为分相电分段;在同一供电臂内设置的电分段为同相电分段,如区间和站场之间(纵向),站场内的货物线、装卸线、段管线,枢纽内场与场之间等(横向)。
同相电分段的结构为四跨锚段关节,或采用分段绝缘器+三跨锚段关节结构。
分相电分段的结构,早期为八跨(两个四跨迭加)锚段关节式,后来为分相绝缘器+三跨锚段关节所代替。
近年来,随着列车速度的不断提高,锚段关节式分相结构由于其弹性好、硬点小,受电弓过渡平滑等优点,在提速区段和高速区段又逐步采用。
必须指出,电力机车在通过分相绝缘装置时,要“断电”通过,即在通过前将主断路器断开,滑行通过后,再闭合主断路器继续运行,
压器(变比为1:1),其原边串入接触网,次边串入回流线(简称NF线,架在接触网支柱田野侧,与接触悬挂等高),每两台吸流变压器之间有一根吸上线,将回流线与钢轨连接,其作用是将钢轨中的回流“吸上”去,经回流线返回牵引变电所,起到防干扰效果。
由于大地回流及所谓的“半段效应”,BT供电方式的防护效果并不理想,加之“吸——回”装置造成接触网结构复杂,机车受流条件恶化,近年来已很少采用。
3、自耦变压器(AT)供电方式
采用AT供电方式时,牵引变电所主变输出电压为55kV,经AT(自耦变压器,变比2:1)向接触网供电,一端接接触网,另一端接正馈线(简称AF线,亦架在田野侧,与接触悬挂等高),其中点抽头则与钢轨相连。
AF线的作用同BT供电方式中的NF线一样,起到防干扰功能,但效果较前者为好。
此外,在AF线下方还架有一条保护(PW)线,当接触网绝缘破坏时起到保护跳闸作用,同时亦兼有防干扰及防雷效果。
显然,AT供电方式接触网结构也比较复杂,田野侧挂有两组附加导线,AF线电压与接触网电压相等,PW线也有一定电位(约几百伏),增加故障几率。
当接触网发生故障,尤其是断杆事故时,更是麻烦,抢修恢复困难,对运输干扰极大。
但由于牵引变电所馈出电压高,所间距可增加一倍,并可适当提高末端网压,在电力系统网络比较薄弱的地区有其优越性。
4、直供+回流(DN)供电方式
这种供电方式实际上就是带回流线的直接供电方式,NF 线每隔一定距离与钢轨相连,既起到防干扰作用,又兼有PW线特性。
由于没有吸流变压器,改善了网压,接触网结构简单可靠。
近年来得到广泛应用。
综上所述,早期电气化铁路均采用直接供电方式,为避免和减少对外部环境的电磁干扰,研发了BT、AT和DN 供电方式,就防护效果来看,AT方式优于BT和DN方式,就接触网的结构性能来讲,DN方式最为简单可靠。
随着通信技术的快速发展,光缆的普遍应用,通信设施及无线电装置自身的防干扰性能大为增强,考虑到接触网的运行可靠性对电气化铁路的安全运行至关重要,所以通常认为,一般情况下DN供电方式为首选,在电力系统比较薄弱的地区,经过经济技术比较,可采用AT供电方式,BT供电方式则尽量少采用或不采用。
(五)电力机车简介
我国电气化铁路采用的电力机车大多数为可控硅整流
器电力机车,其结构简单、牵引性能好、运行可靠、维修方便,而且各项经济技术指标较高,所以被广泛采用。
电力机车工作时,受电弓从接触网获得高压单相交流电
能,经过变压器降压和整流器整流,把高压交流电变成低压直流电供给牵引电动机使用。
目前,国产主型电力机车为SS(韶山)型,SS1、3、4、6、6B、7和7B 型均为客货两用型,近年来随着列车提速和高速铁路的发展,研制开发了SS7C、7D、7E、SS8和SS9型客运电力机车,以及DJ型(交—直—交)客运电力机车。
此外,我国还先后引进过法(6Y、6G、8K)、日(6K)、德(DJ1)和前苏联(8G)等国的电力机车。