高速铁路供电专题40页PPT

4 发展高速铁路是贯彻可持续发展战略的体现 基本国情及客流特点决定了我国主要应发展大容量、低能耗、少占地、适应性强的公共 交通体系。高速铁路具有能耗低、占地少、污染轻的特点，在我国发展高速铁路同样是在交 通运输领域贯彻可持续发展战略、优化交通运输结构的重要手段。
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1.4 中国发展高速铁路的技术条件与社会需求
1. 技术条件
1 工程建造技术达到世界先进水平 针对我国复杂多样的地质及气候条件，攻克了湿陷性黄土和软土地区沉降变形控制难题， 掌握了复杂地质条件下高速铁路地基处理和路基填筑技术等。
2 高速列车技术达到世界先进水平 系统掌握了时速200～250 km动车组核心技术，全面构建了设计制造体系。在此基础上， 攻克了制约速度提升的技术难题等。 3 列车控制技术达到世界先进水平 系统掌握了满足时速250 km的CTCS-2级列车运行控制技术，成功应用于既有线第六次 大面积提速和新建的时速250 km高速铁路等。
《高速铁路牵引供电》
第一章
高速铁路基础 知识
目录 目录
1.1 高速铁路的定义与特点 1.2 我国高速铁路的发展历程与方向 1.3 高速铁路的技术特点 1.4 中国发展高速铁路的技术条件与
社会需求
1.1 高速铁路的定义与特点
1. 高铁的定义
1 国际规定 西欧把新建时速达到250～300 km、旧线改造时速达到200 km的铁路线路称为高速铁 路。1985年联合国欧洲经济委员会在日内瓦签署的国际铁路干线协议规定：新建客运列车专 用型高速铁路时速为350 km以上，新建客货运列车混用型高速铁路时速为250 km。 2 中国规定 中国2014年1月1日起实施的《铁路安全管理条例》规定：高速铁路（高铁）是指设计开 行时速250 km以上（含预留），并且初期运营时速200 km以上的客运列车专线铁路（客运 专线）。

二、牵引供电系统组成
牵引供电系统的任务是保证质量良好地并不间断地向列车供电，主要 包括牵引变电所和牵引网两部分。
牵引变电所是电气化铁路供电系统的心脏，主要功能是变压和变相。
电气化铁路的电流制经历了由低压直流、三相交流、单相低 频交流到单相工频交流的演变过程。
今后的发展方向主要是采用25kV的单相工频交流制。
高速铁路牵引供电系统概述
高速铁路牵引供电系统概述
教学目标
了解电气化铁路电流制的发展 掌握高速铁路牵引供电系统的供电过程 树立遵守《铁路安全管理条例》的意识
复兴号动车组运行需要几节5号电池？
一、牵引供电过程
《铁路安全管理条例》规定，禁止在铁路电力线路导线两侧各 500米的范围内升放风筝、气球等低空飘浮物体。
高速铁路牵引供电系Байду номын сангаас概述
课堂小结
电气化铁路电流制的发展 高速铁路牵引供电系统的供电过程 遵守《铁路安全管理条例》的意识

强调同相供电技术的未来发展潜力
随着科技的不断发展，同相供电 技术将不断优化和完善，进一步 提高其在高速铁路中的应用效果
。
同相供电技术的未来发展将更加 注重智能化、自动化和绿色化， 以适应未来交通出行的多样化需
求。
同相供电技术的推广和应用将促 进相关产业链的发展，为经济增
长和社会发展带来更多机遇。
对未来同相供电技术研究的建议与展望
加大对同相供电技术的研发投入，鼓励企业、高校和研究机构积极参与相 关研究和创新。
加强国际合作与交流，借鉴国际先进经验和技术成果，推动同相供电技术 的全球发展。
关注同相供电技术的可持续发展，确保其在高速铁路等领域的广泛应用不 会对环境造成不良影响。
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高速度、高可靠性的需求。
实施目标
实现高速铁路同相供电，提高供电 质量和可靠性，满足高速列车运行 需求。
实施步骤
设计同相供电系统，进行设备选型 和配置，建设同相供电线路，进行 调试和试运行。
同相供电技术在高速铁路中的效益分析
提高供电质量
同相供电技术能够减少 电压波动和闪变，提高 供电质量，保证列车安
优势
同相供电技术能够提高供电质量和可靠性，降低设备故障率，提高列车运行效 率和乘客舒适度。
挑战
同相供电技术需要投入大量资金和技术支持，同时需要解决相位调整、谐波抑 制等技术难题。此外，在应用过程中还需要考虑与现有供电系统的兼容性和协 调问题。
02
高速铁路供电系统介绍
高速铁路供电系统的组成
01
02Biblioteka 同相供电技术的应用场景高速铁路
同相供电技术广泛应用于高速铁 路的牵引供电系统，通过将多个 牵引变电所的相位调整一致，提 高供电质量和列车运行稳定性。

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1个站400kV
1个站400kV 1个站400kV
世界主要高速铁路国家电铁供电电源电压等级
西 班 牙
德国
3个站132kV， 马德里－塞维利亚 250 220 短路容量不 小于2000MVA 马德里－巴塞罗那 350 400 3个站220kV 德国高速铁路最高速度330km/h，采用由铁路自建电网 供电。供电制式为15kV、16又2/3Hz，采用独特的同相 供电方式，牵引站间隔约为普通不同相供电方式的1/3， 牵引变压器容量一般为2×15MVA。牵引站外部电源采用 110kV，系统短路容量不小于1000MVA。
高速铁路牵引供电技术
• 1、牵引供电系统对外部电源的要求
• 2、牵引网供电方式的比较
• 3、直供加回流线供电方式分析
• 4、AT供电方式分析
牵引供电系统对外部电源的要求
1）电压水平对外部电源短路容量的要求
GB 12325—90电能质量 供电电压允许偏差 交流 50Hz 电力系统供电电压偏差定义为实测电 压与额定电压之差，以额定电压的百分数表示。 供电电压允许偏差： （ 1） 35kV 及以上供电电压正、负偏差的绝对值 之和不超过额定电压的10%； （ 2） 10kV 及以下三相供电电压允许偏差为额定 电压的±7% ； （ 3） 220V 单相供电电压允许偏差为额定电压的 +7%、-10%。
（2）220kV的短路容量：1715.73 MVA-7697.7 MVA 2006年对国内华北某电网4个110kV变电站、10个

在列车高速运行过程中，受电弓在接触网上滑行接触时保 持良好的接触状态，才能保证电能的可靠性传输，为高速 列车的运行提供牵引动力。列车高速运行时接触网的波动 和受电弓的振动加剧，弓网间会发生离线现象，并产生离 线电弧，离线电弧的高温烧蚀作用会缩短接触线和受电弓 滑板的使用寿命，产生的高频电磁波对沿线的通信系统造 成干扰、同时产生电弧噪声污染。接触网技术的意义就在 于避免这种问题的产生，保证电能的平稳可靠传输。接触 网技术包括接触网系统的组成、主要构成部件及其作用以 及高速弓网受流技术。我国研发了25 kV以上张力接触网系 统和特种接线AT牵引变压器和远程控制系统等先进设备， 满足动车组可靠受流和实时监控的需要。牵引供电系统如 图4-1-1所示。
图4-1-9单相牵引变压器
② Vx接线变压器 Vx接线变压器结构简单，容量利用率高，两套绕组容量可分 别配置，对电力系统负序的影响小。Vx接线变压器已成为我 国高速铁路牵引变压器的主要选择方案之一，目前主要采用 两台单相变压器通过外部接线构成Vx接线的方式。 2.高压开关电器 高压开关电器用以分、合电路。其种类较多，如断路器、隔 离开关、负荷开关、熔断器等，其中以断路器结构最复杂， 性能最完善，地位最重要。 （1）高压断路器 在高压电路中，断路器可用来通断负荷电流；与继电保护装 置配合迅速切断短路电流。它是一种具有开关和保护双重作 用、有很强的灭弧能力、性能较完善的高压开关。
11-接地螺栓；12-油样活门；13-放油阀门；14-活门；15绕组（线圈）；
16-信号温度计；17-铁芯；18-净油器；19-油箱；20-变 压器油
（2）牵引变压器的接线方式 高速铁路中牵引变压器的接线方式主要采用Vx接线变压器和单 相变压器。 ①单相变压器 由于电网采用的是三相交流电，而列车使用的是单相交流电， 因此牵引变电所使用的变压器分为单相变压器、三相变压器和 平衡变压器3种。单相牵引变压器如图4-1-9所示。单相接线运 行时，容量利用率可达100%，主接线简单，设备少，占地面积 小，投资少，但不能供应地区和牵引变电所三相负荷用电。在 电力系统中，单相牵引负荷产生的负序电流较大，对接触网的 供电不能实现双边供电。在电力系统容量较大，电力网比较发 达，三相负荷用电能够可靠的由地方电网得到供应的场合可以 采用这种运行方式。

特点
高速度、大运量、节能环保、安 全可靠。
高速铁路电气化铁路的发展历程
01
02
03
初始阶段
20世纪50年代，德国和日 本分别开始研究高速铁路 电气化铁路技术。
发展阶段
20世纪60年代至80年代 ，欧洲和亚洲的一些国家 开始建设高速铁路和电气 化铁路。
成熟阶段
21世纪初，高速铁路电气 化铁路技术逐渐成熟，成 为全球交通运输的重要方 式之一。
总结词
设备故障是高速铁路电气化铁路安全 事故的重要原因之一，可能导致列车 晚点、取消或严重事故。
详细描述
设备故障可能由于设备老化、维护不 当、制造缺陷等原因引发。例如，某 次列车在行驶过程中，由于接触网故 障导致列车突然停车，造成大量乘客 滞留和延误。
安全事故案例二：操作失误引发的事故
总结词
操作失误是导致高速铁路电气化铁路安全事故的常见原因之来自，往往是由于人为因素引 起的。
电气事故处理
了解电气事故的处理方法，如切断 电源、使用绝缘物体将人与带电体 隔离等。
紧急情况处理与应对措施
紧急情况判断
在遇到紧急情况时，应迅速判断是否 需要采取紧急措施，如设备故障、自 然灾害等。
紧急处置程序
事后处理
在紧急情况得到控制后，应进行事后 处理，如检查设备损坏情况、清理现 场等。
了解并掌握紧急处置程序，如启动应 急预案、疏散人群等。
安全宣传活动
开展丰富多彩的安全宣传活动，如安全知识竞赛、安全文艺演出等 ，增强员工的安全意识和安全素养。
安全激励机制
建立安全激励机制，对在安全工作中表现突出的个人和集体进行表彰 和奖励，激励员工积极参与安全工作，形成良好的安全文化氛围。
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列车从一相运行到另一相这个过程，叫做列车 的过分相（电分相是线路上极短的一个区域， 列车运行过程中，过分相瞬时完成）
列车经过两个变电站的“供电段”时，先后通 过A1-B1-A2-B2四个供电支。为保证供电安全， 各供电支之间并非直接连结，而是存在确保电 气绝缘（隔离）的结构或设计，因此各供电支 之间不会短路。
工程中采用的设计思路是：保证滑板材料不如 接触线材料耐磨，再具体一点，就是合金接触 线+碳材料滑板的组合。
接触线更换周期很长，年是基本单位，状况好 的运维个十年二十年；
相对的，高铁受电弓滑板更换周期差不多是两 周甚至更短，状态好的也有几个月的。
.3 危害
传统的研究主要基于单方面因素开展，随着列车运行 速度的大幅度提高和双弓系统在我国高速铁路中的普 遍应用，弓网系统机械、电气、材料耦合性更加复杂， 多因素耦合作用下的损伤已成为弓网服役性能演化的 决定性因素，如法国V150试验列车在长大下坡冲击 574.8 km/h的最高试验速度时，弓网系统完全处于非 正常接触的拉弧受流状态，试验后受电弓基本烧毁。
3.2 弓网材质选择
弓和网之间接触，有摩擦，那必然就会有磨损， 也就有损耗。因为摩擦必然存在，所以损耗不 可避免。
那么我们选择被消耗的部分，肯定是我们监测、 维修过程中最容易完成的环节。
换言之，如果一个设备一定会发生故障，我们 肯定希望故障发生在容易检修的部分。
任何设备都会老化、损伤。
武广高铁受电弓滑板在一次往复运行中磨耗量高达4-5 mm，是普速铁路的7-10倍。
因此，高铁牵引供电系统包括架空接触网、牵 引变电所、回流回路，如图1所示：
图 1 电力系统与牵引供电系统
2.1 牵引变电所

② 设备类型及布置。箱式变电站采用中压预装箱式变电站，SF6负荷开关，其操作电源 采用交流并配置UPS装置作为备用电源。沿线区间供电的箱式变电站采用基本统一模式。通 信、信号双电源专用箱变与通信基站、信号中继站机房相邻设置，其他箱变独立设置。箱式 变电站设高压环网开关间隔和变压器、低压开关、RTU间隔。
3.1.1 电力系统概述
1. 发电厂
发电厂就是将煤、水力、原子能等一次能源转换为电能——二次能源的工厂，分为火力 发电厂、水力发电厂、原子能发电厂等，除此之外，还有风力、地热和太阳能发电等。
2. 电力网
电力网担负着将发电厂和电能 用户连接起来组成系统的任务。右 图是电力系统组成示意图，虚线框 内是电力系统的电力网部分。
《高速铁路牵引供电》
第三章
高速铁路电力 供电系统
目录
目录
3.1 电力供电系统 3.2 高速铁路电力SCADA系统
第一节
电力供电系统
1. 电力系统概述 2. 高速铁路电力系统
3.1.1 电力系统概述
电力系统是由发电厂、变电站、输电线、配电系统和负荷组成的有机整体，是现 代社会最重要、最庞杂的系统之一。通常把包括动力、发电、变电、输电、配电及用 电的全部系统称为动力系统。将电力系统中输送、变换和分配电能的整个环节称为电 力网。它们的关系如图所示（以水力发电为例）。
3.1.2 高速铁路电力系统
1. 高速铁路电力系统构成
2）电力变（配）电所 (3）
10/0.4 kV箱式变电站
① 接线型式。10/0.4 kV箱式变电站10 kV侧进出线回路设高压负荷开关，环网接线，变 压器回路采用带熔断器负荷开关保护。箱式变电站内负荷开关均采用电动操作机构纳入 SCADA系统，实现自动隔离故障电力线路、故障定位、非故障段自动恢复供电等功能。区间 10 kV电力贯通线路上设置箱式电抗器，补偿贯通线路电容电流。

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接触网悬挂形式：简单接触悬挂、弹力接触悬挂和链形 接触网悬挂。
简单接触悬挂：无连续承力索，结构简单，接触线驰度 大，支柱间距离必须小，才能保证接触网的高度。
弹力接触悬挂：将接触线通过三角形的跨接线与支持装
置相连接。
承力索
链形接触网悬挂：在接触线上方悬挂一根或两根承力索 ，承力索通过吊悬挂接触线。
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受电弓
受电弓技术要求
受电弓是靠一定的抬升力让滑板与接触网接触的，列
车高速运行时受电弓的滑板就像飞机的机翼，受气流
离
的作用也会产生一定的抬升力，列车运行速度越快，
线
抬升力也就随之增加，那么接触网就会随之上下振动，
振动波也就随之往前传送，这对受电弓和接触网的良
好接触带来困难。
分析：受电弓和接触网如果速度越 接近，那么离线率就会越高。
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◎检修 （1）接触网的检修修程
小修：维持性修理 大修：恢复性的彻底修理（周期：20-25年的）
（2）接触网的检修作业
停电作业、状态修
（3）接触网的检修计划与实施（天窗）
年度监测计划、月度维修计划
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受电弓
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受电弓
1.升弓：压缩空气经电空阀均匀进入传动气缸，气缸活
塞压缩气缸内的降弓弹簧，升弓弹簧使下臂杆转动，
工
抬起上框架和滑板，受电弓匀速上升，在接近接触网 时会缓慢停滞，然后再迅速接近接触网
作
原
理
1.降弓：传动缸内压缩空气经受电弓缓冲阀迅速排向大 气，在降弓弹簧的作用下，克服升弓弹簧的作用力， 使受电弓迅速下降，脱离接触网
2.分区所：在牵引 变电所中间设置处 所，常用分相绝缘 器断开，并设置开 关。 作用：1）单线牵引 网，两相邻供电臂 可单独或实现越区 供电；2）双线牵引 网，上、下行接触 网并联，提高末端 电压；3）缩小事故 范围

高速铁路同相供电
1、 舟 遥 遥 以 轻飏， 风飘飘 而吹衣 。 2、 秋 菊 有 佳 色，裛 露掇其 英。 3、 日 月 掷 人 去，有 志不获 骋。 4、 未 言 心 相 醉，不 再接杯 酒。 5、 黄 发 垂 髫 ，并怡 然自乐 。
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才源自成功的保证。——罗曼·罗兰▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
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