高速动车组概述动车组牵引供电要求
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高速铁路动车组简介(一)牵引动力及牵引方式比选1、高速列车应采用电力牵引内燃牵引和电力牵引两种牵引种类列车速度从100km/h增加到300km/h时,运行阻力约增加5倍,此时牵引列车的总功率则为100km/h时的15倍电力牵引更适宜高速列车的牵引内燃牵引是很难实现的主要原因如下:(1)目前我国功率最大的DF8内燃机车标称功率为2720kw,柴油-发电机组总重为30.87t,柴油机组平均每千瓦功率金属消耗量为11.35kg/kw。
而电力机车以 SS3为例,机车功率为4320kw,主变压器重12.4t,平均每千瓦功率金属消耗量为 2.87kg/kw。
因此牵引动力装置在轴重和轴数维持一样的条件下,电力牵引可实现更大的牵引功率。
(2)内燃牵引若实现高速牵引则必须提高柴油机功率,必然会增加柴油发电机组及辅助系统重量,最终会导致机车轴重或轴数增加。
轴重的增加对高速列车的运行是极其有害的,它增大了轮对对钢轨的冲击力,易导致钢轨的折断,并增加了轨道线路的养护维修工作量和维修费用。
若为了维持轴重不增加而增加轴数,如采用C0-C0式转向架或B0-B0-B0式转向架,或组合式机车,使转向架复杂,不利于机车的高速运行。
(3)大功率柴油机的噪音及排放的废气对环境造成严重的污染,影响旅行的舒适度,同时由于机车燃料油的储备有限,列车不能长距离行驶,需换挂机车或在站上补充燃料及水,增加了列车辅助作业时间。
电力牵引由于牵引功率的增加,对列车的质量影响很小,易实现大功率牵引,所以高速列车最佳的牵引方式为电力牵引。
2、高速铁路宜采用动车组目前我国铁路基本上采用机车牵引旅客列车的输送方式,机车和旅客列车分别整备,机车在车站联挂列车后出行,机车只在规定的交路范围内运行。
这种运行方式有以下缺点:(1)机车按规定交路行驶,中途须换挂机车,辅助作业时间延长,从而使旅行时间延长。
而动车组本身在运行中不需更换牵引动力,有效地压缩了运行时间。
(2)列车出入始发(终到)站时通过车站咽喉区每开行一对旅客列车,则占用咽喉次数达6次,造成咽喉区能力紧张。
中国高速铁路牵引供电关键技术引言2008年8月1日,我国第1条高速铁路京津城际铁路通车运营,实现了高速动车组350km/h的运营速度目标,这标志着我国高速铁路技术达到世界先进水平。
我国高速铁路目前正在快速发展阶段,相应的铁路通道也处于加速建设中。
牵引供电系统是为高速动车组提供动力的重要系统,其工作性能的安全可靠,是高速动车组安全运行的重要保障。
高速列车在正常行驶中需要大容量、可靠的高电压,即牵引供电系统对电网的要求很高,因此高速铁路牵引供电技术面临着巨大的挑战。
1 高速铁路牵引供电系统概述高速铁路牵引供电负荷量很大,具有很强的冲击力和不平衡性,因此要保证供电的可靠性,需要全面提升公用电网的供电容量与供电品质,在供电可靠性上远远高于普速的电气化铁路。
由于牵引变电所的负荷大,且1个区段内的多个牵引变电所一般属于同一区域性或地方公用电网,从而使高速铁路牵引供电负荷对公用电网、尤其是电力系统受端电网的冲击,远大于普速电气化铁路。
我国的高速铁路主要由三相220kV电网供电。
牵引变压器将三相电压转变为两相2×27.5kV分别为左右供电臂供电,自耦变压器,即AT的两个接头分别接:接触线27.5kV,正馈线-27.5kV,而中性线接地并与钢轨相连。
由于牵引网采用全并联AT供电方式,沿线平均10~15km需要设置一台AT于AT所和分区所。
在复线2×27.5kV供电系统的基础上,在AT所和分区所,横连线将上下行同类线路进行并联。
2 高速铁路牵引供变电技术2.1 AT供电系统自耦变压器AT是普通双绕组变压器的一种特殊连接,此种变压器最大的特点就是高压绕组与低压绕组的连接方式,两者之间不但有相互的磁路耦合,而且其电路也有直接联系,所以其传递的功率为感应功率和传导功率之和。
由于AT的高低压绕组间有直接电路联系,便要求低压侧与高压侧具有同样的绝缘水平,且其常用于高低侧电压比较接近的场合。
与以往的供电系统不同,全并联AT供电系统的电流分布可以有效的减少供电线路中的电流和电压损失,并且可以大大降低通信线路的电磁干扰。
郑铁科技通讯 1/200713铁路进行200公里以上列车提速,实现了中华民族几千年的“风驰电掣”的梦想,是中国综合国力提高的体现,缩短了时间和空间的距离,改变了人们的时空观念。
下面就时速200公里以上高速铁路的牵引供电进行阐述。
一、牵引供电系统 牵引供电系统主要包括牵引变电所及接触网两个部分,其任务是质量良好、不间断地向电力机车供电。
牵引变电所是电气化铁路供电系统中的心脏,无论是一般铁路,还是高速铁路都要求它具有高度的可靠性。
接触网是牵引供电系统的主动脉,其功能是通过受电弓的良好接触将电能传给电力机车。
“良好接触”的概念包括弓与网震动小、相互冲击小、离线次数和时间少、导线和滑板磨耗小。
电气化铁路中有五种供电方式:直接供电方式;带吸流变压器的供电方式;带回流的直接供电方式;自耦变压器供电;同轴电力电缆供电。
列车在电气化铁路运行时,接触网、受电弓、车体及线路形成一个较为复杂的振动系统,而接触悬挂与受电弓又构成了一个十分复杂的互动系统。
接触悬挂由承力索、接触导线、吊弦、定位装置、补偿装置、支撑装置及附加在其上的各种零部件组成。
受电弓由与接触导线相接触的滑板、框架、弹簧及阻尼等部分组成。
当受电弓以一定的速度、抬升力与接触导线进行滑动接触时,抬升力及空气气流的扰动作用使得接触悬挂和受电弓发生振动。
通常在低速运行时,受电弓压力的平均值和弹性决定着接触导线的抬升量,该抬升量与计算相符,被视为静态抬升量。
但随着列车开行速度的提高, 特别是达到160~200km/h 及以上时,计算的抬升量开始与实际运行中的抬升量不符,且速度越高,额外增加的抬升量也越大。
这一随速度增加而增大的抬升量被视为动态抬升量,该动态抬升量是导致接触悬挂和受电弓被干扰振动的主要因素之一。
随着列车开行速度的提高,受流系统振动幅度也相应加大,弓网之间的接触状态变得更加不稳定,其产生的直接后果是:1.弓网接触压力忽大忽小,加剧了弓网间的磨耗,并容易产生离线现象,从而影响受流质量;2.接触导线的动态抬升量加大,使受电弓易被接触网零部件打碰,造成弓网事故,影响行车安全;3.列车运行速度越高,列车的蛇形运动的振幅越大,受电弓离线率越高,要求接触网导线有更好的稳定性;4.高速受流加剧了接触导线弯曲应力郑铁科技通讯 1/200714和腐蚀应力等作用,使接触导线易产生疲劳、断裂,影响牵引供电设备的使用寿命。
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。