6第6章城市轨道交通系统构成——供电与牵引教程.ppt

第6章　城市轨道交通系统的构成——供电与牵引;第6章　城市轨道交通系统的构成——供电与牵引;【学习目标】;【教学建议】;【理论知识】 6.1　城市轨道交通供电系统;(2)电力网和电网电压　电力网简称电网，由输电线路、配电线路和变电所组成。(3)变电所　变电所除具有变换电压的作用外，还具有集中电能、分配电能、控制电能以及调整电压的作用。1)枢纽变电所。2)地区变电所。3)用户变电所。(4)一次供电网络　一次供电网络是指直接向牵引变电所供电的地区变电所(或发电厂)及高压输电线路。;(5)牵引变电所　牵引变电所的作用是降压，并将三相电源转换成两个单相电源，然后通过馈电线分别供电给牵引变电所两侧的接触网。1)桥接线方式。;(6)牵引网　牵引网是由馈电线、接触网、钢轨和回流线组成的双导线供电系统。;图6-2　单线区段单边供电方式;2)复线区段的供电。;图6-4　复线单边末端并联供电;图6-5　复线单边全并联供电;(8)开闭所　电气化铁道的枢钮站场(如编组站、客站和机车整备线等)均由接触网供电。3.供电制式(1)直流制　直流制是世界上早期电气化铁道普遍采用的方式。(2)低频单相交流制　为了克服直流制的缺点，在20世纪初，西欧一些国家采用了低频单相交流制，并使该技术得到了较大的发展。(3)三相交流制　在牵引电流制的发展过程中，个别国家(如瑞士、法国等)还采用了3.6kV的三相交流制，电力机车牵引电动机采用三相交流异步电动机。(4)工频单相交流制　工频单相交流制是电气化铁道发展中的一项先进的供电制式，该技术最早出现在匈牙利，电压为16kV。1)工频单相交流制的主要优点如下：;① 牵引供电系统结构简单。牵引变电所从电力系统获得电能并经过电压变换后，直接供给牵引网，不需要在变电所设置整流和变频设备，变电所结构大为简化。② 牵引供电电压增高，既可保证大功率机车的供电，提高机车的牵引定数和运行速度，又可使变电所之间的距离延长，导线截面积减少，建设投资和运营费用显著降低。③ 交流电力机车的粘着性能和牵引性能良好。通过机车上变压器的调压，牵引电动机可以在全并联状态下工作，牵引电动机并联运转可以防止轮对空转的恶性发展，从而提高了运用粘着系数。④ 和直流制比较，交流制的地中电流对地下金属的腐蚀作用小，一般可不设专门的防护装置。2)工频单相交流制存在的主要问题如下：;① 单相牵引负荷将会在电力系统中形成负序电流，当电力系统容量较小时，负序电流的影响尤为突出。② 电力牵引负荷是感性负荷，功率因数低，特别是采用相控整流后，牵引电流变为非正弦波，出现较大的谐波电流，将使功率因数更低。③ 牵引网中的单相工频电流将对沿线通信线路造成较大的电磁干扰。;图6-6　外部供电方式——环形供电;图6-7　外部供电方式——双侧供电;图6-8　外部供电方式——单侧供电;图6-9　外部供电方式——放射式供电;【理论知识】 6.2　城市轨道交通牵引系统;(1)牵引变电所　牵引变电所的作用是将城市电网的交流电压(一般为110kV、35kV或10kV)降压并整流成为直流电压。;(2)牵引网　牵引网由馈电线、接触网、轨道和回流线组成。1)接触轨式是沿走行轨道一侧平行铺设第三轨，电动车组从侧面伸出受电器——接触靴与其滑动接触而取得电能。2)架空式接触网是架设在走行轨道上部的接触导线和承力索系统。2.电力牵引供电的发展(1)世界电力牵引供电的发展　电力牵引最早始于19世纪90年代。(2)我国电力牵引的发展　我国铁路牵引动力电气化起步于20世纪50年代末，当时即确定采用先进的25kV单相工频交流电流制。(3)城市轨道交通电力牵引的发展　城市地下铁道是最早采用直流制电力牵引的领域，该技术的应用范围原先主要集中在若干发达国家的少数城市。;3.电力牵引的技术特性 (1)电力牵引的优点1)电力牵引为非自给式牵引动力。2)电力牵引的总功效(做功效率)最高，可显著节省能源并降低运营成本。3)电力牵引列车和车辆噪声小，不排出废气和有害气体，有利于环境保护。4)电力牵引各主要组成环节均为独立的电气系统，且又连成整体，它们与电子技术和计算机控制手段相结合，易于实现全面自动化和信息化。(2)电力牵引存在的缺陷　电力牵引增加供电系统装置，使其一次投资费用比其他牵引动力形式要高些。;(3)电力机车　电力牵引在现实生活中最好的体现就是电力机车。4.牵引变电所容量的计算和确定(1)确定牵引变压器的容量1)确定计算容量。2)确定校核容量。3)确定安装容量。(2)牵引变压器的安装容量　牵引变压器的安装容量是在计算容量和校核容量的基础上，再考虑备用方式，最后按变压器的产品规格所确定的变压器台数与容量。1)移动备用。2)固定备用。;5.电力牵引的远动监控装