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电气化铁路牵引供电基本知识

汇报人：AA

2024-01-18

电气化铁路概述

牵引供电系统组成与原理

牵引变电所设备及其功能

接触网结构与设计要点

受电弓与车辆接口技术

牵引供电系统安全运行管理

目录

CONTENTS

01

电气化铁路概述

电气化铁路是以电力为牵引动力的铁路，通过牵引供电系统向电力机车提供电能。

定义

电气化铁路经历了从直流到交流、从低频到高频、从低电压到高电压的发展历程，逐渐实现了高效、安全、环保的铁路运输。

发展历程

电力机车具有高效率、低能耗的特点，相比内燃机车可节省大量能源。

电力机车无废气排放，减少了对环境的污染。

电气化铁路可实现重载、高速运输，提高铁路运输能力。

电力机车维护成本低，使用寿命长，可降低运营成本。

能源利用效率高

环保

运输能力大

运营成本低

国内现状

我国电气化铁路发展迅速，已形成了覆盖全国的电气化铁路网，并在高原、山区等复杂地形条件下实现了电气化铁路的建设和运营。

国外现状

德国、日本等发达国家在电气化铁路方面具有较高的技术水平，并实现了高速、重载、智能化的铁路运输。

发展趋势

未来电气化铁路将向更高速度、更重载、更智能化方向发展，同时注重环保、节能等方面的技术创新和应用。

02

牵引供电系统组成与原理

将电力系统提供的三相交流电转换为适合电力机车使用的单相交流电。

功能

牵引变压器、断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器等。

主要设备

一般采用双母线接线或单母线分段接线，以提高供电可靠性和灵活性。

接线方式

受电弓

电力机车从接触网取得电能的电气设备，安装在机车或动车车顶上。

接触网

沿铁路线上空架设的向电力机车供电的特殊形式的输电线路，由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础等几部分组成。

工作原理

受电弓升起后与接触网导线接触，将接触网上的电能通过受电弓引入机车内部电路系统。

回流线

连接钢轨和牵引变电所负极的导线，用于将电力机车的牵引电流回流至牵引变电所。

03

实现方式

通过合理的接线设计和设备配置，实现不同供电区段之间的电气连接和越区供电功能。

01

供电分区

将电气化铁路线路划分为若干个供电区段，每个区段由相应的牵引变电所供电。

02

越区供电

当某个牵引变电所因故障或其他原因不能正常供电时，通过相邻的牵引变电所进行跨区段供电的方式。

03

牵引变电所设备及其功能

牵引变压器

专为牵引供电系统设计的特殊变压器，用于将电力系统的高压电能转换为适合铁路牵引的低压电能。具有承受短路能力强、过载能力大、温升限制严格等特点。

自耦变压器

一种特殊的变压器，其原边和副边共用一部分绕组，具有体积小、重量轻、效率高等优点，在高速铁路等场合应用广泛。

将交流电转换为直流电，以供直流牵引电机使用。整流器通常采用硅整流技术，具有效率高、体积小、重量轻等优点。

整流器的功能

分为单相半波整流、单相全波整流、三相半波整流和三相全波整流等。不同的整流方式具有不同的输出电压波形和效率，适用于不同的牵引供电系统。

整流方式

无功补偿的意义

在牵引供电系统中，由于牵引负荷的波动性和非线性，会产生大量的无功功率。无功补偿装置可以平衡系统无功功率，提高功率因数，降低网损，提高供电质量。

无功补偿装置类型

包括并联电容器、静止无功补偿器（SVC）和静止同步补偿器（STATCOM）等。不同类型的无功补偿装置具有不同的工作原理和性能特点，适用于不同的牵引供电系统。

VS

在牵引供电系统中，保护装置用于监测系统的运行状态，当系统出现故障或异常时，及时切断故障部分，保证系统的安全运行。常见的保护装置包括过流保护、速断保护、接地保护等。

自动控制系统的功能

实现对牵引供电系统的远程监控和自动化管理，包括数据采集与处理、故障诊断与定位、系统优化与控制等功能。自动控制系统可以提高牵引供电系统的运行效率和可靠性，降低运营成本。

保护装置的作用

04

接触网结构与设计要点

简单悬挂

由一根接触线直接固定在支柱支持装置上的悬挂形式。结构简单，支柱高度低，支撑点承受的负荷较轻，但弹性不均匀。

链形悬挂

接触线通过吊弦悬挂在承力索上，承力索又通过悬式绝缘子串悬挂在支柱支持装置上。结构复杂，弹性均匀，稳定性好，但支柱高度较高，支撑点承受的负荷较重。

根据用途可分为中间柱、转换柱、中心柱、锚柱、定位柱等。根据材质可分为钢筋混凝土柱和钢柱。

根据地质条件和支柱类型进行基础设计，包括基础类型、基础埋深、地基承载力等。

基础设计

支柱类型

根据线索的材质、截面积、安全系数等参数进行张力计算。

线索张力计算

通过调整吊弦长度、更换不同规格的线索或采用张力补偿装置等方法进行调整。

调整方法

根据电压等级和污秽等级选择适当的绝缘子类型和片数。

绝缘子串应能承受最大工作电压和过电压的作用，并保持一定的安全距离。

在污秽严