高速鐵路概論 第2版 課件 項(xiàng)目三 任務(wù)1高速鐵路牽引供電系統(tǒng)

項(xiàng)目三

高速鐵路牽引供電系統(tǒng)

高速鐵路概論【項(xiàng)目描述】

高速鐵路上運(yùn)行的動(dòng)車組本身不帶能源，必須依靠外部裝置提供電能，專門給動(dòng)車組供給電能的裝置稱作牽引供電系統(tǒng)。本項(xiàng)目主要介紹高速鐵路牽引供電系統(tǒng)組成、高速鐵路供電安全及高速電氣化鐵路作業(yè)安全。

通過本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生守正創(chuàng)新，將責(zé)任與安全刻入心間，做供電安全的守護(hù)神。任務(wù)1高速鐵路牽引供電系統(tǒng)【能力目標(biāo)】

能認(rèn)識(shí)高速鐵路牽引供電系統(tǒng)的作用；能識(shí)別牽引變電所的各個(gè)組成部分?！局R(shí)目標(biāo)】

掌握牽引變電所的作用；熟悉高速鐵路牽引供電系統(tǒng)的主要供電方式?！鞠嚓P(guān)知識(shí)】

高速電氣化鐵路由動(dòng)車組和牽引供電系統(tǒng)兩大部分組成。外部供電系統(tǒng)的電能通過接觸網(wǎng)與動(dòng)車組頂部受電弓的滑動(dòng)接觸，不間斷地向動(dòng)車組供應(yīng)電能，通過動(dòng)車組，再經(jīng)由軌道回路和回流線回到牽引變電所。

一、高速鐵路牽引供電系統(tǒng)的組成

高速動(dòng)車組列車具有電力牽引功率大、所受阻力大、受電弓移動(dòng)速度快、電流易發(fā)生波動(dòng)性等特點(diǎn)。既要保證電壓強(qiáng)度可以持續(xù)供應(yīng)，又要避免電壓過大帶來的設(shè)備損傷，因此，牽引供電技術(shù)在保證高速列車的正常運(yùn)行中起著重要的作用。

高速鐵路牽引供電系統(tǒng)通常由牽引變電所（供電、變電）、接觸網(wǎng)、電力和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成。

1.牽引變電所

牽引變電所是電氣化鐵路動(dòng)力的來源，牽引變電所最基本的功能是把地方電力系統(tǒng)提供的110kV或220kV的高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)車組所需要的電壓。牽引變電所內(nèi)設(shè)有主變壓器，將三相交流高電壓變換成單相交流低電壓，以單相供電方式饋送給接觸網(wǎng)，供動(dòng)車組使用。

牽引變壓器主要由鐵芯、線圈、油箱、套管、防爆管（壓力釋放器）、凈油器、散熱器、呼吸器、溫度計(jì)等部件組成（如圖3-1-1所示）。1-高壓套管；2-分接開關(guān)；3-低壓套管；4-氣體繼電器；5-安全氣道（防爆管）；6-油枕（儲(chǔ)油柜）；7-油表；8-呼吸器（吸濕器）；9-散熱器；10-銘牌；

11-接地螺栓；12-油樣活門；13-放油閥門；14-活門；15-繞組（線圈）；

16-信號(hào)溫度計(jì)；17-鐵芯；18-凈油器；19-油箱；20-變壓器油圖3-1-1變壓器結(jié)構(gòu)示意圖

2.饋電線（供電線）

饋電線是牽引變電所與接觸網(wǎng)之間的連接線，向接觸網(wǎng)供電。

3.接觸網(wǎng)

接觸網(wǎng)沿鐵路露天架設(shè)，是向高速鐵路提供電能的特殊輸電線路。

4.回流線

回流線是軌道回路與牽引變電所之間的連接線，主要作用是將牽引電流回送牽引變電所內(nèi)的變壓器。

5.開閉所

開閉所設(shè)有開關(guān)設(shè)備，將長(zhǎng)供電臂分段，增加饋電線數(shù)目，降低牽引變電所的復(fù)雜程度，不進(jìn)行電壓變化。

6.分區(qū)所

分區(qū)所在供電臂末端，設(shè)有開關(guān)設(shè)備，使?fàn)恳冸娝梢赃M(jìn)行越區(qū)供電，在復(fù)線區(qū)段可以實(shí)現(xiàn)上、下行接觸網(wǎng)并聯(lián)。牽引變電所、分區(qū)所、開閉所設(shè)置如圖3-1-2所示。圖3-1-2牽引變電所、分區(qū)所、開閉所示意牽引供電系統(tǒng)如圖3-1-3所示。圖3-1-3牽引供電系統(tǒng)示意

二、高速鐵路牽引供電方式

我國(guó)高速鐵路大多數(shù)采用自耦變壓器供電方式（簡(jiǎn)稱AT供電方式）。AT供電方式每隔10km左右在接觸網(wǎng)與正饋線之間并聯(lián)接入一臺(tái)自耦變壓器，其中性點(diǎn)與鋼軌相連。自耦變壓器將牽引網(wǎng)的供電電壓提高一倍，而供給動(dòng)車組的電壓仍為25KV。

AT供電方式的電路包括牽引變電所、接觸懸掛、軌道、自耦變壓器、正饋線、列車等，如圖3-1-4所示。圖3-1-4AT供電方式示意

三、電力設(shè)備

1.電力設(shè)備包括變電所、配電所、10kV電力電纜貫通線路（250km/h及以上）、自閉貫通電線路（250km/h以下）、箱式變電站等。

2.電力設(shè)備應(yīng)具備貫通線路由兩端變、配電所供電的互供條件，遠(yuǎn)程監(jiān)控條件，電氣試驗(yàn)設(shè)備，快速搶修能力。

3.電力變、配電所的控制保護(hù)測(cè)量設(shè)備，應(yīng)納入遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)調(diào)度管理；箱式變電站應(yīng)設(shè)置遠(yuǎn)動(dòng)終端，納入遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)。

4.鐵路電力線路的桿塔內(nèi)緣至鐵路線路中心的水平距離不小于桿高加3100mm。

5.鄰近鐵路線路的路外電力線路桿塔內(nèi)緣至鐵路線路中心的最小水平距離應(yīng)滿足國(guó)家、行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，并采取防護(hù)措施防止桿塔傾倒后侵入鐵路建筑限界。

電力架空線路如圖3-1-5所示。圖3-1-5電力架空線路

四、高速鐵路供電SCADA系統(tǒng)

SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition）系統(tǒng)，是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過程控制與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測(cè)量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號(hào)報(bào)警等各項(xiàng)功能。

遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)（SCADA）實(shí)現(xiàn)對(duì)牽引供電、電力供電設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制，包括數(shù)據(jù)采集、處理、傳輸和顯示等。SCADA系統(tǒng)由調(diào)度主站（MasterTerminalUnit，簡(jiǎn)稱MTU)、傳輸通道（Channel）和被控站（RemoteTerminalUnit，簡(jiǎn)稱RTU）三大部分構(gòu)成。SCADA原理如圖3-1-6所示。圖3-1-6SCADA系統(tǒng)原理框圖

1.調(diào)度主站

設(shè)在電力調(diào)度所內(nèi)完成遠(yuǎn)方對(duì)象的監(jiān)控、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及管理功能等。

2.被控站

被控站完成調(diào)度系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理，發(fā)送、接收及輸出執(zhí)行功能，常規(guī)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)被控站為遠(yuǎn)方終端設(shè)備RTU，變電所自動(dòng)化系統(tǒng)作為整體也可看作是一個(gè)被控站。

3.傳輸通道

連接調(diào)度主站與被控站的介質(zhì)（通路）稱為傳輸通道，可分為有線傳輸通道及無線傳輸通道，用于傳輸遠(yuǎn)動(dòng)信息。牽引變電所是高速鐵路牽引供電系統(tǒng)的心臟，接觸網(wǎng)是高速鐵路