高速列车牵引供电系统
动车的工作原理
动车的工作原理
动车的工作原理是通过电力驱动的高速列车。
其工作原理主要分为牵引系统、供电系统、辅助系统和控制系统四个部分。
首先是牵引系统。
动车的牵引系统由电机和传动系统组成。
电机负责将电能转换成机械能，传动系统将电机转换的机械能传递到车轮，驱使列车运行。
牵引系统的关键在于电机的设计和性能，以及高效的传动装置。
其次是供电系统。
供电系统为动车提供所需的电能。
一般情况下，供电系统采用交流电源，并通过接触网和受电弓与列车接触。
交流电流由电动机接收后，通过牵引系统驱动列车运行。
供电系统的稳定性和可靠性对于动车的运行至关重要。
再次是辅助系统。
辅助系统包括空调系统、制动系统、辅助电源系统等。
空调系统用于保持列车内部的温度和湿度舒适，制动系统用于控制列车的速度和停车，辅助电源系统为列车提供辅助电力，如照明、通信等。
最后是控制系统。
控制系统对动车的运行进行监测和控制。
这包括列车的加速、减速、制动等操作，以及对列车各个系统进行状态监测和故障诊断。
控制系统的主要目的是确保列车的安全运行，并提高列车的性能和效率。
综上所述，动车的工作原理是通过电力驱动列车运行。
牵引系统将电能转换成机械能，供电系统为列车提供电能，辅助系统
提供列车的各种功能，控制系统对列车进行监测和控制。
这些系统共同作用，保证了动车快速、安全、舒适地行驶。
高速列车供电系统的电气特性分析研究
高速列车供电系统的电气特性分析研究高速列车已经成为现代交通运输中不可或缺的一部分，随着科技的发展，高速列车的速度和运行效率也在不断提高。
在高速列车的运行过程中，供电系统的稳定性和可靠性成为越来越重要的问题，因此，对高速列车供电系统的电气特性进行研究和分析具有重要的理论和实际意义。
一、高速列车供电系统的概述高速列车的供电系统是高速铁路运输中不可或缺的一部分。
高速列车的供电系统包括接触网、架空线、变电所、牵引变流器、动车组等组成。
供电系统能否稳定、可靠地供电，直接影响着高速列车的运行效率及客户体验。
1.接触网高速列车的接触网是一种垂直于铁路轨道的装置，它与列车的受电弓相接触，实现列车对外供电的功能。
一般来说，接触网由接触线和支架组成。
接触线是一条由钢丝绳或电缆制成的杆状物，它的截面积大小以及材质对接触网的供电性能影响较大。
支架则是接触线的支撑设备，负责支撑和固定接触线。
2.架空线架空线也是高速列车的重要组成部分，它是接触网与变电所之间的连接桥梁。
架空线通常由一系列的铁塔及其上的导线或电缆组成，这些铁塔通过埋入地下的钢筋混凝土基础固定。
架空线的电气特性影响着列车受电弓与接触网之间的传输效率。
3.变电所变电所是高速列车供电系统的主要集中发电设备，它将电力从电网输送到接触网，为列车提供驱动能源。
变电所的技术水平和电气特性直接影响着列车供电系统的可靠性和运行效率。
4.牵引变流器高速列车的牵引变流器是列车供电系统的核心设备。
它能够将接触网提供的交流电能转换为列车所需要的直流电能，驱动列车正常运行。
牵引变流器的电气特性包括输出电流、输出电压、输出频率等，它们直接影响着列车的运行速度和效率。
5.动车组动车组是高速列车的主要运行设备，它的设计和性能也与列车的供电系统密切相关。
动车组的电气特性包括电气驱动系统的设计、功率特性、能量回收等方面，这些因素直接影响着列车的运行效率和能源利用率。
二、高速列车供电系统的电气特性分析高速列车供电系统的电气特性研究涉及到多个方面，包括电力系统的稳定性、能量回收和能源利用效率、电气设备的先进性和可靠性等。
高速铁路牵引供电概述
1.1 牵引供电方式
2.BT供电方式
BT供电方式就是在牵引供电系统中加 装吸流变压器（3～4 km安装一台）和 回流线。这种供电方式由于在接触网 同高度的外侧增设了一条回流线，回 流线上的电流与接触网上的电流方向 相反，因此大大减轻了接触网对邻近 通信线路的干扰。采用BT供电方式的 电路是由牵引变电所、接触悬挂、回 流线、轨道及吸上线等组成。牵引变 电所作为电源向接触网供电；动车组 列车运行于接触网与轨道之间；吸
正馈线与轨道之间的电压也是25 kV。自 耦变压器是并联在接触悬挂和正馈线之间 的，其中性点与钢轨（保护线）相连接。 彼此相隔一定距离（一般间距为10～16 km）的自耦变压器将整个供电区段分成 若干个小的区段，叫作AT区段，从而形 成了一个多网孔的复杂供电网络。接触悬 挂是去路，正馈线是回路。接触悬挂上的 电流与正馈线上的电流大小相等、方向相 反，因此其电磁感应影响可以互相抵消， 故对邻近的通信线有很好的防护作用。
高
速 铁
项目
高速铁路牵引供电概述
路
高速铁路牵引供电概述
高速铁路的牵引供电系统，其本身没有发电设备，而是从电力系统获取电能。 目前，牵引供电系统的供电方式有直接供电方式、BT供电方式、AT供电方式、 同轴电力电缆（coaxial cable，CC）供电方式、直供加回流线供电方式、单 边供电方式和双边供电方式等。
1.1 牵引供电方式
3.AT供电方式
随着铁路电气化技术的发展及动车组的投 入运行，传统的供电方式已不能适应铁路 发展的需要，各国开始采用AT供电方式。 AT供电方式就是在牵引供电系统中并联 自耦变压器的供电方式。实践证明，AT 供电方式是一种既能有效地减弱接触网对 邻近通信线的电磁感应影响，又能适应高
《高速铁路概论》课件——3-1高速铁路牵引供电系统概述
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
高速铁路牵引供电系统的可靠性与故障诊断研究
高速铁路牵引供电系统的可靠性与故障诊断研究随着高铁的快速发展，牵引供电系统的可靠性和故障诊断成为确保高速铁路正常运行的关键因素之一。
本文将针对高速铁路牵引供电系统的可靠性与故障诊断进行研究，探讨其重要性、现有问题和未来发展方向。
一、高速铁路牵引供电系统的可靠性及其重要性高速铁路的运行速度较快，列车对供电系统的要求也相对较高。
牵引供电系统的可靠性直接影响列车运行的安全性和稳定性。
因此，确保牵引供电系统的可靠性是高速铁路运行的关键之一。
可靠的供电系统可以降低系统故障发生的概率，确保列车高速运行的安全性。
二、高速铁路牵引供电系统的现有问题1. 系统故障频发：当前，高速铁路牵引供电系统存在故障频发的问题，这给列车运行稳定性带来了负面影响。
故障可能导致列车停运、延误等问题，对乘客出行和铁路运输效率造成不利影响。
2. 故障诊断困难：目前，高速铁路牵引供电系统故障诊断方面存在一定困难。
故障往往发生在复杂的供电系统中，诊断起来非常复杂和耗时，需要专业的技术人员进行判断和处理。
三、高速铁路牵引供电系统可靠性与故障诊断的研究现状为了提高高速铁路牵引供电系统的可靠性和故障诊断准确性，许多研究机构和企业进行了相关的研究。
目前，主要有以下几个方面的研究：1. 引入智能化技术：通过引入智能化技术，如人工智能、大数据分析等，可以帮助系统自动分析、检测和诊断故障。
智能化技术可以通过对供电系统的实时数据进行分析，提前识别潜在故障，降低故障的发生概率。
2. 清洁能源的应用：传统的供电系统使用煤炭等化石能源，不仅对环境造成污染，而且容易出现故障。
采用清洁能源，如太阳能、风能等，不仅降低了对环境的影响，而且提高了供电系统的可靠性。
3. 系统监测与维护：通过建立完善的供电系统监测与维护机制，可以及时发现潜在的问题，并进行正确的维护。
定期检查以及预防性维护可以大大降低故障发生的概率，提高供电系统的可靠性。
四、高速铁路牵引供电系统可靠性与故障诊断的未来发展方向为了进一步提高高速铁路牵引供电系统的可靠性与故障诊断准确性，需要在以下几个方面进行深入研究：1. 加强系统监测与预防：建立有效的系统监测与预防机制，提前发现潜在问题，并采取有效措施进行预防，从而减少故障的发生。
高铁工作原理
高铁工作原理高铁，即高速铁路，是一种采用高速电力牵引列车技术的现代化铁路交通工具。
高铁的工作原理是基于电力和磁力的相互作用，并通过先进的技术实现高速稳定的行驶。
一、电力牵引系统高铁列车采用电力牵引系统，由电网供电并将电能转化为机械能驱动列车前进。
电力牵引系统的核心组成部分包括电网、接触网、牵引变流器、电机以及线路控制系统。
1. 电网：高铁列车通过接触网吸取电能，接触网由电塔等支撑物支持，供电电压为交流电25千伏或直流电3千伏。
电网提供稳定可靠的电力，为列车的运行提供能量。
2. 接触网：接触网是高铁运行中关键的组成部分，它悬挂在高架或支架上，与列车上方装置的受电弓接触，通过传递电能给列车。
接触网采用导电材料，能承受高压电流的同时保持稳定的接触。
3. 牵引变流器：牵引变流器是将电能转化为驱动列车所需的电机能量的装置。
它能够将接触网提供的交流或直流电能转换成适合列车驱动电机的电能，实现对列车速度和力的控制。
4. 电机：高铁列车的电机采用三相异步电动机，能产生较大的驱动力矩，使列车能够在高速运行时保持平稳加速和制动。
电机通过传动装置将电能转换为机械能带动车轮转动，推动列车前进。
5. 线路控制系统：线路控制系统对电力牵引系统进行监测和控制，保证高铁列车的安全运行。
它可以实时监测电网和接触网的状态，以及控制供电系统的输出，从而确保列车在任何情况下都能够获得足够的电力支持。
二、磁悬浮技术除了电力牵引系统，高铁还采用磁悬浮技术，即磁力悬浮。
磁悬浮是通过磁力的相互作用使列车浮起并行驶的原理，它可以有效减少摩擦阻力，提高列车的运行速度和平稳性。
1. 悬浮系统：磁悬浮列车的悬浮系统由车体和导向系统组成。
车体上安装有磁力悬浮系统的磁浮组件，而轨道上则嵌有导向磁铁。
当列车运行时，磁铁产生的磁力与磁浮组件产生的磁力相互作用，使列车浮起并保持在一定的高度上。
2. 磁力控制系统：磁力控制系统通过控制磁铁的磁场大小和方向，调整列车的浮升高度和悬浮姿态，从而实现对列车的稳定悬浮和平稳运行。
高速铁路牵引供电系统简介
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。
牵引供电方式识别与应用—接触网供电方式(高铁牵引供电系统)
供电臂
牵引变电所
输电线
钢轨
机车 供电臂1 供电臂2
牵引变电所是沿着电气化铁 路线路分布，每个变电所有 一定的供电范围。通常把一 个变电所至其所供电的末端 称为一个供电臂。一个供电 臂的长度对应于线路的区间 数约为2-5个区间。
单线双边供电方式
牵引变当相邻两牵引变电所之间的两段接触网通过分 区所的联络开关连通时，则电力机车将从两个变电所 同时获得供电，这种供电方式称单线双边供电。
双边供电方式的优缺点
优点
缺点
列车可从两个牵引变电所取流，每条 馈电线的电流相对减小，从而可减小 牵引网中的电压损失和电能损失，有 利于改善供电臂的电压水平，降低铁 路的运营成本，且牵引变压器和接触 网悬挂的负荷较均匀。
牵引变电所与分区所的保护相应都要 复杂一些。同时，当两牵引变电所的 电压有差异时，还可能出现不平衡电 流，从而产生附加的电能损失等。
AT供电方式的特点 三大优点
(1) 供电电压提高一倍。 相同牵引负荷条件下， 接触悬挂和正馈线中的 电流大致可减少一半。
(2) 供电能力强。牵引网 单位阻抗低，大大减小 电压损失和电能损失。
(3)AT所处的接触悬挂无 电分段，电力机车通过 AT所时，受电弓上不会 产生强烈电弧，能满足 重载、高速列车运输的 需要。
BT供电方式的缺点
为何现在不采用BT供电方式了？
BT供电方式的缺点
①牵引网阻抗增大
②电压损失增大
由于每台吸流变压器是串联在 接触网回路中， 相当于串联了 一个较大阻抗。
与直接供电方式相比较，BT供 电方式的牵引网单位阻抗增大 约51％。
在相同负载电流条件下，BT供 电方式的牵引网电压损失相应 地增大约51 %。因此严重恶化 了供电臂的电压水平。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
由于牵引负荷电流在接触网和正馈线中的方 向相反，因而对邻近的通信线路干扰很小。
精品课件
5．同轴电力电缆供电 同轴电力电缆供电（简称CC供电方
式），是一种新型的供电方式。同轴电 力电缆沿铁路埋设，其内部芯线作为馈 电线与接触网连接，外部导体作为回流 与钢轨相接。每隔5～10km作一个分段， 如图所示:
电方式）是在牵引网中架设有吸铁路上采用较为广泛， 如图所示：
精品课件
吸流变压器的变比为1:1，它的一次绕组串 接在接触网（T）上，二次绕组串接在专为牵引 电流流回牵引变电所而特设的回流线（NF）上 ，所以也称吸流变压器－回流线供电方式（简 称吸－回方式）
精品课件
1. 直接供电方式 直接供电方式是指在牵引网中不加
特殊防护措施的一种供电方式，它以一 根馈线接在接触网上，另一根馈线接在 钢轨上,如图所示：
精品课件
这种供电方式最简单，投资最省，牵引 网阻抗小，能耗也较低。供电距离单线一般为 30km左右，双线一般为25km左右。
精品课件
2. 吸流变压器供电方式 吸流变压器的供电方式（简称BT供
精品课件
（1）将电力系统的电能变换成适合高速列车 使用的电能。
在牵引变电所内装设有牵引变压器（也称主 变压器），将电力系统的高压（一般为110kV或 220kV）降为27.5kV或 2×27.5kV（自耦变压器 供电方式），以单相电馈送给接触网，供高速列 车使用。国外有些国家的电气化铁路采用的是直 流制式，或是低频（16 2/3Hz）交流制式，因此 ，还需要将交流电整流成直流电，或将工频变换 成16 2/3Hz，这些变换工作都由牵引变电所来完 成。
精品课件
精品课件
由于馈线与回流线在同一电缆中，间隔很小 ，而且同轴布置，使互感系数增大，所以同轴电 力电缆的阻抗比接触网和钢轨的阻抗小得多，牵 引电流和回流几乎全部经由同轴电力电缆中流过 。因此电缆芯线与外部导体电流相等，方向相反 ，二者形成的磁场相互抵消，对邻近的通信线路 几乎无干扰。由于阻抗小，因而供电距离长。但 由于同轴电力电缆造价高，投资大，现仅在一些 特别困难区段采用。
《高速铁路牵引供电系统概述》
精品课件
高速铁路牵引供电系统概 述
➢第一节 电力牵引供电系统 ➢第二节 高速列车供电 ➢第三节 高速接触网 ➢第四节 高速受电弓
精品课件
第二节 电力牵引供电系统
电 力 系 统
电力牵引供电系统
电 力 系 统
电力牵引供电系统
接触网
电力牵引系统
精品课件
电力牵引系统
电力牵引系统的组成如图所示。
精品课件
a.选择性。保护该跳闸的断路器跳闸，不该跳 闸的不跳，以使停电限制在最小的范围；
b.速动性。故障后迅速动作，可减小设备的损 坏程度及对非故障区段的影响时间。但速动 性不能影响选择性。
c.灵活性。要求对保护范围的故障反应灵敏， 不产生拒动；
精品课件
二、牵引变电所 1.牵引变电所的作用
我国电气化铁路采用的是工频单相25kV交流 制，而电力系统是一个三相交流系统，需要经过 变换电压等级和由三相变换成单相才能使用。电 气化铁路产生的负序和高次谐波对电力系统会造 成多种不良影响，需要通过牵引变电所来解决。 因此，牵引变电所应具有以下两个方面的作用:
精品课件
3. 带回流线的直接供电方式 带回流线的直接供电方式是在接触
网支柱上架设一条与钢轨并联的回流线 ，如图所示：
精品课件
利用接触网与回流线之间的互感作用，使钢 轨中的电流尽可能地回流到牵引变电所，因而能 部分抵消接触网对邻近通信线路的干扰。
精品课件
4．自耦变压器供电方式（简称AT供电方式 ） 自耦变压器供电方式是每隔10km左右 在接触网与正馈线之间并联接入一台自 耦变压器，其中性点与钢轨相连。
精品课件
自耦变压器将牵引网的供电电压提高一倍，而供给高速 列车的电压仍然不变。由于自耦变压器的作用，经钢轨流 回的电流，经自耦变压器绕组和正馈线流回变电所。当自 耦变压器的一个绕组流过高速列车电流时，其另一个绕组 感应出电流供给高速列车。
精品课件
因此，当高速列车负荷电流为I时，由接触网 和正馈线供给的电流为0.5I，另外的负荷电流由 自耦变压器感应电流供给。
发电厂—500KV 高压输电线— 区域变电所— 110KV输电线— 牵引变电所— 27.5KV输电线、 接触网
精品课件
电力牵引系统
国家公用电网来的三相110KV交流经过牵引 变电所降压后，向电气化铁道牵引接触网输出 25KV（27.5KV）单相交流供给电力机车。
电力机车是通过受电弓从接触网上获取电能 的，27.5KV单相交流供给电力机车后经过电力机 车上的牵引变压器降压，再通过变流装置变流后 输到牵引电动机驱动机车（列车）运行
精品课件
第二节 高速列车供电
一、供电方式 二、牵引变电所
精品课件
高速列车牵引供电系统的组成
高速列车牵引供电系统
牵引变电所
保证质量良好并不 间断地向高速列车 供电
接触网
在高速列车运行中 通过与受电弓良好 的摩擦接触将电能 传给高速列车
精品课件
精品课件
一、供电方式
电气化铁路有五种供电方式，即：
直接供电 吸流变压器供电 带回流线的直接供电 自耦变压器供电 同轴电力电缆供电
精品课件
（2）降低电气化铁路对电力系统的 影响。
电气化铁路的单相牵引负荷是一个不 对称的负荷，对三相电力系统产生负序 电流和负序电压。要减轻负序电流和负 序电压对三相电力系统的影响，需要牵 引变电所采用换相接线方式或不同接线 型式的变压器。
精品课件
2．变电所保护装置
一个变电所有十多台断路器，每台断路器都 要有专门的保护装置来控制。如果没有符合要求 的保护装置，那么断路故障就不能迅速地排除， 从而造成严重的危害。保护装置除了用来切断断 路故障外，也用作发出不正常运行状态的信号， 如变压器过负荷和过热、控制回路断线、绝缘不 良等不正常状态，运行人员发现不正常信号后， 可及时采取措施消除不正常状态，保证供电系统 的安全、可靠运行。对保护装置的基本要求如下 。