高铁供电系统概论
高铁供电原理
高铁供电原理
高铁供电系统是高铁列车运行的重要保障，它直接关系到列车
的正常运行和乘客的出行安全。
高铁供电系统是指为高铁列车提供
动力和电能的系统，其主要包括接触网、牵引变流器和动车组等部分。
下面将从这些方面详细介绍高铁供电原理。
首先，接触网是高铁供电系统中的重要组成部分。
它一般安装
在高架桥或者隧道内，通过接触线与列车上的受电弓接触，将电能
传输给列车。
接触网的设计和施工需要考虑到供电的可靠性和稳定性，以及对列车的动力需求。
同时，接触网的维护和检修也是保障
高铁供电系统正常运行的重要环节。
其次，牵引变流器是高铁供电系统中的核心设备之一。
它主要
负责将接触网提供的交流电能转换成列车需要的直流电能，以驱动
列车的牵引电机。
牵引变流器的性能和稳定性直接关系到列车的运
行效率和安全性，因此其设计和制造需要严格符合相关标准和要求。
另外，动车组是高铁供电系统中的另一个重要组成部分。
它是
列车的动力装置，通过接收牵引变流器提供的电能来驱动列车的运行。
动车组的设计和制造需要考虑到列车的运行速度、载客量和线
路特点，以及供电系统的电能传输特点，从而保证列车的运行安全和乘客的舒适出行。
总的来说，高铁供电原理是一个复杂而又精密的系统工程，它直接关系到高铁列车的运行效率和安全性。
只有通过不断的技术创新和工程实践，才能不断提升高铁供电系统的性能和可靠性，为乘客提供更加便捷、舒适和安全的出行体验。
希望通过今天的介绍，能让大家对高铁供电原理有更深入的了解。
CRH1型动车组高压供电系统概述
CRH1型动车组高压供电系统概述
一、高压供电系统概述
1.高压供电系统的功能，就是在将电源传输到列车电气系统之前对来自接触网的电能进行变压和滤波处理(见图5－1)。
2.高压供电系统由辅助电源系统、电池系统、电驱动系统组成。
二、高压供电系统设备组成
1.高压供电系统设备组成见图5－2。
2.车顶高压供电系统设备组成见图5－3。
3.高压供电系统主要部件：动车转向架；畜电池箱；牵引电机送风机；电池充电器；配电箱；空调冷却/供暖单元；
制动模块；主变流器箱；滤波器箱；拖车转向架；主压缩机单元；主变压器和冷却；辅助压缩机；空调处理单元；受电弓；高压设备。
三、高压供电系统结构及载荷
供电系统分为三部分，也被称为三个基本列车单元。
每个基本列车单元都由一个主变压器供电。
(1)基本列车单元1由3辆车组成，8个驱动轴，全部变压器载荷。
(2)基本列车单元2由3辆车组成，8个驱动轴，全部变压器载荷。
(3)基本列车单元3由2辆车组成，4个驱动轴，一半变压器载荷。
《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。
高速铁路电力系统基本知识
16
八 高压电力线路
电源线路、配电所地区馈线及分支线路等 10kV
电力线路全部采用三芯铜芯电力电缆，一般沿 电缆沟敷设，局部地段直埋敷设，过路、过轨 时穿管保护敷设。 缆，分别沿路基、桥梁、隧道两侧的电力电缆 槽敷设并充分考虑过轨预埋、余长设置等条件 。电缆按“品”字型敷设，每隔一定长度作一 次绑扎。 功率大于线路电抗中消耗的无功功率，因此会 出现容性无功功率过剩现象，解决无功功率过 剩的现象，是在适当地点接入并联电抗器，吸 收线路的无功功率，防止电力网电压过高。
11
变配电所 3 变配电所主要设备类型 10kV 配电所高压柜选用GIS 型开关柜； 10/0.4kV变压器采用低损耗 干式变压器； 户外箱式变电所采用组合式 箱变 低压柜选用智能化开关柜。 直流柜选用高频整流免维护 电池成套直流柜；交流柜及 电度表柜等选用PK型柜； 控制保护部分选用变配电所 微机综合自动化装置。
（2 ）电力箱变RTU 的电源，按供电给RTU 的电源开关出线侧为分界点，
（3）电力箱变内其它设备归电力专业。
25
变配电所与电力系统分界
隧道照明部分： （1 ）隧道照明远动控制、信号部分以隧道照明控制箱内的 RTU 端子排为
界，RTU端子排及RTU设备（含RTU通道）属变配电专业；RTU端子排与 隧道照明控制箱各设备的连接导线归电力专业。 分界点，电源开关及开关出线侧接线端归电力专业；电源开关引出线归变 配电专业。
21
下一节补充 学习下 ----高速铁路变配 电所与电力 系统分界
22
高速铁路变配电所与电力系统分界
高速铁路（城际）牵引供电、电力设备各专业分工分界管理办法（XX供电
段文件，只供参考，各路局按局和段文件执行）
高速铁路牵引供电系统精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版高速铁路牵引供电系统1.牵引变电所牵引变电所是电气化铁路的心脏，其作用是将110 kV（220 kV）三相交流电变换成27.5 kV（或55 kV）单相工频交流电，并供给电力牵引网和电力机车。
此外，有少数牵引变电所还需担负10 kV动力负荷。
所以，牵引变电所具有3个主要功能：接受三相电能，降压分配电能，减相以单相馈出供给牵引网。
2.分区亭在电气化铁路上，为了提高运行的可靠性，增加供电工作的灵活性，在相邻变电所供电的相邻两供电分区的分界处常用分相绝缘器断开，若在断开处设置开关设备和相应的配电装置，则组成分区亭。
在复线电气化区段，分区亭的主要功能如下：（1）使同一供电臂上的上、下行接触网并联工作或单独工作。
当并联工作时，分区亭内的断路器闭合以提高接触网的末端电压；当单独工作时，断路器打开。
（2）当同一供电臂上的上、下行接触网（并联工作）发生短路事故时，由牵引变电所相应的馈线断路器和分区亭中的断路器配合动作，切除事故区段，缩小事故范围；非事故区段仍可正常供电。
（3）当某牵引变电所全所停电时，可闭合分区亭中的越区隔离开关，由相邻牵引变电所向停电牵引变电所进行越区供电。
总之，分区亭的作用是：对单线牵引网，使两相邻供电臂单独工作或实现越区供电；对双线牵引网，使上、下行接触网并联，提高末端电压，缩小事故范围和实行必要时的越区供电。
3.开闭所当远离牵引变电所的枢纽站、电力机务段等大宗负荷需要多条馈电线向这些接触网分组供电时，一般采用建立开闭所的办法来解决。
开闭所是指不进行电压变换而用开关设备实现电路开闭的配电所。
开闭所一般有两条进线，然后多路馈出向枢纽站场接触网各分段供电，进线和出线均经过断路器，以实现接触网各分段停、供电的灵活运行，又由于断路器对接触网短路故障进行保护，从而可以缩小事故停电范围。
开闭所的作用是增加馈线数目，将主线接触网与分支接触网分开，缩小事故范围，提高供电可靠性，保证枢纽站、站场装卸作业和接触网分组检修的灵活性和安全性；降低牵引变电所的复杂程度，还可实现上、下行扭接，保证在事故情况下供电，正常情况下扭接有利于改善牵引网电压水平，降低电能损失。
《高铁概论》第三章：高铁牵引动力与供电系统
•
单项工频交流制的这种25kv、工频单项
50Hz交流制在中国、日本、法国得到应用。
•
三、牵引供电系统的组成
•
牵引供电系统——包括牵引变电所和牵引网
两部分，其任务是保证质量良好地并并不间断的
项机车、动车组供电。
•
1、牵引变电所是电气化铁路供电系统的心
况下，内燃机车是唯一牵引动力。
•
从世界各国发展高速铁路的情况看，尽管电力牵引初
始投资大，但是电力牵引具有功率大、轴重小、经济性能
好，有利于环境保护等一系列优点，世界上绝大多数国家
的高速列车都采用电力牵引。
•
• 三、牵引动力的配置
• 1、牵引动力集中配置与一端
间的连接线，其作用是将轨道回路内的牵引电流
• 回馈到牵引变电所。在电气化铁路上是利用走行 钢轨作为牵引电流的回路。
•
四、牵引变电系统的管理与安全
•
牵引变电系统是有铁路部门自己建设管理，
其日常维修由供电段负责。
•
1、接发列车与调车作业安全
• （1）、为保证人参安全，除供电段专业人员 外，任何人与牵引供电部分间的距离要>2m。
的电压，在电力机车上还可以比较容易地
将牵引网的高压降低到牵引电机所需要的
电压；但是它的主要缺点是其频率与工业
频率不同，使用时需要变频，因此，设备
复杂、效率低，经济效果差。
• 4、单项工频交流制
• 单项工频交流制是20世纪50年代发展最迅速
的一种牵引供电制度。
•
其优点：一是供电系统简单，不需要变换频
率，可由工业电网注解供电，能节省铁路牵引供
高铁供电系统及电力驱动
高铁供电系统及电力驱动随着高铁在我国的迅猛发展，高铁供电系统和电力驱动技术的重要性也越来越凸显出来。
在高速、高效、安全、舒适的高铁列车背后，正是高铁供电系统及电力驱动技术的强大支撑。
一、高铁供电系统高铁供电系统是指为高速列车提供能够满足运行电力需求的设备和技术系统。
早期的高铁供电系统采用了直流供电方式，随着高铁技术的不断发展，交流供电方式逐渐成为主流。
目前我国的高铁供电系统采用的是25kV交流电供电方式。
1、高铁供电系统的基本构成高铁供电系统包括:转换站、一次供电电缆、接触网、高铁车辆、变电所和保护装置等。
其中，转换站是指将国家电网输送的电能转换成高铁列车所需要的电能的场所，一次供电电缆是将电能输送到接触网的装置，而接触网就是高铁列车通过接触碳刷与接触线接触实现电力传输的介质，变电所则是对接触网进行调整和控制的装置，保护装置是保障高铁运行安全的重要设备。
2、电力传输原理高铁供电系统采用的是交流电供电方式。
25kV是指列车接触网上的电压值为25千伏。
电能从变电所输送至接触网，由接触碳刷与接触线相接触，再传到高铁列车上，最终被用于推动车辆运行。
高铁供电系统的输电损耗比较低，能够为高铁列车提供稳定、大功率、大容量的电力供应。
二、电力驱动技术电力驱动技术是指利用电力进行动力传递的技术体系。
在高铁列车中，主要采用了交流异步驱动电动机、转子磁阻电动机和直线同步电动机三种电机驱动方式来驱动列车。
1、交流异步驱动电动机交流异步电动机是一种简单可靠、效率高、噪音小的电机，是高铁列车中最常用的电机型号之一。
它的工作原理是利用三相交流电源作为电机的营养物，通过三相交流变化的磁场产生转矩，推动列车加速或制动。
交流异步电动机具有启动快、动力强、能耗低等特点，是高速列车中不可或缺的重要组成部分。
2、转子磁阻电动机转子磁阻电动机是一种小型、高速、高效、高功率密度的电机，近年来被广泛应用于高铁列车的动力传递系统。
其工作原理是通过将电动机转子磁阻调节为不同大小，来实现不同速度下的动力输出。
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高铁供电系统概论
一、高铁供电系统概述
高速铁路全长345公里共设置七座牵引动力变电站，其设计原则为任一变电站故障情况下仍能保持正常运转，其变电站间之最大距离约为60公里。
列车所需之牵引电力由七座牵引动力变电站以2x25KV形式馈电给电车线及负馈线，再由动力车以集电弓撷取电车线与轨道间之25KV电源供列车使用。
二、牵引动力变电站介绍
高铁供电系统依其用电特性可区分为牵引动力用电及车站用电两种电源，其中有关车站用电必须配合车站特定区之用电加以整合，且需依据当地台电公司之配电系统加以规划，此部份和一般大楼用电相似，此处不再加以说明，有关牵引动力部份将详加说明如下。
车辆牵引系统之特性为列车在低速时需要较大之转矩，而在适当之速度下会有平衡的拉力特性，且在高速列车所需之能量为速度2次方的函数，从控制的角度来看，在电子控制电路发展以前，以直流电动机为主要设备，其电压以DC750V、1500V、3000V为主，仅适用于小编组的高速列车，其优点为自变电所之相间不平衡和低次高谐波问题不存在，但还余留电力腐蚀的问题。
随着速度之增加所需之电流大增，直流系统已无法配合，且在电子控制电路发展下，于1951年法国采用50Hz商用频率之馈电系统，日本也于1957年开始进入实用化，其电压几乎都是商用频率AC25KV（德国是15KV、16 2/3Hz）。
台湾高速铁路沿线变电站，经与电力公司相关人员，实地勘察结果，在沿线择定七个变电站（树林、杨梅、苗栗、台中、云林、新营、冈山）。
三、各国高铁供电系统简介
牵引动力馈电电压：依牵引机车需求不同，馈送至电车的电压亦有多种不同额定，通常被采用者为：
直流：750 V、1500 V、3000 V
交流：单相、50Hz或60Hz、15 KV、20 KV、25 KV、50KV
高速铁路采用者：交流25 KV（日本、法国、西班牙）、交流15 KV，Hz（德国）
受电电压：依据电力的需量与电力公司供电网络特性而有所区别。
法国采用：90 KV、150 KV、225 KV、400 KV
日本采用：77 KV、154 KV、220 KV
德国采用：自行发电
西班牙采用：132 KV、220 KV
台湾采用：69 KV、161 KV
变电方式：依据受压与馈电之系统特性，通常采用之变电方式有：
三相高压变中压直流（如：22KV／750VDC）
单相特高压变单相高压（如：132KV／25KV，220KV／25KV）
三相特高压变双单相高压（如：154KV／25KVx2）
四、台湾高速铁路建设供电系统规划摘要
4.1高铁供电方式之规划
将估算得到之各变电站负载容量，与台电公司供电系统相关变电所之短路容量比较，商讨可能发生之最大电压不平衡率，使在不影响电力系统供电品质的范围内，规划适当的受电方式。
台湾电力公司以往缺乏相关的管制经验，因此对于高铁电力负载的特殊性非常慎重，除积极的邀请国内外家研究，制订合理的管制办法外，并希望高铁于设计时便能防患于未然。
就供电技术与经济的观点，综合检讨各种可行之供电方式，高铁供电系统比较实用的规划为：
（1）在输电与受电方面：
自台电变电所至高铁变电站之输电线，采用三相，161KV，双回路受电，而由台电公司设计、施工及维修，高铁仅缴付线路补助费，如此可减少高铁的输电线建设费用与维修费。
责任分界点，设置于高铁变电站进口端。
（2）在变电方面：
配合双回路，三相受电，每回路各采用两组单相变压器，一次侧V接线，每个变电站采用四只组单相变压器，设备费用与三相特殊接线变压器之费用相近，且因其构造简单，单位体积与重量均较方便搬运、安装。
亦可依营运初期与后期不同的电力需求，分为二阶段投资建设。
供电可靠性、稳定度与电压不平衡率皆能满足供需之求。
（3）馈电方面：
变压器二次侧，两组相同相位的电源，可并联馈送至电车线。
馈电方式则采用2x25KV ＋AT的方式，较符合目前应用上的发展潮流。
规划之各馈电区间（约20～32公里），亦较合适于AT方式之馈电。
4.2高铁供电系统相关问题探讨
高速铁路电车用电系统为特殊用电，因此在电力系统特性上会有下列主要问题发生，(但都可以技术方法加以克服)：
4.2.1电源三相电压的不平衡现象
因高速铁路电车用电力为单相大负载（约10MW以上），对电力公司的三相输电网络会造成三相电压的不平衡。
此电压不平衡，相对造成电力系统的电流不平衡，亦即增加负序电流成分。
这种不平衡现象，在电力网络上，会造成发电机供电波形失真，甚至因保护电驿动作而跳机；对于系统上用户的三相感应电动机，造成线圈过热，降低效率等不良现象。
4.2.2谐波
近年来由于电力电子技术的快速发展，电力转换设备已广泛应用于工业及民生设备，而此类非线性负载，产生谐波电流，流入电源之配电系统，引起谐波电压影响系统供电品质。
台湾电力公司为确保供电品质，必须管制谐波电流的注入量，故参考国外标准IEEE 519-1989谐波限制标准，制订其电力系统谐波管制暂行标准。
有效的谐波影响之防止对策为：设计适当的滤波装置、将具有谐波源的负载与不产生谐波的负载，分别以不同的变压器回路供应。
4.2.3电压变动
高速铁路的负载变化频繁，会引起电力系统的电压变动；电车线的接地或短路事故，更会造成电力系统的电压骤降。
这些电压变动的程度，必须要限制在某个范围之内，否则对一般用户会有不良现象。
4.2.4功率因子
负载（牵引动力车）的功率因子愈高，亦表示无效电力量小，引起的线路压降亦小，对电力系统的电压特性影响小。
法国高速列车运转之功率因子约为0.93；德国高速列车运转之功率因子接近1.0。
台湾高速铁路则计划依照台湾电力公司之期求，在0.95以上。
功率因子的问题，在电力系统上加装自动功因调整电容器组，即可达到目标值。
4.2.5谐波源
高铁电力系统的谐波主要来自动力车的电力电子设备，因此有必要了解动力车的电子架构。
除动力车的驱动系统产生谐波之外，电车线的电弧以及三相平衡补偿设备均为谐波源。