牵引供电系统外部电源与供电方式PPT格式课件下载.ppt

1、1950年法国在埃克斯.累.班里亚罗什休尔伏龙区段试建的25kV工频单相交流电气化铁路成功，25kV工频单相交流制在世界广泛推广，我国电气化铁路全部采用25kV工频单相交流制。一、电气化铁道概述一、电气化铁道概述一、电气化铁道概述一、电气化铁道概述从电力系统接受电能，通过变压、变相或变频后，向电气化铁道电力机车（动车组）负荷提供所需电压、频率制式的电能，并完成牵引电能传输、配电等全部功能的专用电气系统。（2）单相低频交流制：许多西欧国家如奥地利、挪威、瑞典和德国等都采用这种电流制。低频单相交流电力牵引供变电系统有两种构成形式：一种是早期欧洲部分国家所采用的电气化铁路专用低频电力系统，建立完全独

2、立的电力牵引专用的低频供电系统，由发电厂发出单相低频电流，经高压输电线输送到牵引变电所，在牵引变电所降压馈送到牵引网。一、电气化铁道概述一、电气化铁道概述一、电气化铁道概述一、电气化铁道概述另一种低频单相交流电力牵引供变电系统，由三相工频交流电力系统获得电能，经牵引变电所降压变频后，再经过升压变压器将电压升至15kV后馈送至牵引网。一、电气化铁道概述一、电气化铁道概述一、电气化铁道概述一、电气化铁道概述低频单相交流制牵引系统的优点：电力机车或动车组可采用牵引特性良好的单相整流子牵引电动机驱动，因为在低频（16 2/3Hz）情况下，这种电动机的换向条件较工频（5060Hz）时更为有利，但由于设备

3、复杂，大大限制了其经济性。在20世纪中期以前电力电子和传动控制技术尚不发达，这种技术选择在当时应属可取的。一、电气化铁道概述一、电气化铁道概述一、电气化铁道概述一、电气化铁道概述n 交直型电力机车交直型电力机车 电力机车从接触网取得电力机车从接触网取得25kV25kV工频单相交流电，经车载变工频单相交流电，经车载变压器降压为压器降压为1500V1500V，整流后向牵引电动机供电。，整流后向牵引电动机供电。（1 1）电力机车的电气特性）电力机车的电气特性 2 2、牵引供电系统的负荷特性、牵引供电系统的负荷特性 一、电气化铁道概述一、电气化铁道概述一、电气化铁道概述一、电气化铁道概述 交直型电力机

4、车采用半控桥式整流，通过晶闸管控制交直型电力机车采用半控桥式整流，通过晶闸管控制导通角来控制机车出力，所以，交直机车在整流过程中导通角来控制机车出力，所以，交直机车在整流过程中会产生谐波会产生谐波，功率，功率因数较低。因数较低。SS4SS4型货运电力机车型货运电力机车 SS8SS8型客运电力机车型客运电力机车一、电气化铁道概述一、电气化铁道概述一、电气化铁道概述一、电气化铁道概述n 交直交型电力机车（动车组）交直交型电力机车（动车组）1979 1979年德国开发了世界首台大功率干线交流传动电力年德国开发了世界首台大功率干线交流传动电力机车，克服了交直型电力机车的缺点。机车，克服了交直型电力机车

5、的缺点。一、电气化铁道概述一、电气化铁道概述一、电气化铁道概述一、电气化铁道概述一、电气化铁道概述一、电气化铁道概述一、电气化铁道概述一、电气化铁道概述 交流牵引电机功率大、过载能力强、噪声小、调速范围交流牵引电机功率大、过载能力强、噪声小、调速范围宽宽（0（05000r/min5000r/min左右左右）、再生制动力巨大。、再生制动力巨大。交直交机车采用四象限整流，通过交直交机车采用四象限整流，通过GTOGTO或或IGBTIGBT控制导通控制导通和关断角来控制机车的出力，可分别控制导通和关断机车主和关断角来控制机车的出力，可分别控制导通和关断机车主变压器的若干个低压绕组的整流，使电流波形逼近

6、正弦波，变压器的若干个低压绕组的整流，使电流波形逼近正弦波，且电流与电压的相位基本同步。交直交型电力机车的谐波含且电流与电压的相位基本同步。交直交型电力机车的谐波含量很小、功率因数高。量很小、功率因数高。我国于我国于19911991年开始进行交流传动电力机车的研究，先后年开始进行交流传动电力机车的研究，先后研制成功了交直交动车组和交直交货运电力机车。铁路计划研制成功了交直交动车组和交直交货运电力机车。铁路计划逐渐全面推广交直交型电力机车和动车组。逐渐全面推广交直交型电力机车和动车组。列车的负荷大小，主要与列车牵引重量、运行速度、线路列车的负荷大小，主要与列车牵引重量、运行速度、线路坡度等因素有

7、关。坡度等因素有关。n列车负荷与牵引重量的关系列车负荷与牵引重量的关系 在运行速度、线路坡度相同的情况下，在运行速度、线路坡度相同的情况下，列车负荷与牵引重列车负荷与牵引重量成正比量成正比。n列车负荷与运行速度的关系列车负荷与运行速度的关系 列车运行速度越高，空气阻力越大，列车运行速度越高，空气阻力越大，空气阻力随速度呈空气阻力随速度呈几何级数增长几何级数增长。在牵引重量、线路坡度相同的情况下，运行。在牵引重量、线路坡度相同的情况下，运行速度越高，牵引功率和能耗大幅度提高。高速时，列车主要速度越高，牵引功率和能耗大幅度提高。高速时，列车主要克服空气阻力运行，持续受流时间长。克服空气阻力运行，持

8、续受流时间长。一、电气化铁道概述一、电气化铁道概述一、电气化铁道概述一、电气化铁道概述（2 2）列车的负荷特性）列车的负荷特性 n负荷与线路坡度的关系负荷与线路坡度的关系 列车爬坡的情况下克服重力运行，在运行速度较低时，列车爬坡的情况下克服重力运行，在运行速度较低时，空气阻力较小，线路坡度对牵引负荷的影响较大。高速列车空气阻力较小，线路坡度对牵引负荷的影响较大。高速列车的空气阻力较大，列车主要克服空气阻力运行，线路坡度对的空气阻力较大，列车主要克服空气阻力运行，线路坡度对牵引负荷的影响较小。牵引负荷的影响较小。一、电气化铁道概述一、电气化铁道概述一、电气化铁道概述一、电气化铁道概述 牵引变电所

9、的负荷大小，与供电臂中运行的列车数量、牵引变电所的负荷大小，与供电臂中运行的列车数量、铁路线路坡度及列车运行速度等因素有关。铁路线路坡度及列车运行速度等因素有关。实测牵引变电所负荷曲线实例实测牵引变电所负荷曲线实例 一、电气化铁道概述一、电气化铁道概述一、电气化铁道概述一、电气化铁道概述（3 3）牵引变电所的负荷特性）牵引变电所的负荷特性 牵引变电所负荷具有如下特点：牵引变电所负荷具有如下特点：n 负荷波动频繁负荷波动频繁 每一条铁路沿线线路条件千差万别，列车在运行时速度每一条铁路沿线线路条件千差万别，列车在运行时速度和线路坡度随时都在变化；且列车在铁路上按信号运行，在和线路坡度随时都在变化；

10、且列车在铁路上按信号运行，在铁路运输状态发生变化时，在供电臂内列车数量疏密不等。铁路运输状态发生变化时，在供电臂内列车数量疏密不等。所以，牵引变电所两供电臂内，列车的数量及每一列车的负所以，牵引变电所两供电臂内，列车的数量及每一列车的负荷状态随时都在变化，牵引变电所的负荷呈现出频繁波动的荷状态随时都在变化，牵引变电所的负荷呈现出频繁波动的状态。状态。一、电气化铁道概述一、电气化铁道概述一、电气化铁道概述一、电气化铁道概述 牵引变电所负荷具有如下特点：n负荷大小不均衡负荷大小不均衡 牵引变电所的负荷随着两供电臂内列车的数量及每一列牵引变电所的负荷随着两供电臂内列车的数量及每一列车的负荷状态随时波

11、动，有时轻载，甚至空载。有时负载较车的负荷状态随时波动，有时轻载，甚至空载。有时负载较重，在节假日、铁路故障后恢复行车等情况下，会出现列车重，在节假日、铁路故障后恢复行车等情况下，会出现列车紧密追踪情况，在军运、煤电油运、农运等特殊运输期间，紧密追踪情况，在军运、煤电油运、农运等特殊运输期间，也会出现列车紧密追踪情况。此时，牵引变电所会出现负荷也会出现列车紧密追踪情况。此时，牵引变电所会出现负荷高峰值。高峰值。一、电气化铁道概述一、电气化铁道概述一、电气化铁道概述一、电气化铁道概述n负载率低负载率低 牵引变电所的负荷是由铁路运量、列车速度、线路条牵引变电所的负荷是由铁路运量、列车速度、线路条件

12、等因素决定的，列车运行时受流状态随时都在发生变化，件等因素决定的，列车运行时受流状态随时都在发生变化，平均负荷较低。但牵引变电所供电能力必须适应短时出现平均负荷较低。但牵引变电所供电能力必须适应短时出现的高峰负荷的需要。所以，牵引变电所的负载率很低。的高峰负荷的需要。一、电气化铁道概述一、电气化铁道概述一、电气化铁道概述一、电气化铁道概述二、牵引供电系统对外部电源的要求二、牵引供电系统对外部电源的要求1、牵引供电系统与电力系统的关系二、二、二、二、牵引供电系统对外部电源的要求牵引供电系统对外部电源的要求牵引供电系统对外部电源的要求牵引供电系统对外部电源的要求1、牵引供电系统与电力系统的关系二、

13、二、二、二、牵引供电系统对外部电源的要求牵引供电系统对外部电源的要求牵引供电系统对外部电源的要求牵引供电系统对外部电源的要求高压输电网：500/220/110kV低压配电网：35/10/0.38kV牵引变电所牵引供电系统牵引网单相工频交流单相工频交流25kV25kV馈线回流线接触网钢轨牵引变压器220kV或110kV发电机升压变压器高压输电线路降压变压器用电设备降压变压器三相工频交流三相工频交流二、二、二、二、牵引供电系统对外部电源的要求牵引供电系统对外部电源的要求牵引供电系统对外部电源的要求牵引供电系统对外部电源的要求2、牵引供电系统外部电源供电方式p单电源双回输电线路供电方式牵引变电所电源

14、进线来自一个电源点，需要双回路输电线，为保证电压水平，输电线路距离较短，牵引变电所数目不应超过两个，供电的可靠性和灵活性较差，变电所为双T接线。二、二、二、二、牵引供电系统对外部电源的要求牵引供电系统对外部电源的要求牵引供电系统对外部电源的要求牵引供电系统对外部电源的要求2、牵引供电系统外部电源供电方式p双电源环网单回路供电方式牵引变电所电源进线来自两个不同电源点（地区变电所），变电所接入数目在2个及以上时应采用桥形接线，可靠性较高，用于电力系统的非主要功率传输线上。电力系统向牵引变电所专门供电时采用。二、二、二、二、牵引供电系统对外部电源的要求牵引供电系统对外部电源的要求牵引供电系统对外部电源的要求牵引供电系统对外部电源的要求2、牵引供电系统外部电源供电方式p双电源环网双回供电方式牵引变电所电源进线来自两个不同电源点（地区变电所），且若干变电所的一次侧进（出）线与电力系统连成环形网，可靠性高，不影响系统的功率传输。用于WL2为电力系统的主要功率传输线不能破口另需另设线路2为电气化铁路专用线时。二、二、二、二、牵引供电系统对外部电源的要求牵引供电系统对外部电源的要求牵引供电系统对外部电源的要求牵引供电系统对外部电源的要求2、牵引供电系统外部电源供电方式p多电源混合供电方式它由多电源环网供电、双回