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一种悬挂在电气化铁道线路上方,并和铁路轨顶保持一定距离特殊形式的输电网。
一、电气化铁道概述一、电气化铁道概述电气化铁道供电系统示意图二、电气化铁道供电的电流制二、电气化铁道供电的电流制1直流制直流制
(1)优点:
直流电机调速性能好,机车构造简单,接触网对铁路沿线通信线路造成的电磁干扰较小。
(2)缺点:
直流制的供电电压因受到牵引电机端电压的限制而不能过高(最高6.6kV)。
接触网导线的截面积大。
变电所间距小,增加了变电所的数目。
另外,变电所的设备、结构较复杂(降压、整流)。
直流制的泄漏电流对沿线地下金属有腐蚀作用较为严重。
(3)应用:
地铁、城市轨道交通、矿山运输等。
二、电气化铁道供电的电流制二、电气化铁道供电的电流制2三相交流制三相交流制用两根接触网导线和一根钢轨形成三相电路。
电力机车采用三相异步电动机。
优缺点:
牵引变电所和机车设备简单,维修方便。
异步电动机调速困难,接触网结构复杂且不安全。
3低频单相交流制低频单相交流制采用低于工业频率(50Hz)的单相交流电源供电。
频率和电压:
西欧国家:
162/3Hz、15kV;
美国:
25Hz、11kV。
(1)优点:
接触网上的电压比直流制高,接触网导线的截面减小,牵引变电所的距离有所增大。
频率与工业频率不同。
牵引变电所需设变频机,或设置专用变频所,从经济效果方面比较,这种制式反而不如直流制。
西欧一些国家(如德国)采用较多。
二、电气化铁道供电的电流制二、电气化铁道供电的电流制4、工频单相交流制、工频单相交流制采用工业频率(50Hz)的单相交流电供电的制式。
供电电压般为25kV。
1932年,匈亚利首先使用这种电流制建成了世界上第一条工频单相交流制的电气化铁道。
1958新中国第一条电气化铁路宝成线宝鸡一凤州段,也采用该电流制,后来修建的每条电气化铁路都无例外地采用了这种制式。
工频单相交流制的优越性:
牵引供电系统的结构比其它电流制的简单。
牵引变电所的间距增大,数目减少,接触网导线截面积减小;
机车的牵引性能和调速性能良好。
三、牵引供电系统三、牵引供电系统1、供电原理、供电原理牵引电流回路:
牵引电流回路:
牵引变电所牵引变电所馈电线馈电线接触网接触网电力机车电力机车钢钢轨轨回流线回流线牵引变电牵引变电所所2、牵引网、牵引网馈电线、接触网、钢轨和回流线。
三、牵引供电系统三、牵引供电系统3、工频单相交流制电气化铁道存在的问题、工频单相交流制电气化铁道存在的问题单相牵引网对沿线的通信线路会造成电磁单相牵引网对沿线的通信线路会造成电磁干扰;
干扰;
单相牵引负荷造成三相电力系统的不平衡,单相牵引负荷造成三相电力系统的不平衡,引起负序电流,对电力系统又造成一定的引起负序电流,对电力系统又造成一定的影响。
影响。
牵引供电系统的功率因数较低,电压损失牵引供电系统的功率因数较低,电压损失较大。
较大。
四、供变电装置四、供变电装置
(一)牵引变电所一)牵引变电所作用:
将110kV(或220kV)三相交流电变换成27.5(55)kV单相交流电,并供电给牵引网和电力机车。
此外,有少数牵引变电所还需担负地区的10kV动力负荷。
组成:
由牵引变压器和相应的配电装置构成。
分类:
三相牵引变电所、单相牵引变电所及三相一二相牵引变电所三种。
其中单相牵引变电所又分为纯单相接线和V形接线两种。
四、供变电装置四、供变电装置指变电所中采用三相变压器的牵引变电所。
三相变压器都用Y,d11(Y/-11)接线。
两个角(a、b)分别接入接触网的两个相邻区段,一般c角接地(钢轨)这两个区段的接触网对轨道的电压相位不同,故在此区段间必须安装分相绝缘装置。
三相牵引变电所三相牵引变电所四、供变电装置四、供变电装置
(二)分区亭
(二)分区亭设在两相邻牵引变电所之间,起到开关作用的装置。
作用:
改变供电方式(单边供电、双边供电)实现“越区供电”缩小事故范围四、供变电装置四、供变电装置(三)开闭所(三)开闭所设置在电气化铁道的枢纽站场,能送出多路馈电线的装置。
开闭所相当于一个不变压的配电所。
五、牵引变电所对牵引网的供电方式五、牵引变电所对牵引网的供电方式l单边供电单边供电分区亭的开关打开,每个供电分区的接触网只从一端的牵引变电所获得电能。
优点:
事故影响范围小。
2双边供电双边供电分区亭的开关闭合,两个牵引变电所同时向它们之间的牵引网供电。
双边供电的条件:
两个牵引变电所的电压相位相同。
负荷比较均匀,电压损失及电能损失比单边供电的小。
缺点:
分区亭保护装置较为复杂。
五、牵引变电所对牵引网的供电方式五、牵引变电所对牵引网的供电方式3、“越区供电越区供电”当某个牵引变电所发生故障或需停电检修时,此变电所承担的供电臂,通过分区亭开关的闭合,由两侧相邻的牵引变电所负责供电,称为“越区供电”。
五、牵引变电所对牵引网的供电方式五、牵引变电所对牵引网的供电方式复线区段的越区供电复线区段的越区供电六、牵引供电系统的供电方式六、牵引供电系统的供电方式直供方式直供方式“接触网-钢轨”供电方式BT供电方式供电方式吸流变压器一回流线供电方式AT供电方式供电方式自耦变压器自耦变压器-正馈线方式正馈线方式CC供电方式供电方式同轴电力电缆供电方式同轴电力电缆供电方式六、牵引供电系统的供电方式六、牵引供电系统的供电方式
(一)工频单相交流牵引网对通信线路的干扰影响1、静电影响、静电影响:
静电感应电压计算公式六、牵引供电系统的供电方式六、牵引供电系统的供电方式例如,b=6m,c=5m,Uj=27.5kV,R=6mm,不考虑承力索的作用,可有K0.263;
如考虑承力索作用,则有K=0.4(单线);
K=0.6(复线)。
取K=0.4,可有下表:
六、牵引供电系统的供电方式六、牵引供电系统的供电方式2电磁影响电磁影响电磁感应电压大小与接触网中的电流、电流的频率以及接触网与通信线间的平行接近距离和接近长度等均成正比例关系。
3、干扰影响的危害、干扰影响的危害
(1)危险电压:
在接触网正常工作状态下,通信线中的感应电压不得超过60V,特别困难情况下不得超过150V;
短路故障下,感应电压不得超过430V。
(2)杂音干扰:
高次谐波。
主要是3次谐波(21%),5次谐波(10%)。
六、牵引供电系统的供电方式六、牵引供电系统的供电方式
(二)
(二)BT供电防干扰原理组成:
主要由吸流变压器和回流线两部分组成。
吸流变压器:
变比为1:
1的电力变压器回流线与接触网同杆架设。
六、牵引供电系统的供电方式六、牵引供电系统的供电方式防护原理:
在吸流变压器的作用下,强迫流经钢轨的电流通过吸上线流回回流线中去。
由于吸流变压器的变比为1:
1,因而两线中的电流大小相等,方向相反。
它们所产生的电磁场达到相互平衡,消除了对邻近通信线的干扰。
六、牵引供电系统的供电方式六、牵引供电系统的供电方式“长回路影响长回路影响”吸流变压器励磁电流的影响由于接触网和回流线对通信线的相对位置不同而产生的环路影响钢轨的感应电流对通信线产生的二次感应影响等。
“半段效应半段效应”当电力机车的运行位置和吸上线不相重合时,整个馈电回路的一小部分仍按“接触网一钢轨”的不对称方式供电,造成对通信线的一定影响,使“吸一回装置”在半段长度里失去防护效用。
六、牵引供电系统的供电方式六、牵引供电系统的供电方式“半段效应半段效应”说明说明BT供电方式的缺点:
牵引网的单位阻抗加大,电压损失和电能损失增加;
当电力机车受电弓通过吸流变压器分段时,将产生电弧,会烧坏接触网导线和机车受电弓滑板,不适应高速大功率机车取流。
六、牵引供电系统的供电方式六、牵引供电系统的供电方式(三)(三)AT供电方式供电方式组成:
自耦变压器、正馈线电压:
正馈线和接触网对钢轨具有相同的电压(均为27.5kV),总电压为55kV,为BT的2倍。
原理:
通过正馈线和接触网之间的耦合,消除对外部线路的干扰影响。
六、牵引供电系统的供电方式六、牵引供电系统的供电方式AT供电方式的特点供电安全可靠,有利于高速和大功率机车的运行。
AT供电方式的供电电压高,供电能力大,电压损失小。
AT供电方式的防干扰性能优越。
AT供电的主要缺点是接触网结构复杂。
七、接触网七、接触网1.组成:
接触悬挂、支持装置、定位装置支柱与基础组成。
支持装置接触悬挂支柱基础接触网的地线一端接钢轨一端接支柱火花间隙地线1一承力索;
2一吊弦;
3一接触线;
4一弹性吊弦5一定位管;
6一定位器;
7一腕臂;
8一棒式绝缘子9一水平拉杆;
10一悬式绝缘子;
11一支柱12一地线;
13一钢轨。
支持装置平腕臂斜腕臂棒式绝缘子承力索座定位管定位器接触悬挂分类简单悬挂:
无承力索,仅有接触线。
链型悬挂:
又分为简单链型和弹性链型悬挂两种。
七、接触网七、接触网半补偿简单链型悬挂全补偿弹性链型悬挂简单链型悬挂弹性链型悬挂承力索接触线吊弦弹性吊索吊弦线夹七、接触网七、接触网2、软(硬)横跨、软(硬)横跨软(硬)(硬)横跨都是站场接触网的横向支持设备。
软横跨软横跨主要由横向承力索、上下部固定绳等组成。
硬横跨主要由硬横梁、吊柱等组成。
软横跨软横跨下部固定绳上部固定绳横向承力索吊柱硬横梁硬横跨硬横跨3线岔线岔电气化铁路的道岔上方,两支汇交接触线用限制管连接固定的装置称为线岔。
保证电力机车受电弓安全平滑地由一条接触线过渡到另一条接触线,达到转换线路的目的。
七、接触网七、接触网4、锚段和锚段关节、锚段和锚段关节
(1)锚段)锚段为满足接触网机械受力和电气分段的要求,接触网通常分成独立的分段,称为锚段。
锚段的作用:
缩小事故范围,便于接触网检修、机械和电气分段等。
锚段的长度一般在800m2000m之间。
(2)锚段关节锚段关节两个相邻锚段的衔接处构成锚段关节。
锚段关节有“三跨”和“四跨”两种。
在提速区段还有“五跨”、“七跨”、“八跨”等锚段关节关节。
接触网锚段11单腕臂柱,中间柱单腕臂柱,中间柱33、44双腕臂柱,转换柱双腕臂柱,转换柱55中心锚结柱中心锚结柱66中心锚结下锚柱中心锚结下锚柱77中心柱中心柱(图中未标出图中未标出,四跨锚段关节时出现四跨锚段关节时出现)88补偿下锚柱补偿下锚柱锚段锚段关节
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