lecture1-牵引供电系统外部电源与供电方式ppt课件.ppt

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1、电气化铁道牵引供电系统主讲：张丽西南交通大学电气工程学院一、电气化铁道概述二、牵引供电系统对外部电源的要求三、牵引变电所实测数据分析四、牵引供电系统供电方式一、电气化铁道概述一、电气化铁道概述目前世界上运行的交流电力牵引供变电系统主要有工频（50Hz或60Hz）单相交流电力牵引供变电系统和低频（162/3Hz）单相交流电力牵引供变电系统两种制式。它们都由外部供电线路、牵引变电所、牵引网、分区所、开闭所等装置和环节组成。1、交流牵引供电制式单相工频交流制的牵引供电系统的优点：结构简单，不需要在变电所设置整流和变频设备；牵引供电电压增高，既可保证大功率机车的供电

2、，提高机车的牵引定数和运行速度，又可使变电所之间的距离延长，导线截面减少，建设投资和运营费用显著降低；地中电流对地下金属的腐蚀作用小，一般可不设专门防护装置。一、电气化铁道概述（1）单相工频交流制：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

3、：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15kV后馈送至牵引网。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

4、为在低频（162/3Hz）情况下，这种电动机的换向条件较工频（50～60Hz）时更为有利，但由于设备复杂，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、电气化铁道概述交直型电力机车电力机车从接触网取得25kV工频单相交流电，经车载变压器降压为1500V，整流后向牵引电动机供电。（1）电力机车的电气特性2、牵引供电系统的负荷特性一、电气化铁道概述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会产生谐波，功率因数较低。SS4型货运电力机车SS8型客运电力机车一

5、、电气化铁道概述交直交型电力机车（动车组）1979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。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、调速范围宽(0～5000r/min左右)、再生制动力巨大。交直交机车采用四象限整流，通过GTO或IGBT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量很小、功率因数高。我国于1991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

6、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。列车的负荷大小，主要与列车牵引重量、运行速度、线路坡度等因素有关。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，列车负荷与牵引重量成正比。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，空气阻力随速度呈几何级数增长。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，列车主要克服空气阻力运行，持续受流时间长。一、电气化铁道概述（2）列车的负荷特性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，空气阻力较小，线路坡度对牵引负荷的影响较大。高

7、速列车的空气阻力较大，列车主要克服空气阻力运行，线路坡度对牵引负荷的影响较小。一、电气化铁道概述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。实测牵引变电所负荷曲线实例一、电气化铁道概述（3）牵引变电所的负荷特性牵引变电所负荷具有如下特点：负荷波动频繁每一条铁路沿线线路条件千差万别，列车在运行时速度和线路坡度随时都在变化；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。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状态。一、电气化铁道