第1讲 牵引供电系统

受电弓与接触网系统综合介绍

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弓网系统教学第1讲

OCS 2014.02.28

牵引供电系统吴积钦，13708094949,jqwu@http://doc.guandang.netPage 1

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电力系统与牵引供电系统电力系统

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由发电、变电、 输电、配电和用电 等环节组成的电能 生产、传输、分配 和消费的系统。 牵引供电为电力 系统的一级负荷。牵引供电的目标就是保证电力牵引车辆不间断、可靠和安全地运行； 从技术角度看，牵引供电系统包括电力牵引系统的全部固定设施；可以细分为牵引电 能的产生、传输和馈出，以及运行中的电力牵引车辆受流。牵引负荷变化且移动。Page 2

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牵引供电系统电流制式电流制式 DC:

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750V1.5kV 3.0kV AC:

北京地铁等上海、广州、成都等地铁 意大利、前苏联等

15kV、(50/3)Hz 德国铁路等 25kV、50Hz 中国、法国、日本新干线、前苏联等

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牵引供电系统电压等级电流制式 DC750V DC1500V AC15kV AC25kV标称电压 最低持续电压 最高持续电压

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U(V) 750 1500 15000 25000

Umin1(V) 500 1000 12000 19000

Umax1(V) 900 1800 17250 27500

最长持续时间5min 的最高非持续电压

Umax2(V) 950 1950 18000 29000

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电力牵引车辆

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交直型电力机车

交直交型电力机车

交直交型动车组Page 5

直交型动车组

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列车转向架(带动力)齿轮传动箱 牵引电机

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车轴 车轮

图 5.1 牵引传动装置

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电力牵引车辆的电气特性 交直型电力机车

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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 为AC1.5kV,整流后向牵引电动机供电。受电弓 交流25kV 接触网 断路器 整流器 1500V 直流电机

采用半控桥式整 流，通过晶闸管控制 导通角来控制机车出

车载变压器

力，所以，交直机车辅助回路 独立他励系统

在整流过程中会产生 谐波，功率因数较低。

钢轨

牵引电流从钢轨回流至变电所 交直型电力机车工作原理图

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电力牵引车辆的电气特性 交直交型电力机车(动车组)

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1979年德国开发出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。受电弓 断路器 交流25kV 接触网

车载变压器

整流器

直流

逆变器

交流电机 辅助回路 钢轨 牵引电流从钢轨回流至变电所

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。

交直交型电力机车工作原理图Page 8

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交直交牵引控制系统接触网受电弓 受电弓

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接触网

主变压器

主变压器

变流器

牵 引

再 生变流器

牵引电机 钢 轨Page 9

牵引电机钢 轨

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交直交变流器

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整流器 ~/-

逆变器 -/3~

电机

交将牵引变压器 次边输入的单 相交流电变为 直流电。Page 10

直中间直流电路 为逆变器提供 一个稳定的直 流电源。

交将中间直流电逆变 为牵引电机所需要 的可调频调压的三 相交流电。

牵引变流器由整流器、中

间直流电路和逆变器组成。

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牵引供电系统的组成220kV或110kV 发电机 升压 变压器 降压 变压器 降压 变压器

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用电设备 高压输电线路

三相工频交流 牵引供 电系统 单相工频交流 牵 引 网Page 11

牵引 变压器 变电所馈 线

回 流 线 接触网

AC25kV

钢轨

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牵引供电系统的供电方式直接供电方式(TR)牵引 变电所

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结构简单，投资最少，维护费用低；钢轨 电位高；对弱电系统电磁干扰较大。接触网

C

25kV钢轨 T

目标： ①降低钢轨电位；②减小对弱电系统的电磁干扰。③具有更强的供电能力(更 小的牵引网电压损失和电能损失),供电距离更长，变电所数量更少，减小分 相数量。Page 12

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牵引供电系统的供电方式吸流变压器供电方式(BT)

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接触网中串接吸流变，间隔约1.5~4km; 吸流变的变比为1:1; 回流线与接触网同杆架设。 吸流变压器 回流线 接触网

牵引 变电所 25kV I目标：

I 吸流变压器 II I I I

I钢轨

①长回路中钢轨电位降为0;②长回路磁场完全平衡，电磁干扰降至最低。Page 13

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牵引供电系统的供电方式带回流线的直接供电方式(TRNF)牵引 变电所

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回流线与接触网同杆架设，两组导线 之间有互感，部分电流由回流线回流。回流线

I 25kV I目标：

I接触网

I钢轨

相对直接供电方式，①钢轨电位一定程度上有所降低；②电磁干扰一定程度上 有所减小。Page 14

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牵引供电系统的供电方式自耦变压器供电方式(AT)牵引 变电所

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自耦变两端绕组匝数相等，理想变压器；负 馈线与接触线同杆架设，减少对通信线的干扰； 钢轨电位降低。 自耦变压器

自耦变压器

自耦变压器

I/2 n

I/2

25kV I

接触网

50kV

钢轨

I/2

n

I/2

负馈线

目标： ①长回路中钢轨电位降为0;②长回路磁场完全平衡，电磁干扰降至最低；③具 有最强的供电能力(更小的损耗),供电距离更长，减小了分相数量。Page 15

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牵引供电系统的电气分段电分相(中性段)

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25kV电分相 电分相

电分相绝缘装置串接在分区所或变电所出口的接触网中，将不同的供电分 区分开，避

免不同电压或不同相位的两相邻供电分区相互连通而形成短路。Page 16