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1电气化铁道基本知识（上）自动化与电气工程学院兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY2主要内容电力机车及动车组电力调度及综合调度牵引变电所电气化铁路概述兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY3电气化铁道概述1轨道交通分类2电气化铁路优越性3电气化铁路组成兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY4电气化铁路概述干线轨道交通城市轨道交通新型轨道交通高速客运重载货运地铁轻轨单轨电车郊区铁路磁悬浮轨道交通不断涌现出各种新的原理真空高速管道列车1、轨道交通的分类：兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY5电气化铁路概述电气化铁路供电的发展低压直流三相交流单相低频交流单相工频交流1900年到1915年，主要采用500~750V的直流制。1915年到1930年，开始采用162/3Hz，25Hz的单相低频交流制和1200~1500V的直流制，还采用了3600V的使用异步牵引电动机的三相交流制。1930年到1950年，除继续采用单相低频交流制和1500V的直流制外，还采用了3000V的直流制。1932年，匈牙利在布达佩斯——黑基也什霍洛姆铁路上第一次采用了16000V的单相工频交流电力牵引。兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY6电气化铁路概述国内外轨道交通发展现状和趋势◆铁路客运高速化1964年世界上第一条高速铁路正式运行目前运行速度达到300km/h以上我国6次提速后，运行速度接近300km/h，与世界先进水平相比，我国高速铁路技术还存在较大差距。◆货运重载化和快捷化澳大利亚、巴西、美国等，重载列车牵引质量超过3万吨，甚至高达5万吨。我国大秦线，开通5000-10000吨级的重载列车，2004年底实现2万吨重载列车的开行。兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY7高速铁路的发展●日本1964年开始，新干线总长度达1835公里，高速列车客运量为世界之最，2000年客运周转量为712亿人公里。●法国1983年开通第一条现代化高速铁路，现已建成1281公里，高速列车TGV运行速度为300～350km/h，最高试验速度为515.3km/h。●德国1985年开始研究ICE高速列车，1991年投入运营，有高速铁路700多公里，高速列车最高运行速度达330km/h。电气化铁道概述兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY8电气化铁路概述我国对高速铁路的规划在“十五”期间，国家加大了对铁路的投资力度，国家修建新线6000公里，复线3000公里，地方铁路1000公里；总投资3500亿。将筹建京沪高速铁路；将在全国建立“八纵八横”铁路网主骨架，形成以北京、上海、广州为中心的提速客运网，做到：●300－500公里范围内实现“朝发夕至”●1200－1500公里范围内实现“夕发朝至”●2000－2500公里内实现“一日到达”高速列车的运行速度达到200－300km/h，试验速度将达到350km/h以上。“十一五”期间，国家将建9800公里高速客运专线铁路。兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY9电气化铁路概述我国客运专线及城际铁路的发展规划简介“四纵”客运专线北京-上海客运专线；北京-武汉-广州-深圳客运专线；北京-沈阳-哈尔滨(大连)客运专线；杭州-宁波-福州-深圳客运专线“四横”客运专线徐州-郑州-兰州客运专线；杭州-南昌-长沙客运专线；青岛-石家庄-太原客运专线；南京-武汉-重庆-成都客运专线三个城际客运系统环渤海地区、长江三角洲地区、珠江三角洲地区兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY10电气化铁路概述2、电气化铁路的优越性兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY11电气化铁路概述不同交通方式的能耗与污染对比综合比较，轨道交通具有绿色、环保、安全、便捷、大容量、长距离等优点，国家已做出大力发展轨道交通的战略决策，在已批准的《中长期铁路网规划》中，确定到2020年将建设300km/h及以上的高速客运专线1.2万公里。铁路的能耗和污染不足汽车和飞机的1/4兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY12电气化铁路概述社会经济效益好不受气候的影响安全可靠运行准时外部运输成本低对环境污染小能源消耗低土地占用面积小客货运量大旅行时间短电气化铁路的优越性电气化铁路的优越性：兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY13电气化铁路概述3、电气化铁路组成兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY14电气化铁路概述牵引变电所牵引网电力机车及动车组电气化铁路组成牵引供电系统兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY15主要内容电力机车及动车组电力调度及综合调度牵引变电所电气化铁路概述兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY16牵引变电所1牵引变电所的组成2供电方式3综合自动化兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY17牵引变电所直流牵引变电所交流牵引变电所1、发电机组2、整流器组工频单相变电所如中国、法国（单相、三相）牵引变电所低频单相变电所如德国兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY18牵引变电所将电力系统的电能变换成适合电力机车使用的电能降低电气化铁路对电力系统的影响将电力系统的高电压降低为27.5kV或2×27.5kV以单相电馈送给接触网，供电力机车使用减轻负序电流和负序电压对三相电力系统的影响，需要在牵引变电所采用换相接线方式或不同接线型式的变压器。牵引变电所功率因数达到0.85以上兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY19牵引变电所牵引变电所类型1QB、7QB为中心变电所；3QB、5QB为通过式变电所；2QB、4QB、6QB为分接式变电所兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY20牵引变电所牵引变电所高压电气设备测控保护设备变压变相监控一次设备牵引变电所组成兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY21牵引变电所平面接线图牵引变电所兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY22牵引变电所兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY23牵引变电所兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY24牵引变电所兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY25牵引变电所牵引变电所27.5KV侧设备兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY26牵引变电所牵引变电所27.5KV侧设备选择兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY27牵引变电所分接式牵引变电所:110kV侧采用双T结线、27.5kV侧采用单母线结线的单线三相牵引变电所兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY28牵引变电所牵引供电方式(1)国外情况兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY29牵引变电所牵引供电方式兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY30牵引变电所牵引供电方式直供方式AT供电方式BT供电方式兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY31牵引变电所直接供电方式（简称TR供电方式）是在牵引网中不加特殊防护措施的一种供电方式直接供电方式1—牵引变电所；2—接触网（T）；3—机车；4—钢轨（R）兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY32牵引变电所带回流线的直接供电方式利用接触网与回流线之间的互感作用，使钢轨中的回流尽可能地由回流线流回牵引变电所带回流线的直接供电方式1—牵引变电所；2—接触线（T）；3—回流线（NF）4—机车；5—钢轨（R）兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY33牵引变电所吸流变压器供电方式（简称BT供电方式）在牵引网中架设有吸流变压器—回流线装置的一种供电方式。吸流变压器——回流线供电方式1—牵引变电所；2—接触网（T）；3—吸流变压器；4—回流线（NF）；5—机车；6—钢轨（R）兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY34牵引变电所自耦变压器供电方式（简称AT供电方式）这种供电方式是每隔10km左右在接触网与正馈线之间并联接入一台自耦变压器，绕组的中点与钢轨相接。自耦变压器将牵引网的供电电压提高一倍。图2-4自耦变压器供电方式1—牵引变电所；2—自耦变压器；3—接触网（T）；4—正馈线（AF）；5—钢轨（R）；6—机车兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY35牵引变电所同轴电力电缆供电方式（简称CC供电方式）一种新型的供电方式同轴电力电缆供电方式T—接触网；R—钢轨兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY36牵引变电所分区所的作用分区所的作用主要是改善电气化铁路的运行条件，提高接触网末端电压，降低电能损失上、下行并行供电越区供电双边供电兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY37牵引变电所分区所的供电与分段单边供电上下行并行供电双边供电分区所的供电兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY38牵引变电所单边供电双边供电兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY39牵引变电所复线单边供电复线并联供电兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY40牵引变电所不同方式的供电取决于：1.纵向分段2.横向分段1.提高可靠性2.电源容许根据工作需要根据检修需要设计需要1.机车检查坑上方的接触网2.货物装卸线3.某些专用线4.在牵引变电所、开闭所、分区所处及供电臂的末端。兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY41牵引变电所综合自动化系统的发展概况1分立元件的自动化装置阶段2智能自动装置阶段3综合自动化系统阶段兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY42牵引变电所2、综合自动化系统的构成解决间隔层中各保护间的复杂配合，提高保护系统的动作速度节省工程投资优点实现信息共享提高变电所的整体功能和管理水平提高了设备的利用率可靠性提高所谓变电站综合自动化系统，就是将变电站的二次设备利用微机技术，经过功能的重新组合，实现信息共享，对变电所实施自动监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化装置。兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY43牵引变电所牵引变电所安全监控及综合自动化系统图兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY44牵引变电所安全性、可靠性不高。占地面积大，增加了投资。维护工作量大，设备可靠性差。智能