城市轨道交通系统构成供电与牵引

第6章城市轨道交通系统的构成——供电与牵引第6章城市轨道交通系统的构成——供电与牵引【学习目标】【教学建议】【理论知识】【实践操作】【评价跟进】【学习目标】1.能掌握城市轨道交通供电系统的组成。2.能说出直流牵引变电所的核心设备——整流装置的工作原理。3.能掌握电力牵引的制式、电力车辆牵引供电系统的组成。4.了解城市轨道交通常用的电力电子器件。【教学建议】1.教学场地：在教室和牵引供电模拟实训室中进行，课后可实地参观。2.设备要求：至少具有接触网或接触轨及操作模拟演示软件1套，仿真受电弓、受电靴等教具1套。3.课时要求：共6课时，其中课堂讲授4课时，模拟操作2课时。【理论知识】6.1城市轨道交通供电系统1.供电系统概述城市轨道交通供电系统是由电力系统经高压输电网、主变电所降压、配电网络和牵引变电所降压、换流（转换为直流电）等环节，向城市轨道快速交通线路运行的动车组输送电力的全部供电系统。2.供电系统的组成城市轨道交通的供电系统通常包括两大部分，即外部供电系统和牵引供电系统。【理论知识】6.1城市轨道交通供电系统供电系统示意图【理论知识】6.1城市轨道交通供电系统2.供电系统的组成城市轨道交通供电系统一般包括四个子系统：高压供电源系统；牵引供电系统；动力照明供电系统；电力监控系统。供电系统划分示意图【理论知识】6.1城市轨道交通供电系统3.高压供电源系统的组成(1)发电厂发电厂将其他形式的能源转换为电能。1)火电厂。2)水电厂。3)核电厂。(2)电力网和电网电压电力网简称电网，由输电线路、配电线路和变电所组成。(3)变电所变电所除具有变换电压的作用外，还具有集中电能、分配电能、控制电能以及调整电压的作用。1)枢纽变电所。2)地区变电所。3)用户变电所。(4)一次供电网络一次供电网络是指直接向牵引变电所供电的地区变电所(或发电厂)及高压输电线路。4.牵引供电系统的组成【理论知识】6.1城市轨道交通供电系统(1)牵引变电所牵引变电所的作用是降压，并将三相电源转换成两个单相电源，然后通过馈电线分别供电给牵引变电所两侧的接触网。1)桥接线方式。图6-1牵引变电所的引入线方式【理论知识】6.1城市轨道交通供电系统2)双T接线方式。3)单母线分段方式。(2)牵引网牵引网是由馈电线、接触网、钢轨和回流线组成的双导线供电系统。【理论知识】6.1城市轨道交通供电系统图6-6外部供电方式——环形供电5.内外部供电系统联结方式(1)环形供电环形供电即电力系统将牵引变电所联成环形网。【理论知识】6.1城市轨道交通供电系统图6-7外部供电方式——双侧供电(2)双侧供电双侧供电即电源来自电力系统的两个地区变电所，给铁路供电的输电线是联络这两个地区变电所的线路。【理论知识】6.1城市轨道交通供电系统图6-8外部供电方式——单侧供电(3)单侧供电单侧供电即由一个地区变电所给数个牵引变电所供电。【理论知识】6.1城市轨道交通供电系统图6-9外部供电方式——放射式供电(4)放射式供电当各牵引变电所离开电源差不多等距并且比单侧供电更经济时，可采用放射供电方式(见图6-9)。【理论知识】6.1城市轨道交通供电系统【理论知识】6.2城市轨道交通电力牵引系统图6-10城市轨道交通电力牵引结构图1.城市轨道交通电力牵引概念以电力系统城市电网的电力为动力源，在车辆上将电能转换为机械能，从而牵引列车组在轨道上运行的一种城市交通牵引动力形式。【理论知识】6.2城市轨道交通电力牵引系统2.城市轨道交通电力牵引系统的构成及功能（1）城市轨道交通电力牵引系统的构成城市轨道交通电力牵引系统主要是由牵引供电系统和电动列车牵引控制装置两大部分组成。1）牵引供电系统。是由牵引变电所和牵引网组成的向列车提供电力的系统。牵引变电所包括：主降压变电站、直流牵引变电所。牵引网包括：馈电线、接触网（接触轨）、走行轨道、回流线。2）电动列车牵引控制装置。电动列车的牵引控制装置是由牵引电器和列车电路构成的。牵引电器包括：受流器、牵引电机、传动控制装置、其他牵引电力电子转换控制系统。列车电路包括：主电路、辅助电路、控制电路。【理论知识】6.2城市轨道交通电力牵引系统牵引变电所接触轨与受电器连接三种方式馈电线【理论知识】6.2城市轨道交通电力牵引系统受电弓结构示意图受电靴结构示意图【理论知识】6.2城市轨道交通电力牵引系统直线牵引电机在列车上的应用3.电力牵引的技术特性(1)电力牵引的优点1)电力牵引为非自给式牵引动力。2)电力牵引的总功效(做功效率)最高，可显著节省能源并降低运营成本。3)电力牵引列车和车辆噪声小，不排出废气和有害气体，有利于环境保护。4)电力牵引各主要组成环节均为独立的电气系统，且又连成整体，它们与电子技术和计算机控制手段相结合，易于实现全面自动化和信息化。(2)电力牵引存在的缺陷电力牵引增加供电系统装置，使其一次投资费用比其他牵引动力形式要高些。【理论知识】6.2城市轨道交通电力牵引系统(3)电力机车电力牵引在现实生活中最好的体现就是电力机车。4.牵引变电所容量的计算和确定(1)确定牵引变压器的容量1)确定计算容量。2)确定校核容量。3)确定安装容量。(2)牵引变压器的安装容量牵引变压器的安装容量是在计算容量和校核容量的基础上，再考虑备用方式，最后按变压器的产品规格所确定的变压器台数与容量。1)移动备用。2)固定备用。【理论知识】6.2城市轨道交通牵引系统5.电力牵引的远动监控装置(1)地下迷流在直流牵引供电中，牵引电流并非全部由钢轨直接流回牵引变电所，而是有一部分由钢轨杂散泄漏流入大地，再由大地流回钢轨和牵引变电所，这种地下杂散电流被称为地下迷流。(2)谐波由于牵引变电所大功率整流设备和其他变流装置等的非线性负荷特性，使牵引供电系统成了城市电网的一个重要谐波源。(3)电动车组由牵引供电系统供给电能，驱动车辆上的电动机，产生牵引力牵引在轨道上行驶的列车组。(4)车辆电气车辆电气包括车辆上各种电气设备及其连接导线。【理论知识】6.2城市轨道交通牵引系统1.操作练习1)通过供电与牵引实训室的接触网模型，了解接触网是如何给电力机车提供电能的，并了解接触轨的给电方式。2)根据自己对牵引的了解，自己画出在机车内部电能的转化过程，并且标出交直流的制式变化分界线。2.书面练习1)简要回答城市轨道交通供电系统的概念与构成。2)简要回答城市轨道交通牵引系统的组成与工作原理。【实践操作】1.教师的评价表格【评价跟进】表格3.知识跟进1)供电系统的设备组成，以及电能的传递过程是什么？2)牵引系统电能和动能的转化过程，以及电气制动的工作原理是什么？2.学员的评价【评价跟进】