牵引供电系统与电力机车.pptx

会计学1牵引供电系统与电力机车牵引供电系统与电力机车n n本堂课学习提纲：n n1.了解牵引供电系统的电流制式。n n2.掌握工频单相交流牵引供电系统的组成。n n3.掌握牵引变电所的4种一次供电方式。n n4.掌握牵引变电所的3种引入线方式。n n5.掌握接触网的供电方式。n n6.了解电力机车的基本工作原理。第1页/共23页一、牵引供电系统的电流一、牵引供电系统的电流制制n n目前主要有以下目前主要有以下4 4种电流制。种电流制。n n（一）直流制（一）直流制n n牵引变电所内设整流装置，将三相交流电变成直流电后，牵引变电所内设整流装置，将三相交流电变成直流电后，再送到接触网上。电力机车直接从接触网上取得直流电供再送到接触网上。电力机车直接从接触网上取得直流电供给直流串励牵引电动机使用，简化了机车上的设备。给直流串励牵引电动机使用，简化了机车上的设备。n n不足：接触网的电压低，一般为不足：接触网的电压低，一般为l500Vl500V或或3000 V3000 V，送电距离，送电距离短，牵引变电所数量多，接触导线要求很粗，同时钢轨回短，牵引变电所数量多，接触导线要求很粗，同时钢轨回流产生的迷流对地下设施的腐蚀较严重。流产生的迷流对地下设施的腐蚀较严重。n n主要运用于工矿企业、城市地上交通、地铁供电。城市电主要运用于工矿企业、城市地上交通、地铁供电。城市电主要运用于工矿企业、城市地上交通、地铁供电。城市电主要运用于工矿企业、城市地上交通、地铁供电。城市电车为车为车为车为650650800V800V，城市地铁多采用，城市地铁多采用，城市地铁多采用，城市地铁多采用1500V1500V，早期地铁也有采，早期地铁也有采，早期地铁也有采，早期地铁也有采有有有有750V750V的，矿山运输多采用的，矿山运输多采用的，矿山运输多采用的，矿山运输多采用1500V1500V。第2页/共23页n n（二）低频单相交流制（二）低频单相交流制n n低频单相交流制频率为低频单相交流制频率为(162/3)Hz(162/3)Hz，2020世纪初在西世纪初在西欧一些国家采用。欧一些国家采用。n n主要不足：供电频率与工业供电频率不同，变电所主要不足：供电频率与工业供电频率不同，变电所必须有专用的变频装置。必须有专用的变频装置。n n（三）三相交流制（三）三相交流制n n主要优点：为三相对称负荷，不影响电力系统的三主要优点：为三相对称负荷，不影响电力系统的三相对称性，功率因数接近于相对称性，功率因数接近于1 1，并能将无功电流、，并能将无功电流、负序电流、通讯干扰等减小到最小值；牵引变电所负序电流、通讯干扰等减小到最小值；牵引变电所相对简单，三相异步电动机运行可靠、维护方便等。相对简单，三相异步电动机运行可靠、维护方便等。n n主要不足：机车供电线路复杂，三相异步电动机调主要不足：机车供电线路复杂，三相异步电动机调速较困难。速较困难。第3页/共23页n n(四）工频单相交流制四）工频单相交流制n n19501950年法国试建第一条年法国试建第一条25KV25KV的单相工频交流电气的单相工频交流电气化铁道，目前多数国家都采用工频（化铁道，目前多数国家都采用工频（50Hz50Hz）单相）单相交流制。交流制。n n主要优点：主要优点：n n1 1牵引供电系统结构简单。牵引变电所主要进行牵引供电系统结构简单。牵引变电所主要进行电压变换，无须设置整流和变频设备。电压变换，无须设置整流和变频设备。n n2 2牵引供电电压增高。既可保证大功率机车供电，牵引供电电压增高。既可保证大功率机车供电，又可使变电所距离延长。又可使变电所距离延长。n n3 3把交流电变为直流电及降压的任务均在机车上把交流电变为直流电及降压的任务均在机车上完成，电力机车上采用的仍然是直流串励电动机。完成，电力机车上采用的仍然是直流串励电动机。这种电动机最大优点是调速简单，只要改变电动机这种电动机最大优点是调速简单，只要改变电动机的端电压，就能很方便地在较大范围内实现对机车的端电压，就能很方便地在较大范围内实现对机车的调速。的调速。第4页/共23页n n主要不足：n n1单相负荷将会在电力系统中形成负序电流。n n2采用相控整流后，牵引电流变为非正弦波，将产生较大的谐波电流。n n3功率因素低，需加装无功补偿装置。n n4单相工频电流将对沿线通讯线路造成较大干扰。第5页/共23页二、工频单相交流牵引供电系统二、工频单相交流牵引供电系统第6页/共23页三、牵引变电所的一次供电方式三、牵引变电所的一次供电方式 n n一次供电方式是指电力系统与牵引供电系统的供电网（输电线）的联结方式。n n电气化铁道牵引供电系统属于一级负荷，需设立两个独立的电源。当供电电源故障时，备用电源应能立即投入。n n（一）单侧供电（一边供电）n n（二）双侧供电（两边供电）n n（三）环形供电n n (四)散射供电第7页/共23页n n（一）单侧供电（一边供电）单侧供电是由一个地区变电所给数个牵引变电所供电，如图中的单侧供电是由一个地区变电所给数个牵引变电所供电，如图中的单侧供电是由一个地区变电所给数个牵引变电所供电，如图中的单侧供电是由一个地区变电所给数个牵引变电所供电，如图中的C1,C2C1,C2，C3C3。为保证供电可靠性，应采用双路（或双回）输电线。为保证供电可靠性，应采用双路（或双回）输电线。为保证供电可靠性，应采用双路（或双回）输电线。为保证供电可靠性，应采用双路（或双回）输电线 。且有各自的杆。且有各自的杆。且有各自的杆。且有各自的杆塔和走线。塔和走线。塔和走线。塔和走线。单侧供电方式的可靠性一般比双侧供电方式和环形供电方式要差。单侧供电方式的可靠性一般比双侧供电方式和环形供电方式要差。单侧供电方式的可靠性一般比双侧供电方式和环形供电方式要差。单侧供电方式的可靠性一般比双侧供电方式和环形供电方式要差。第8页/共23页 电源来自电力系统的两个地区变电所，给铁路供电的输电电源来自电力系统的两个地区变电所，给铁路供电的输电电源来自电力系统的两个地区变电所，给铁路供电的输电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通路。线是联络这两个地区变电所的通路。线是联络这两个地区变电所的通路。线是联络这两个地区变电所的通路。n n（二）双侧供电（两边供电）第9页/共23页牵引变电所在高压侧与一次系统联成环形网。牵引变电所在高压侧与一次系统联成环形网。牵引变电所在高压侧与一次系统联成环形网。牵引变电所在高压侧与一次系统联成环形网。优点：供电可靠性好，能适应负荷的剧烈变化。优点：供电可靠性好，能适应负荷的剧烈变化。优点：供电可靠性好，能适应负荷的剧烈变化。优点：供电可靠性好，能适应负荷的剧烈变化。要求：铁路附近有两个以上发电厂或地区变电所且其间有电力网互联。要求：铁路附近有两个以上发电厂或地区变电所且其间有电力网互联。要求：铁路附近有两个以上发电厂或地区变电所且其间有电力网互联。要求：铁路附近有两个以上发电厂或地区变电所且其间有电力网互联。n n（三）环形供电地地区区变变电电所所或发电厂或发电厂地地区区变变电电所所或发电厂或发电厂牵引变电所牵引变电所牵牵 引引 变变 电电所所第10页/共23页n n(四)散射供电（辐射线供电）n n当各牵引变电所离开电源差不多等距并且比单边供电更经济时，可采当各牵引变电所离开电源差不多等距并且比单边供电更经济时，可采用散射供电方式。用散射供电方式。n n缺点：缺点：可靠性差可靠性差n n要求：要求：相邻几个牵引变电所布置成弧形，且地区变电所和发电厂的距相邻几个牵引变电所布置成弧形，且地区变电所和发电厂的距离较近时，必须两回路输电。离较近时，必须两回路输电。地地区区变变电电所所或发电厂或发电厂牵引变电所牵引变电所第11页/共23页第12页/共23页牵牵引引变变电电所所外外电电源源(2路路)第13页/共23页牵引牵引变电变电所进所进线铁线铁塔塔(双双回单回单塔塔)第14页/共23页牵引牵引变电变电所进所进线电线电源相源相序标序标识识(单单回单回单塔塔)A相B相C相第15页/共23页四、牵引变电所引入线的四、牵引变电所引入线的方式方式n n又称牵引变电所一次侧主接线方式。主要有以下3种，如图1-5所示。第16页/共23页五、接触网的供电方式五、接触网的供电方式n n（一）单线区段（一）单线区段n n1.1.单边供电：接触网的每个分段由牵引变电所从一单边供电：接触网的每个分段由牵引变电所从一边供应电能，也即每个供电臂独立供电。如图边供应电能，也即每个供电臂独立供电。如图1-61-6所示。所示。n n2.2.双边供电双边供电n n图图1-61-6中将分区所的断路器连接，接触网就从两个中将分区所的断路器连接，接触网就从两个变电所同时供电，这种供电方式称为双边供电。变电所同时供电，这种供电方式称为双边供电。第17页/共23页n n（二）复线区段（二）复线区段n n复线区段也有单边供电和双边供电两种方式。双边复线区段也有单边供电和双边供电两种方式。双边供电方式设备复杂，短路保护困难等，目前我国只供电方式设备复杂，短路保护困难等，目前我国只采用单边供电。采用单边供电。n n1.1.单边末端并联供电单边末端并联供电n n2 2单边全并联供电单边全并联供电第18页/共23页六、电力机车基本工作原理六、电力机车基本工作原理n n1、电力机车的类型n n除少量国外引进的电力机车如日本的8K、法国的6K等外，绝大多数是国产的SS型，SS3、SS4用于货运，SS6、SS7客货两用，SS5、SS8用于快速客运等。机车额定电压25KV，最高工作电压29KV，最低工作电压20KV，牵引电动机均采用直流串励式。最大的特点是便于调速。第19页/共23页n n电力机车的工作原理电力机车的工作原理n n接触导线上的电流，经受电弓进入机车后经过主断路器再接触导线上的电流，经受电弓进入机车后经过主断路器再进入主变压器降压，从主变压器的牵引绕组经硅机组整流进入主变压器降压，从主变压器的牵引绕组经硅机组整流后，向四或六台分两组并联的牵引电动机集中供应直流电，后，向四或六台分两组并联的牵引电动机集中供应直流电，使牵引电动机产生转矩，将电能转变为机械能，经过齿轮使牵引电动机产生转矩，将电能转变为机械能，经过齿轮的传递驱动机车动轮转动。的传递驱动机车动轮转动。第20页/共23页n n3个问题：n n(1).电力机车通过受电弓与接触导线接触取得电能，是个单相负载，那么电力机车取得电能后其电流又是怎样回到变电所的呢？n n(2).电力机车从接触网获得的是25kv交流电，怎样转换成牵引电动机所需的1500V左右的直流电呢？介绍电力机车内部主要组成及大致作用。n n(3).为什么电力机车的功率因数低？为什么电力机车会产生高次谐波？第21页/共23页课外作业课外作业n n1、牵引变电所的作用是什么？电力机车的负荷电流通过哪几种方式回到牵引变电所？n n2、简述牵引变电所一次供电方式与引入线方式各有哪几种？第22页/共23页