电气化铁道概论.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电气化铁路概述,目 录,、电气化铁路概述,、电气化铁路牵引供电系统原理,、牵引供电系统的负荷特性,、电气化铁路对电力系统的影响及对策,、对电力系统供电方案的建议,、接触网关键技术,、电气化铁路概述,一、电气化铁路发展历史,1825,年英国人修建了世界上第一条铁路，开创了人类轨道交通新纪元。我国于,1881,年修建第一条铁路,唐山至胥各庄煤矿铁路，,1909,年由詹天佑工程师主持的我国第一条自主设计修建的铁路,京张铁路通车，拉开了我国铁路发展的序幕。,最早的蒸汽机车照片,1879,年，在柏林的世博会上，,西门子和哈尔斯克制,作展出了约,550m,的电气化铁路，人类第一次采用电力来牵引列车。,西门子和哈尔斯克制作的电气化铁路实验照片,1881,年,5,月，德国在柏林近郊的利希特菲尔德修建的一条长,2.45km,的电气化铁路投入运行,，这是世界上第一条商业运行的电气化铁,路,，开启了铁路电力牵引的新时代。,20,世纪初期，电气化铁,路,在世界各地得到迅速发展。,二、电气化铁路供电制式,早期电气化铁路主要采用直流,750V,、,1500V,供电制式，上世纪,30,年代后开始采用直流,3000V,供电制式。,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。,目前世界电气化铁路主要有以下,3,种供电制式：,（一）,1.5kV,、,3kV,直流制,（二）,15kV 16,2,/,3,Hz,低频单相交流制,（三）,25kV,工频单相交流制,三、世界电气化铁,路,概况,电气化铁路牵引动力大，能源利用率高，并能够综合利用能源，对环境污染小，具有其他牵引动力无可比拟的优越性。采用电力牵引，减轻铁路运输对环境的影响，适应可持续发展，是铁路牵引动力的发展方向。在石油资源逐渐枯竭，环保呼声日益高涨的今天，发展电力牵引具有十分重要的意义。,到,2000,年底，全世界电气化铁路总里程已达,262179km,，,占世界铁路总营业里程,1208843km,的,21.7%,，承担世界铁路总运量的,50%,以上。欧洲等发达国家电气化率约在,50%,，承担的运量比重在,80%,以上。,世界主要国家电气化铁路统计表,序号,国家,铁路总里程,电气化里程,供电制式,1,俄罗斯,8.8,4.1,25kV,工频单相交流、直流,2,德国,4.7,2.1,15kV 16,2,/,3,Hz,单相交流,3,中国,7.5,2.0,25kV,工频单相交流,4,日本,2.8,1.7,20kV,、,25kV,工频单相交流、直流,5,法国,3.4,1.5,25kV,工频单相交流、直流,6,印度,6.4,1.4,25kV,工频单相交流,7,南非,2.4,1.2,25kV,工频单相交流、直流,8,波兰,2.5,1.2,3kV,直流,9,意大利,2.0,1.1,25kV,工频单相交流、直流,单位：,万公里,世界第一条高速电气化铁路,日本东海道新干线（东京新大阪）于,1964,年,10,月建成通车，最高时速,210km/h,，,开创了高速铁路的先河。随着,1983,年,9,月，法国东南高速线（巴黎里昂）建成通车，掀起了世界高速铁路建设的高潮。随后德国、西班牙等国家也开始大力发展高速铁路，到目前为止全世界已建成高速铁路约,6050km,。,德国,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。,高速铁路,是指由新一代列车提供的时速在,200,350km,甚至更高的铁路快速运营服务。,法国,日本,1983,年,开通第一条现代化高速铁路，高速列车,TGV,运行速度为,300,350km/h,，最高试验速度为,515.3km/h,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,世界高速铁路的已投入运营里程,(2005,年,),四、我国电气化铁路概况,我国第一条电气化铁路,宝成铁路宝鸡至凤州段,，于,1961,年,8,月,15,日建成通车。,我国电气化铁路发展初期，主要局限在隧道多、坡度大的山区铁路。到,1980,年底，共建成电气化铁路,1676km,。,发展速度十分缓慢。改革开放后，电气化铁路开始从山区向平原，由标准低的边远地区铁路向主要长大干线、重载、高速发展。到,2005,年底，我国电气化铁路已达,20132,公里。电气化率为,27%,，承担的运量比重近,50%,。,铁路已成为制约国民经济发展瓶颈,电力牵引,能源危机,货运运能只能满足,1/3,运量,客运节假日输送旅客,4000,万人次,/,日,客运高速化,既有线提速,高密度运行,货运重载化,目前，铁路内燃机车是我国交通运输业能源消费的大户，全路行车用柴油年消耗量约占全国柴油消耗总量的,10%,。内燃机车使用柴油的能源利用效率较低，平均约为,30%,。电力牵引使用电能的能源利用效率，按目前我国电网大约水电占,24.2%,，效率,70%,；火电占,74.0%,，效率,35%,计算，综合利用效率为,42.8%,。远比内燃能源利用效率高，具有显著的节能效益。电力牵引对环境污染小。国家的能源政策和环保政策，决定了我国电力牵引必将是铁路牵引动力的发展方向。国务院批准的,中长期铁路网规划,明确，到,2020,年，我国铁路总里程将达到,100,000km,，,其中电气化,50,000km,，,主要干线铁路都将实现电气化。铁路电气化率约为,50%,，承担的运量比重在,80%,以上。,中长期铁路网规划,客运专线,国家发展和改革委员会,2004159,号文件,中长期铁路网规划,批准：“为满足快速增长的旅客运输要求，建立省会城市及大中城市间的快速客运通道，规划“四纵四横”铁路快速客运通道以及三个城际快速客运系统。建设客运专线,1.2,万公里以上，客车速度目标值达到每小时,200,公里及以上。,“,十一五,”,铁路规划,将建成新线,19,，,800,公里，其中客运专线,9,，,800,公里，既有线复线,8,，,000,公里，既有线电气化,15,，,000,公里。,2010,年，全国铁路营业里程将达到,95,，,000,公里，其中复线里程,42,，,750,公里，电气化里程,42,，,750,公里。,四纵：北京,-,上海，北京,-,武汉,-,广州,-,深圳，北京,-,沈阳,-,哈尔滨（大连），杭州,-,宁波,-,福州,-,深圳。,四横：徐州,-,郑州,-,兰州，杭州,-,南昌,-,长沙，青岛,-,石家庄,-,太原，南京,-,武汉,-,重庆,-,成都。,三个城际客运系统：环渤海地区、长三角地区、珠三角地区，覆盖区域内主要城镇。,至,2020,年，中国铁路将形成以高,/,快速客运专线为主干网络的客运系统。,、电气化铁路牵引供电系统原理,电气化铁路牵引供电系统的组成,牵引供电系统是电气化铁路从电力系统接引电源，降压转换后给电力机车供电的电力网络。它由牵引变电所和牵引网两部分组成。如下图所示：,电力系统向电气化铁路供电示意图,牵引变电所采用,2,路电源进线，,2,台牵引变压器，一主一备方式运行。,110,或,220kV,电源经牵引变压器后，降压为,125kV,或,225kV,，,然后供给牵引网。牵引网如同电力系统的输电线路，它由馈电线、接触网、轨道回路组成。接触网架设在铁路上方，电力机车通过受电弓与接触线滑动接触而获得电能。,牵引供电系统原理图、牵引变电所主接线图、接触网示意图分别如下所示：,牵引供电系统原理示意图,接 触 网 示 意 图,牵引电流通过电力机车后直接从钢轨或大地返回牵引变电所。,结构简单，投资最少，维护费用低。,在负荷电流较大的情况下，钢轨电位高；对弱电系统的电磁干扰较大,二、牵引网供电方式：,牵引网根据供电能力大小、接触网架设环境、电磁兼容要求等条件，有以下不同的几种供电方式。,（一）直接供电方式,在接触网和回流线中串接吸流变压器，让牵引电流通过电力机车后从回流线返回牵引变电所。,电磁兼容性能好，对周围环境影响小,，钢轨电位低,（二）吸流变压器供电方式（,BT,方式）,接触网中串接吸流变压器，牵引网阻抗增大，供电臂压降增大，牵引变电所的供电距离缩短,使一个供电臂的接触导线分成很多段，大大影响高速列车运行的安全性及列车速度,牵引电流通过电力机车后部分从回流线返回牵引变电所，部分从钢轨地返回。,兼有直接供电方式结构简单，投资和维修量小、供电可靠性高等优点,相对直接供电方式,，钢轨电位和对通信线路的干扰有所改善。钢轨电位降低；牵引网阻抗降低，供电距离增长；对弱电系统的电磁干扰减小,相对,BT,方式,，结构简单，投资少，维护费用低；牵引网阻抗减小，供电距离增长,（三）带回流线的直接供电方式,牵引电流通过电力机车后从正馈线返回。,供电电压提高，更能适应大功率负荷的供电，功率输送能力强，供电距离远，可减少牵引变电所数量，减少电分相数目，机车通过分相中性段短时失电产生的速度和功率损失得到降低；有效降低对通讯线路的干扰,;,。,AT,供电方式接触网结构复杂，供变电设施较多，运营维护难度较大,（四）自耦变压器供电方式（,AT,方式）,牵引网供电方式的比较,2,25kV,系统，供电电压比直供方式高一倍，电压损失降为,1/4,，牵引网单位阻抗约为直供方式的,1/4,（实际略高），电能损失小，显示了良好的供电特性；,（,55kv,阻抗归算至,275kv,，阻抗,1/4,，压损,1/4,）,牵引变电所的间距大，易选址，减少了外部电源的工程数量和投资；,减少了电分相数量，有利于列车的高速运行；,牵引网回路是平衡回路，防干扰效果，可改善电磁环境，并减少防干扰费用；,1)AT,供电方式特点,牵引网供电方式的比较,牵引网系统需设正馈线，较一般直供方式复杂，但在重负荷区段不必设加强导线，可与直供方式相当；变电系统较直供方式减少了牵引变电所的数量，但需设,AT,所，一般间距为,10 20 km,，开关设备需用双极；,牵引网结构复杂，导线数量多，对跨线建筑物和隧道净空要求高，投资较大，保护和维护难度较大,1)AT,供电方式特点,1,25kV,系统，变电设施较为简单，接触网在一般情况下（重负荷除外）也比较简单，但在接触网使用加强导线的情况下，牵引网结构已与,AT,供电方式相当；,在牵引网的电压损失和电能损失方面较,AT,供电方式为大；,牵引变电所的间距较小，增加了电分相数量，外部电源的工程数量和投资较大；,牵引网供电方式的比较,2),带回流线的直接供电方式,牵引网供电方式的比较,牵引网回路不完全是平衡回路，防干扰性能较差，需增加防干扰费用；,供电回路结构简单，运行可靠，投资和维修量低；,适用于防干扰问题不突出和外部电源投资相对较小的区段及运输繁忙干线、重载和高速线。,2),带回流线的直接供电方式,50Hz/60Hz,、,25kV,牵引供电方式（,300,350km/h,）,1996,年,日 本,山阳新干线,300km/h,AT,1983,年,法 国,TGV,东南线,300km/h,AT+,直供回流,1990,年,法 国,TGV,大西洋线,300km/h,AT,1994,年,法 国,TGV,北方线,300km/h,AT,2001,年,法 国,TGV,地中海线,350km/h,AT,2003,年,韩 国,汉城,釜山,300km/h,AT,2004,年,西班牙,马德里,巴塞罗那,350km/h,AT,2004,年,意大利,都灵,佛罗伦萨,300km/h,AT,2008,年,意大利,罗马,那不勒斯,300km/h,AT,技术上,AT,和带回流线直供方式均能满足,300km/h,及以上高速牵引。两者相比，,AT,供电方式更能适应大功率负荷的供电，同时电分相数目减少。但,AT,供电方式接触网结构复杂，供变电设施较多，运营维护难度较大。,高速铁路牵引供电方式应采用,AT,供电方式或带回流线的直接供电方式,、牵引供电系统的负荷特性,牵引供电系统的任务是向电力机车（动车组）供电。牵引供电系统的负荷特性，主要取决于电力机车的电气特性、铁路线路条件和运输组织方案等因素。,（一）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。我国目前主要采用交直型电力机车，今后将逐渐淘汰，更换为交直交型电力机车。交直型电力机车工作原理如下图所示：,一、电力机车的电气特性,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,（二）交直交型电力机车（动车组）,为克服交直型电力机车的缺点，世界各国竞相开展了交流传动电力机车的研制，,1979,年德国开发了世界首台大功率干线交流传动电力机车，欧洲等主要发达国家迅速推广，目前已普遍采用。交直交型电力机车工作原理如下图所示：,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。所以，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货运电力机车。近年将从国外引进技术合作生产高速动车组。铁路计划逐渐淘汰交直型电力机车，全面推广交直交型电力机车和动车组。,德国,ICE,高速列车,二、列车的负荷特性,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，铁路设计据此选定机车（动车组）类型及牵引功率。,（一）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。,（二）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。,100,160,200,250,300,350,0,100,200,300,400,2.8,4.6,7.4,13.3,18.6,24.8,单位重量牵引功率（,kW/t),列车速度,(km/h),并且在高速时，列车主要克服空气阻力运行，持续受流时间长。,（三）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。,铁路根据运量和线路条件编制运输组织计划，列车在行车调度的指挥下，在铁路上按信号运行。单线铁路一般采用站间闭塞方式，一个区间只能有,1,列车运行。双线铁路一般采用划分区段闭塞方式，按固定间隔时间追踪运行，目前货车一般追踪时间间隔,8,分钟，最小追踪时间间隔,5,分钟；客运专线高速列车设计最小追踪时间间隔，近期,4,分钟，远期,3,分钟。,铁路建设时，基础设施均按远期线路能力一次规划建设到位，运输设备按近期需要配置。,三、铁路运输组织方案,四、牵引变电所负荷特性,牵引变电所一般向两侧供电臂供电，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如下图：,实测牵引变电所负荷曲线实例,牵引变电所负荷具有如下特点：,（一）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。,（二）负荷大小不均衡,牵引变电所的负荷随着两供电臂内列车的数量及每一列车的负荷状态随时波动，有时轻载，甚至空载。有时负载较重，在节假日、铁路故障后恢复行车等情况下，会出现列车紧密追踪情况，在军运、煤电油运、农运等特殊运输期间，也会出现列车紧密追踪情况。此时，牵引变电所会出现负荷高峰值。,（三）负载率低,牵引变电所的负荷是由铁路运量、列车速度、线路条件等因素决定的，列车运行时受流状态随时都在发生变化，平均负荷较低。但牵引变电所供电能力必须适应短时出现的高峰负荷的需要。所以，牵引变电所的负载率很低，一般不超过,20%,，个别能达到,30%,。,（四）牵引变电所供电能力适应最大负荷需要,牵引供电系统作为铁路运输的配套基础设施，应满足铁路运输的要求。所以，牵引变电所设计供电能力必须适应任何高峰负荷的需要，并具备铁路远期规划发展的条件。,五、客运专线负荷特性,（一）牵引负荷大，可靠性要求高,客运专线列车速度高，高峰时段密度大。空气阻力随速度呈几何级数增长，列车牵引力主要克服空气阻力运行，牵引负荷很大。,350km/h,速度时，列车运行所需功率最高达到,24000kW,。,客运专线速度快，运输能力大，将成为旅客运输的主要交通工具。在国民经济和社会生活中，具有十分重要的作用。高速铁路运输必须确保安全、可靠、正点。,（二）列车负载率高，受电时间长,列车在运行中，主要克服轮轨磨擦阻力、线路坡道阻力和空气阻力前进。轮轨磨擦阻力、线路坡道阻力与速度关系不大，而,空气阻力随速度呈几何级数增长,。高速时，空气阻力成为列车运行的主要阻力，列车需要持续从接触网取得电能。所以，高速列车负载率高，受电时间长。,（三）短时集中负荷特征明显,客运专线具有显著的时段特征。在早、晚时段和节假日的高峰客流期，根据客流量需要，可能组织大编组、高密度运输，甚至在短时形成紧密追踪，牵引负荷集中特征明显。牵引供电系统应具有应对各种集中负荷供电的能力和条件。,（四）越区供电能力要求高,由于旅客运输能力和准点的需要，牵引供电系统应具有应对各种各样条件下的供电能力。在出现某一牵引变电所解列，退出供电的情况下，往往采用由两相邻牵引变电所越区进行供电。为了尽量减少越区供电对运输能力和准点的影响，应避免过多的限制列车数量或降低列车速度，这样会相应加大两相邻牵引变电所的供电负荷。,（五）国外普遍采用高电压、大容量电源供电,日本、法国等国家高速铁路建设起步较早，积累了比较丰富的经验。目前，国外高速铁路考虑到牵引负荷大，可靠性要求高，绝大多数都采用,220kV,或以上的电压供电，个别采用,132kV,或,154kV,时，都要求有较大的系统短路容量。日本高速铁路建设最早，在电源问题上曾走过弯路。东海道新干线,1964,年建设时，限于当时电网的条件，采用了,77kV,电源供电。上世纪,80,年代，旅客运输量急增，供电能力严重不满足需要，只得对电源系统进行了改造，改用,275kV,电源供电，适,应了旅客运输的需要，列车速度也提高到了,270km/h,，,最高,300km/h,。,我国客运专线建设刚开始起步，尚没有成熟的经验和标准。国外的经验值得我们研究和参考。,世界主要高速铁路国家电铁供电电源电压等级一览表,国名,序号,铁路名称,最高速度（,km/h,）,供电,方式,供电电压（,kV,）,附注,日本,1,东海道新干线,300,AT,275,个别牵引站,154 kV,2,山阳新干线,300,AT,275,个别牵引站,154 kV,3,北陆新干线,300,AT,275,4,东北新干线,260,AT,275,个别牵引站,154 kV,5,上越新干线,275,AT,275,法国,1,巴黎里昂,300,AT,225,1,个牵引站,400 kV,2,巴黎图尔,300,AT,225,1,个牵引站,400 kV,3,巴黎加莱,300,AT,225,1,个牵引站,400 kV,4,里昂瓦朗斯,300,AT,225,5,瓦朗斯马赛,350,AT,225,6,巴黎斯特拉斯堡,350,AT,225,1,个牵引站,400 kV,西班牙,1,马德里塞维利亚,250,直供,220,3,个牵引站,132 kV,，,但短路容量不小于,2000MVA,2,马德里巴塞罗拉,350,AT,400,3,个牵引站,220 kV,德国,德国高速铁路最高速度,330 km/h,，,采用铁路自建电网供电。电铁供电制式为,15 kV,、,16,2,/,3,Hz,，,采用独特的同相供电方式，牵引站间距约为普通不同相供电方式的,1,/,3,，牵引变压器容量一般为,215MVA,。,牵引站外部电源采用,110 kV,，,系统短路容量不小于,1000MVA,。,、电气化铁路,对电力系统的影响及对策,电气化铁路是一种单相不对称波动负荷，由于铁路运输的特殊性，电铁牵引负荷波动频繁、冲击大，并对电力系统产生谐波、负序等不利影响，这是世界各国电铁的共同属性。铁路在设计时应尽量减少对电力系统的影响，并建议电力系统在研究电铁供电方案时，亦综合考虑对电铁的合理供电方案。,由于铁路行车组织方案的不均衡性和铁路线路的纵断面起伏变化，牵引变电所两供电臂负荷呈现不平衡特性，从而对电力系统产生不平衡影响。,铁路在设计时，采取了下列措施来减轻电铁负荷对电力系统的不平衡影响：,一、负 序,（一）在牵引变电所电源进线侧采取相序轮换接入电力系统的方式，使电铁牵引负荷均衡接入电网。下图为郑州至徐州电气化工程相序轮换接入电力系统方案示意图：,郑州至徐州电气化工程相序轮换接入电力系统方案示意图,（二）牵引变电所供电的二个供电臂负荷尽可能设计均衡。,（三）采用负荷平衡性较好的牵引变压器接线型式，如,V/V,接线等。,（四）在运输组织上尽量使列车均衡发车。,二、谐波,目前采用的交直型电力机车，由于采用相控整流，会产生,3,、,5,、,7,等奇次谐波，对电力系统及相关设备产生不利影响。电铁谐波是铁路、电力两个部门长期久议未决的问题，需要双方进一步地研究和协商，妥善处理好谐波问题。,铁路在设计时，采取了下列措施来减轻电铁负荷对电力系统的谐波影响,:,（一）在牵引变电所内安装并联电容无功补偿装置，兼顾滤波作用，一般,3,次谐波可滤除,50,，,5,次谐波可滤除,20,，,7,次谐波可滤除,15,。,（,二）在部分交直型电力机车上加装补偿装置，补偿功率因数，并兼滤部分高次谐波。,（三）发展交直交型电力机车和动车组牵引，逐渐淘汰交直型电力机车，全面推广交直交型电力机车和动车组。,客运专线全部采用交直交动车组，谐波含量大幅度降低，将会根本解决好电铁谐波问题。,交直型电力机车功率因数通常在,0.7,0.85,左右，低于要求的,0.9,。铁路通常采用安装并联无功补偿装置来提高功率因数，对运输繁忙的双线铁路补偿效果较好，对运量小的单线铁路，在负荷轻时过补比较严重，目前采用动态补偿措施，可很好解决好功率因数低的问题。,客运专线采用交直交动车组后，功率因数在,0.95,以上。,三、功率因数,由于铁路运输的不均衡性，电铁负荷波动频繁，冲击大。在电力系统短路容量小时，会造成电压剧烈波动，电压偏差过大。如南昆线、内昆线等铁路部分牵引变电所供电的电力系统短路容量小，系统电压降过大，最低电压曾低于,90kV,，,接触网末端电压最低曾低于,15kV,。,难以满足电铁供电需要，经常出现列车缓行和坡停故障。铁路采取了增设增压变压器、串联电容补偿等措施来加强供电，仍难满足铁路运输需要。南昆线线有关电力系统和接触网电压实测参数如下表：,四、负荷冲击及电压波动,牵引变电所名称,田林,平林,系统最小短路容量（,MVA,）,195.64,211.8,110kV,母线空载电压,Uab(kV,),120.74,121.87,110kV,母线负荷下最低电压,Uab(kV,),93.62,96.889,正负偏差的绝对值之和,(%),24.65,22.71,27.5kV,母线空载电压,Ua(kV,),29.93,29.75,供电臂最低电压（标准值,27.5,）,（,kV,）,18.73,19.46,接触网末端电压,(kV),16.76,18.077,南昆线牵引测试数据（时间：,2002.6.4,6,）,同时，剧烈的电压波动和过大的电压偏差，也直接影响了系统的稳定和其他用户的供电质量。,铁路在电铁设计时，尽量将牵引变电所设置在电力系统强大的地区，同时，在电力系统短路容量过小时，建议电力部门加强系统能力，或提高电压等级供电。,无功补偿,1.,并联电容器补偿装置,2.,静止型无功补偿装置,3.,静止无功功率发生器,改善电能质量,的措施,谐波抑制,1.,无源滤波,2.,有源滤波,、对电力系统供电方案的建议,电力系统对电铁的供电方案，不仅关系到铁路牵引供电系统的供电质量，也同时影响到电力系统的稳定和其他用户的供电质量，需要综合研究确定。,（一）最大供电能力按铁路远期规划考虑，适应铁路远期发展的需要，避免今后对电源系统进行改造。,（二）供电方案应考虑电铁牵引负荷波动频繁，冲击大的特点。,一、对电铁供电原则建议,二、对供电方案的建议,(,一,),对客运专线供电方案的建议,客运专线供电负荷大，可靠性要求高，且全部采用交直交动车组，功率因数高，谐波含量低。,京津城际、武广客专、京沪客专等客运专线，最高速度,350km/h,；,石家庄至太原，沪汉蓉客运通道的南京至合肥至武汉，沿海客运通道的宁波至温州至福州至厦门至深圳等客运专线，近期客货共线运输，远期客货分线，客车最高速度,250300km/h,。,供电负荷大，可靠性要求高，建议采用,220kV,电源供电。,沪宁城际、广珠城际等客运专线，供电负荷较大，可靠性要求高，建议有条件时尽量采用,220kV,电源供电。,（二）对一般铁路供电方案的建议,一般铁路运量小时可采用,110kV,电源供电。但在电力系统特别薄弱，系统短路容量小，电压波动较大时，建议加强电力系统容量或提高电压等级供电。,（三）对重载铁路供电方案的建议,运煤专线等重载铁路，列车牵引质量,10000,吨，最高,20000,吨，以后有可能发展更大牵引质量的运输方式，供电负荷大，坡道上可靠性要求高，建议采用,220kV,电源供电。,、接触网关键技术,1996,年,日 本,山阳新干线（改造）,300km/h,复链,1990,年,法 国,TGV,大西洋线,300km/h,简链,1994,年,TGV,北方线,300km/h,2001,年,TGV,地中海线,350km/h,2002,年,德国,法兰克福,科隆,300km/h(,设计,330km/h),弹链,2004,年,纽伦堡,英格尔斯塔特,300km/h(,设计,330km/h),2003,年,韩 国,汉城,釜山,300km/h,简连,2004,年,西班牙,马德里,巴塞罗那,350km/h,弹链,2006,年,中国台湾,台北,高雄,350km/h,复链,一、接触网悬挂方式,时速,300km/h,以上高速铁路接触网悬挂方式,接触网的三种悬挂方式（,复链,、,弹链,、,简链,）在国外高速客运专线中均有采用；,理论上讲，,复链型悬挂,的性能最为优越，也最适合于高速运行，但其结构太复杂，施工及运营维护不方便；,弹性链形悬挂,能满足高速弓网受流质量要求，但接触线动态抬升量大，容易产生疲劳，且弹性吊索安装、调整工作量大；,简单链型悬挂,也能够满足高速弓网受流要求，国内具有丰富的设计、施工及运营经验，但静态弹性不均匀度较大，动态接触力标准偏差较弹链和复链大。,二、接触线的选择,时速,300km/h,及以上接触线的应用情况,从国外高速客运专线接触线的使用情况来看，主要以铜锡和铜镁合金线为主。铜锡和铜镁线均能满足高速铁路高抗拉强度的要求，在导电性方面，,0.2%,含量的上述合金线有,80%,左右的导电率，而,0.5%,含量的上述合金线则只有,60%,左右的导电率，且硬度较高，对施工要求也较高。,三、导线高度及结构高度,在满足建筑限界的情况下，接触线的悬挂高度应尽量低，以减小空气动力对弓网受流质量的影响。国外高速铁路接触线高度如下：,日本：,5000mm,法国：,5080mm,德国：,5300mm,我国客运专线车辆建筑限界高度为,4800mm,，,综合考虑绝缘距离、导线弛度、施工误差等因素，客运专线接触线悬挂点高度定为,5300mm,，,最低点高度为,5150mm,。,四、无交叉线岔受电弓配套技术,器件式电分相对电力机车受电弓产生很大冲击,目前大多采用锚段关节式电分相来消除此问题，这种关节式电分相一般由两个绝缘锚段关节和一段接触网中性区组成,五、自动过分相技术研究,采用侧线接触线与正线接触线无交叉式的平面布置结构，即在铁路线路道岔上方的侧线接触线，始终保持与在正线线路上运行的机车受电弓不接触,（）,电源,（）,电源,架线,中间断电区,轮轨,在线检测电路,开关断路器,（）,断开,开关断路器,（）,闭合,无,列车状态,（）,电源,（）,电源,架线,中间断电区,轮轨,在线检测电路,开关断路器,（）,断开,开关断路器,（）,闭合,列车靠近,（）,电源,（）,电源,架线,中间断电区,轮轨,在线检测,开关断路器,（）,断开,开关断路器,（）,闭合,进入中间断电区、在线检测,（）,电源,（）,电源,架线,中间断电区,轮轨,开关断路器,（）,断开,开关断路器,（）,断开,在线,开关断路器,（）,断开,（）,电源,（）,电源,架线,中间断电区,轮轨,在线,开关断路器,（）,闭合,开关断路器,（）,断开,开关断路器,（）,闭合,（）,电源,（）,电源,架线,中间断电区,轮轨,无,列车,开关断路器,（）,断开,开关断路器,（）,断开,开关断路器,（）,断开,对于客运专线，列车速度较高，分相环节成为制约列车运行速度的主要障碍。因此自动过分相技术成为解决这一问题的重要途径。应该对研究和运行了几十年的自动过分相技术进行总结和提高，使之在高速铁路得到应用。,一相供电无需电分相环节，不会影响列车速度，因此借助电力电子技术的同相供电研究十分必要。,谢 谢 大家！,