1、第三章 高速铁路供电 以电能为主要牵引动力的铁路称为 电气化 铁路, 将 牵引用 电能从 电 力系统传送给列车的电力装置称为电 气化铁 路的牵 引供电 系统。 牵引供电系统组成示意图 第一节 高速铁路变电 高速铁路牵引变电系统的任务是根据线 路输送 能力和 行车组 织方式 确定牵引供电方案和牵引供电设施的 布局， 将来自 公共电 网电能 的电 压转变成 与所使 用的牵 引电 能相符的 标称电 压，并 将之 输送到接 触网， 确保高速铁路运输牵引供电能力的完 全匹配 。 一、供电方式 直接供电方式示意图 带回流线的直接供电方式示意图 吸流变压器供电方式示意图 AT 供电方式示意图 二、牵引变电所
2、一 次设 备 牵引变电所的设备通常分为两类：一类为高压开关、 输电线路、母线、避雷器等用于完成电能变换、输送、 分配等功能且接触高电压的一次电气设备，图3-6 为武 广客运专线乌龙泉牵引变电所一次设备实景图；另一 类为继电保护装置、监视仪表、操作电路等用于完成 对一次设备的控制、监视、保护功能且不接触高电压 的二次电气设备的设备。 武广客运专线乌龙泉牵引变电所一次设备实景图 电气主接线又称主电路，是指牵引变电所内一次主设备，即高压、 强电流设备的联接方式，也是变电所接受电能、变压和分配电能的通路。 它反映了牵引变电所的基本结构和功能。 （一）、电气主接线 武广客运专线牵引变电所典型主结线原理图
3、 三相V/V结线原理图 高压电器与开关设备 在高压系统中，用来对电路进行开合操作，切除和隔离事故区域，对电路运 行情况进行监视，保护和测量的设备，通称为高压电器。 高压断路器：是一种重要的控制和保护电器，用来在电路正常工作和发生故 障时关合和开断电路，一般由触头、灭弧室、绝缘介质、壳体结构、运动机 构等组成。 隔离开关：隔离开关是一种没有灭弧作用的开关设备，只起隔离作用, 不能带 载分合, 也没有短路等保护功能。高压电网中，当断路器断开电路后，由于断 路器触头位置的外部指示器缺乏直观，有些情况下它的指示与触头的位置不 相一致。隔离开关的断开，使高压设备与电源隔离得到明显的隔离，保证检 修人员的
4、安全，起辅助开关的作用。 熔断器：是最简单和最早采用的一种限流元件，和被保护的电气设备串接于 电路中，在电路发生过载或短路时，利用其熔件的熔断开断电路，起到保护 其它电路设备的作用。 高压负荷开关：在电路正常工作或过载时开/ 合电路，不能开/ 合故障电流， 负荷开关通常起控制与过载保护的作用。 限制电器：限制电路中的电压电流的电器，主要有电抗器、避雷器，其中电 抗器用于限制电路中的短路电流，避雷器用于限制电路中出现的过电压。 互感器：电网中的电压很高、工作电流通常很大，互感器常用于将电路中的 电压电流变小，便于检测和自动控制，同时隔离高低压电路。 分区所、开闭所与自耦变压器（AT ）所 分区所
5、一般设于两变电所之间的两供电臂连接处，它把电 气化铁道牵引网分成不同供电区段，装有开关设备，根据 运行需要可以连接同一供电臂的上、下行牵引网并联供电， 改善牵引网供电质量，同时在牵引网发生故障时可缩小停 电范围，相邻变电所全所停电时，分区所还可连接相邻供 电臂以实现越区供电。 开闭所实际上是开关站，多设于铁路枢纽，一般两路进线、 多路馈线，进线和馈线都经过断路器，可灵活地对各分区 接触网停、供电，用以实现对站场各股道群的分别供电控 制从而缩小事故停电范围。 自耦变压器（AT ）所是AT 供电系统中除变电所、分区所和 开闭所外，在牵引网上放置自耦变压器的场所，工频单相 交流电气化铁道每隔1015
6、km 设置一台自耦变压器。 控制和信号系统 牵引变电所控制系统用于 对开关 进行分 闸与合 闸 的控制以及直流电源调节 、交流 电源切 换、变 压 器冷却风扇的投入和退出 、操作 机构加 热器投 入 和退出、变压器抽头调节 等操作 。变电 所开关 控 制一般有当地控制、距离 控制和 远程控 制三种 方 式。变电所的主控制室一 般有交 流电源 屏、直 流 电源屏、蓄电池屏、计量 屏、控 制屏、 保护屏 、 远动系统的RTU 等二次设 备。 中央信号系统是操作人员 对设备 监视的 助手， 系 统由预告信号和事故信号 两部分 组成. 事故或异常现象发生时能 发出事 故报警 或预告 事 故信号来源于继
7、电保护系 统。 继电保护及自动化系统 继电保护是反映电力系统中电气元件 发生故 障或不 正常运 行状态 并动 作于断路器跳闸或发出信号或指示的 自动装 置。当 电力系 统出现 过负 荷、频率降低、过电压等不正常工作 状态或 短路、 断路等 电气故 障。 继电保护应迅速指示不正常状态并予 以控制 或迅速 切除故 障，使 停电 范围缩小。 继电保护的构成原理框图 我国高速铁路具有起步晚 、起点 高的特 征，牵 引 变电所监控都采用牵引变 电所综 合自动 化系统 实 现。变电 所综合 自 动化是利 用先进 的 计算机技 术、 现代电力电子技术、通信 技术和 信号处 理技术 ， 将变电站的二次设备（包
8、 括仪表 、信号 系统、 继 电保护、自动装置和远动 装置等 ）的功 能进行 组 合和优化设计，它连接着 不同的 智能设 备和主 控 系统，协调这些设备间的 数据和 命令交 换，实 现 对牵引变电所的主要设备 和线路 的的运 行情况 执 行监视、测量、自动控制 和保护 。 SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition) 系统，即数据采集与监视控 制系 统。 SCADA 系统是以计算机和现代通信 技 术为基础将操作命令、数据和信息编 成电 码，再将电码经过调制，成为适合传 输的 电信号，通过通道送到终端，经过调 解还 原成电码，再经过译码去执行或显
9、示 。系 统一般由调度端、被控站及信道等组 成。 第二节 高速铁路接触网 接触网是电气化轨道交通所特有的、 沿 路轨架设的、为电力机车或电动车组 提供 电能的特殊供电线路，它是电气化轨 道交 通牵引供电系统的重要组成部分。接 触网 分为架空式接触网和第三轨式接触网 。第 三轨式接触网仅用于地铁与封闭的城 市铁 路和轻轨，架空式接触网除此外，还 可用 于铁路干线、城市地面交通和工矿电 力机 车的电力牵引线路。 一、高速铁路接触 网的 基本 结构 高速铁路采用架空式接触网，主要由 支 柱与基础、支持装置、定位装置、接 触悬 挂等部分组成，前三部分带电，与支 柱 （或其它建筑物）接地体之间用绝缘 子隔 开，接触网通过与受电弓的直接接触 将电 能供给动车组。 辅助承力索 接 触线 承 力索 弹性 吊索 承 力索 接触线 承力 索 接 触线 弹性吊 索 接触 线 简单链形悬挂 简单悬挂 弹性链形悬挂 复链形悬挂四跨非绝缘锚段关节示意图 中心锚结示意图 交叉式线岔 无交叉式线岔原理图 武广客运专线接触网中的无交叉式线岔实物图 无鸡心环式整体吊弦示意图 带鸡心环式整体吊弦示意图 武广客运专线滑轮组自动补偿装置实物图 武广客运专线中的分段绝缘器实物图 第三节 高速铁路供电设备的检测与维护
