1、 电气化铁道组成3 电力机车4 牵引变电所14 接触网23 采用电力机车牵引列车运行的采用电力机车牵引列车运行的铁道称为电气化铁道。电力机车铁道称为电气化铁道。电力机车是牵引动力，机车本身不带能源，是牵引动力，机车本身不带能源，由外部供给电能。专门向电力机由外部供给电能。专门向电力机车供电的装置称为牵引供电装置。车供电的装置称为牵引供电装置。所以，电气化铁道是由电力机车、所以，电气化铁道是由电力机车、牵引供电装置和铁道线路三部分牵引供电装置和铁道线路三部分组成。组成。 以我国自行设计的以我国自行设计的 “ “韶山韶山型型”(SS1)(SS1)电力机车为例，它是电力机车为例，它是客货运两用的大功
2、率机车。它由客货运两用的大功率机车。它由机械部分和电气设备部分组成。机械部分和电气设备部分组成。其机械部分主要由机车车体、车其机械部分主要由机车车体、车底架、走行部、车钩缓冲装置、底架、走行部、车钩缓冲装置、制动装置等组成；其电气部分主制动装置等组成；其电气部分主要包括受电弓、主断路器、牵引要包括受电弓、主断路器、牵引变压器，转换硅机组、调压开关、变压器，转换硅机组、调压开关、整流硅机组、平波电抗器、牵引整流硅机组、平波电抗器、牵引电动机和制动电阻等。电动机和制动电阻等。 每台机车的顶部装有两每台机车的顶部装有两套单臂受员弓，用来从接触套单臂受员弓，用来从接触网上取流，一般机车运行时，网上取流
3、，一般机车运行时，只升起一套。主断路器是用只升起一套。主断路器是用来接通或切断电力机车高压来接通或切断电力机车高压电路的。当主断路器发生短电路的。当主断路器发生短路及接地故障时，它能自动路及接地故障时，它能自动切断机车电源，是机车的主切断机车电源，是机车的主要保护装置。要保护装置。 牵引变压器的作用是把牵引变压器的作用是把从接触网上取得的从接触网上取得的25kV25kV高高压电降低为牵引电动机适用压电降低为牵引电动机适用的电压。这种变压器共有四的电压。这种变压器共有四个绕组，原边绕组接个绕组，原边绕组接25kV25kV高压电，三个副边绕组中牵高压电，三个副边绕组中牵引绕组向牵引电动机供电，引绕
4、组向牵引电动机供电，励磁绕组向电动机励磁绕组励磁绕组向电动机励磁绕组提供励磁电流，辅助绕组用提供励磁电流，辅助绕组用来给辅助设备供电。来给辅助设备供电。 转换硅机组能使机车平稳转换硅机组能使机车平稳调压，使机车运行级从调压，使机车运行级从9 9位增位增加到加到3333位，从而改善了机车的位，从而改善了机车的牵引性能。牵引性能。 调节开关用来调节牵引变调节开关用来调节牵引变压器副边牵引绕组的输出电压，压器副边牵引绕组的输出电压，利用电压的变化来调整机车的利用电压的变化来调整机车的运行速度。运行速度。 硅整流机组的作用是将变硅整流机组的作用是将变压器副边牵引绕组的交流电整压器副边牵引绕组的交流电整
5、成直流电，供给牵引电动机使成直流电，供给牵引电动机使用。用。 平波电抗器是一个电感元件，平波电抗器是一个电感元件，将它串接在牵引电动机电路中其将它串接在牵引电动机电路中其作用是使用整流后的脉动电流波作用是使用整流后的脉动电流波形变平缓。形变平缓。 接触网上的接触网上的25kV25kV高压交流电高压交流电经受电弓引入电力机车后，通过经受电弓引入电力机车后，通过主断路器进入牵引变压器原边绕主断路器进入牵引变压器原边绕组，最后经轮对、钢轨、回流线组，最后经轮对、钢轨、回流线路返回牵引变电所。牵引变压器路返回牵引变电所。牵引变压器副边绕组输出的低压交流电经整副边绕组输出的低压交流电经整流硅机组整流，再
6、经平波电抗器流硅机组整流，再经平波电抗器滤波后供给牵引电动机使用。牵滤波后供给牵引电动机使用。牵引电动机受电转动再传动给轮对引电动机受电转动再传动给轮对产生牵引力使机车运行。产生牵引力使机车运行。 电力机车受电弓是与接触线滑动电力机车受电弓是与接触线滑动磨擦取流的。受电弓顶部的滑板是与磨擦取流的。受电弓顶部的滑板是与接触网接触的部分，滑板是用接触网接触的部分，滑板是用2mm2mm厚的铝板冷而成。在滑板夹装有接触厚的铝板冷而成。在滑板夹装有接触板条，接触板条直接与接触网接触和板条，接触板条直接与接触网接触和磨擦，以代替滑板的摩损，以便于更磨擦，以代替滑板的摩损，以便于更换。根据接触材质的不同，滑
7、板上夹换。根据接触材质的不同，滑板上夹装的接触板条铜质、钢质的碳质几种。装的接触板条铜质、钢质的碳质几种。 受电弓的最大工作范围为受电弓的最大工作范围为1250mm ( 1950mm)1250mm ( 1950mm)，允许工作范，允许工作范围为围为950mm (1450mm)950mm (1450mm)，工作压力，工作压力为为7070 10N10N。电力机车电力机车(7)(7)12504004261250型受电弓结构图型受电弓结构图电力机车电力机车(8)(8)7255154151950R10003685040R58R3681950型受电弓结构图型受电弓结构图电力机车电力机车(9)(9)2160
8、310R200R1000R10322160型受电弓结构图型受电弓结构图 牵引变电所是电气化铁路供电系统的心脏。牵引变电所是电气化铁路供电系统的心脏。主要作用是将电力系统送来的主要作用是将电力系统送来的110kV(110kV(或或220kV)220kV)的三相交流电，变成的三相交流电，变成25kV25kV的单相交流电，送到的单相交流电，送到接触网上，以供给电力机车使用。接触网上，以供给电力机车使用。 电压的变换是由牵引变压器电压的变换是由牵引变压器( (主变压器主变压器) )完成完成的。牵引变压器是一种特殊的变压器，它要适应的。牵引变压器是一种特殊的变压器，它要适应牵引负荷的巨大变化，又具有较大
9、的过负荷能力。牵引负荷的巨大变化，又具有较大的过负荷能力。还要尽量减小单相牵引负荷对三相系统的不平衡还要尽量减小单相牵引负荷对三相系统的不平衡影响。所以牵引变压器接线形式比较特殊。我国影响。所以牵引变压器接线形式比较特殊。我国在在BTBT供电方式区段早期多采用三相供电方式区段早期多采用三相Y Y，D11D11和单和单相相V V形接线两种形式。形接线两种形式。 三相式接线原理如下所示。其原三相式接线原理如下所示。其原边三相绕组连接成星形再接到电力系边三相绕组连接成星形再接到电力系统中；二次边三相绕组接成三角形。统中；二次边三相绕组接成三角形。三角形的一角与钢轨和大地相连；另三角形的一角与钢轨和大
10、地相连；另两角分别接在两侧的接触网上。这种两角分别接在两侧的接触网上。这种接线形式的变压器容量利用率低，仅接线形式的变压器容量利用率低，仅为为3/43/4，同时对电力系统造成不平衡，同时对电力系统造成不平衡影响。影响。bCY，d11接线原理图接线原理图ABaccCV型接线原理图型接线原理图ABab 单相单相V V形接线采用两台单相变压器，原、次形接线采用两台单相变压器，原、次边绕组都连接成边绕组都连接成V V形，也叫开口三角形。这种接形，也叫开口三角形。这种接线形式结构简单，容量利用率高线形式结构简单，容量利用率高( (为为100%)100%)。但。但对电力系统的不平衡影响大。另外当一台变压器
11、对电力系统的不平衡影响大。另外当一台变压器发生故障时，变电所内三相自用电中断。发生故障时，变电所内三相自用电中断。 为克服牵引供电系统对电力系统的不平衡影为克服牵引供电系统对电力系统的不平衡影响，近期采用了阻抗平衡牵引变压器。该变压器响，近期采用了阻抗平衡牵引变压器。该变压器是在原三相是在原三相YNYN、D11D11接线的基础上通过阻抗匹配，接线的基础上通过阻抗匹配，实现三相实现三相两相变换，当两臂负荷相等时，一次两相变换，当两臂负荷相等时，一次侧三相电流对称。其接线原理如下页所示。侧三相电流对称。其接线原理如下页所示。KZZLZLZLIaIbUa0.4226 ZLUb0.4226 ZLabc
12、ABC阻抗平衡变压器接线原理图阻抗平衡变压器接线原理图abdehc阻抗平衡变压器低压侧向量图阻抗平衡变压器低压侧向量图6045ABCT座座M座座三相三相两相斯科特接线原理图两相斯科特接线原理图ABCA座座B座座自自耦耦变变压压器器三相三相两相伍德桥接线原理图两相伍德桥接线原理图 上页两种变压器的接线方式有一共同特点：它们都上页两种变压器的接线方式有一共同特点：它们都能将两相位上互相垂直，大小相等的单相负荷转换成三能将两相位上互相垂直，大小相等的单相负荷转换成三相负荷。所以称为三相相负荷。所以称为三相两相变压器。两相变压器。 斯科特接线变压器结构比较简单，但不宜用在中性斯科特接线变压器结构比较简
13、单，但不宜用在中性点直接接地的电力系统中，对中性点直接接地的电力系点直接接地的电力系统中，对中性点直接接地的电力系统，宜采用较复杂的伍德桥接线。这种变压器原边三相统，宜采用较复杂的伍德桥接线。这种变压器原边三相绕组接成星形，中性点接地；次边为方向相反的两三角绕组接成星形，中性点接地；次边为方向相反的两三角形绕组，对接成菱形。菱形的两对顶角间的电压是相位形绕组，对接成菱形。菱形的两对顶角间的电压是相位上互相垂直的两个电压，但为两个电位的幅值相差上互相垂直的两个电压，但为两个电位的幅值相差 3 3倍，倍，为了使输出两上幅值相等的电压，在短对顶角侧专门设为了使输出两上幅值相等的电压，在短对顶角侧专门
14、设置了一台单相自耦升压变压器。伍德桥接线的不足之处置了一台单相自耦升压变压器。伍德桥接线的不足之处是是B B座输出经过两次变换，所以电压损失和电能损失都座输出经过两次变换，所以电压损失和电能损失都较大，其接线方式也复杂。较大，其接线方式也复杂。 为使接触网末端电压不致过低，保证电为使接触网末端电压不致过低，保证电力机车正常运行，牵引变电所的距离不宜过力机车正常运行，牵引变电所的距离不宜过长，但也不宜过短，否则不经济。一般单线长，但也不宜过短，否则不经济。一般单线电气化铁路牵引变电所间距为电气化铁路牵引变电所间距为505060km60km，复线区段更短些。若采用复线区段更短些。若采用ATAT供电
15、方式，因供供电方式，因供电电压提高了一倍，所以牵引变电所的间距电电压提高了一倍，所以牵引变电所的间距可加大到可加大到8080120km120km。 为了确保牵引供电系统内各电气设备正为了确保牵引供电系统内各电气设备正常运行，牵引变电所内装有各种测量、监视常运行，牵引变电所内装有各种测量、监视等仪表和各种续电保护装置。等仪表和各种续电保护装置。 接触网是架设在铁路上空向电力机接触网是架设在铁路上空向电力机车供电的特殊形式的输电线路，牵引车供电的特殊形式的输电线路，牵引电所通过馈电线向接触网供电。目前，电所通过馈电线向接触网供电。目前，我国电气化铁道接触网的额定电压为我国电气化铁道接触网的额定电压为25kV25kV，但实际上并不是接触网上各个，但实际上并不是接触网上各个点对地都都保持这一电压。因线路阻点对地都都保持这一电压。因线路阻抗产生压降，所以牵引变电所馈出的抗产生压降，所以牵引变电所馈出的电压为电压为27.5kV27.5kV，使接触网末端电压不，使接触网末端电压不低于低于20kV 20kV ，使电力机车正常工作。，使电力机车正常工作。
