高速動(dòng)車組的牽引供電系統(tǒng)主要由牽引變電所、接觸網(wǎng)、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)(SCADA)三大部分組成。 高速鐵路牽引供電系統(tǒng)負(fù)責(zé)將電能從國家電網(wǎng)安全可靠的輸送到動(dòng)車組上,為動(dòng)車組高速運(yùn)行持續(xù)提供強(qiáng)大的電能。主要由牽引變電所、接觸網(wǎng)、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)(SCADA)三大部分組成。
一、高鐵列車的動(dòng)力來源是交流電還是直流電?
各國高鐵基本采用交流電作為高鐵列車的牽引網(wǎng)絡(luò)的電流制式。
我國電氣化鐵路采用工頻單相交流電力牽引制,額定電壓25kV,牽引動(dòng)力為電能。牽引供電系統(tǒng)將國家電力系統(tǒng)輸送的電能轉(zhuǎn)變適合電力機(jī)車使用的形式。
二、高速列車如何獲取電能作為動(dòng)力?
從電路角度來看,高鐵采取AT(自耦變壓器)供電方式。高鐵能夠跑起來,依靠的是牽引供電系統(tǒng)給高速列車提供電力。
牽引供電為電力系統(tǒng)的一級負(fù)荷,但德國是例外,德國高鐵電網(wǎng)有獨(dú)立于德國國家電網(wǎng)。
因此,高鐵牽引供電系統(tǒng)包括架空接觸網(wǎng)、牽引變電所、回流回路。如圖所示:
電力系統(tǒng)與牽引供電系統(tǒng),一句話簡述就是:牽引變電所給架空接觸線提供電能,高速列車將架空接觸線的電能取回車內(nèi),驅(qū)動(dòng)變頻電機(jī)使列車運(yùn)轉(zhuǎn)。
三、架空接觸網(wǎng)及弓網(wǎng)系統(tǒng)是什么模樣?
受電弓與架空接觸網(wǎng)合稱受電弓-接觸網(wǎng)系統(tǒng),簡稱弓網(wǎng)系統(tǒng)。上文多次提到的架空接觸網(wǎng),是弓網(wǎng)系統(tǒng)的一部分。
弓網(wǎng)系統(tǒng)是牽引供電系統(tǒng)中的固定/移動(dòng)設(shè)備結(jié)合點(diǎn)。換個(gè)通俗的說法,列車運(yùn)行過程中,牽引系統(tǒng)從變電站一直到接觸網(wǎng)都是靜止的,而從受電弓部分開始,整個(gè)高速列車,都是運(yùn)動(dòng)的。
可以看到弓網(wǎng)系統(tǒng)的大致結(jié)構(gòu)。列車車頂伸上去的折疊裝置,就是受電弓;與受電弓直接接觸的那條線,就是接觸線,接觸線是架空接觸網(wǎng)的一部分。高速列車通過受電弓將架空接觸線上的電能取回車內(nèi)。
四、簡單介紹一下弓網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
火車通過車體頂部升起的受電弓(結(jié)構(gòu)類似于消防車的云梯)與“軌道上面的電線”,即接觸網(wǎng)相連,那根電線通常叫做接觸線。關(guān)于接觸部分是否為金屬,即接觸部分的材質(zhì)問題,應(yīng)該分開看:
1.電線”,即接觸線(contact wire),是金屬材質(zhì)的,目前最常見的是銅合金的,鋁材質(zhì)的已經(jīng)很少見。
2.受電弓是列車從接觸線獲得電能的機(jī)構(gòu)。受電弓本身是金屬的,但受電弓(pantograph)與接觸線直接接觸的部分并不是金屬,而是由受電弓頂部的受流滑板(collector strips)完成。
這個(gè)過程可以假想成一根裸導(dǎo)線與另一根裸導(dǎo)線接觸,但是金屬與金屬之間的摩擦切削會(huì)極大地加劇磨損,加潤滑劑也無法改善兩種金屬高速摩擦磨損的性能,因此,其中一根裸導(dǎo)線是一根長條形的碳板以改善兩者之間的接觸性能,這個(gè)碳板就是受電弓滑板。
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