鐵路電氣化是為了什麽？

電氣化鐵路使用電力牽引的鐵路。也被稱為電氣化鐵路。電氣化鐵路上運行電氣列車(電力機車牽引的列車和動車組)，鐵路沿線設置為電力機車和電動車輛(以下簡稱電力機車)供電的電力牽引供電系統(見電力牽引供電系統)。以電力機車為基本牽引的鐵路。它由兩個主要部分組成:電力機車和供電系統。電氣化鐵路的電源來自國家電網。國家電網的高壓交流電第壹次送到鐵路的牽引變電所，通過軌道送到接觸網。機車從接觸網獲得電流後，在機車內第二次降壓，整流成DC(或在牽引變電所整流)驅動DC電機。電機帶動機車車軸轉動，機車可以牽引車廂前進。電氣化鐵路發展迅速，已成為當今最現代化的鐵路。其主要特點是:(1)電機車效率高。火力發電的效率是蒸汽機車的4倍；如果用水力發電，效率是蒸汽機車的10倍。(2)高功率。20世紀末電力機車最大功率可達10000馬力以上(我國使用的韶山電力機車功率為5700馬力)，是蒸汽機車的4倍，是內燃機車無法比擬的。由於牽引能力強，可以用在運輸繁忙的鐵路上，可以緩解運輸緊張的局面。(3)加速快，爬坡能力強，特別適合山區鐵路。此外，電力機車不汙染環境，司機工作條件好，乘客在旅途中也能免受煙塵和廢氣的困擾。技術經濟優勢電力機車動車本身沒有原動機和燃料，比功率(單位重量功率)較高。與內燃機車、內燃動車相比，在相同或相近的連續牽引(按單軸計算)下，其連續速度提高壹倍以上，牽引相同重量的列車可達到更高的額定最高速度(或最大運行速度)，且恒功率速度範圍大，電制動功率大，因此其起動、制動、加減速性能也較高。電力牽引的運行快、多拉等特點，完全可以滿足鐵路運輸提高運行速度、增加列車重量、增加運行密度的綜合要求，更有利於:大幅度提高客運的旅行速度和高附加值貨物運輸的交付速度；組織煤炭、建材、糧食等大宗貨物高效快捷的重載直達運輸；充分發揮速度優勢，不斷推出新的運輸產品，拓寬鐵路運輸的營銷範圍，增強在運輸市場的競爭實力。特別是軌道交通、高速公路和航空運輸的協調發展，吸引了大量大中城市和郊區的旅客換乘高速、快速的電動列車，可以明顯改善人們的出行條件，緩解交通擁堵，減少空氣汙染，節約石油、土地等有限資源。這壹超越上述企業效益的巨大國民經濟和社會效益，對喚醒發達國家政府和社會重新認識鐵路公益性，獲得鐵路發展的資金和支持發揮了重要作用。電氣化鐵路雖然壹次性投資大，但電氣化後運量大，運輸收入高，運輸成本低，所需投資可在短期內收回(視運量而定，壹般需要5至10年，有的只需2至3年)。運輸成本的降低主要是由於直接使用外接電源，結構簡單，摩擦件少，購置成本低，使用壽命長，所以包括能源成本、維護成本、折舊成本在內的維護成本低；機車車輛周轉快，設備利用率高；客運電力機車動軸少，軸重輕，提速增加的工務費用也少；空調客車和冷藏車將逐日並網供電，比增加發電車節省成本和容量。現代電氣化鐵路的組成電氣化城鎮道路不僅應包括電力牽引和電力機車供電系統，還應包括集中監控供電設施的遠動系統。牽引供電設施沿鐵路分布，運行管理復雜。早在20世紀50年代末和60年代初，國際上就開發和采用了遙控裝置。隨著電子技術的飛速發展，特別是計算機技術的引入，遠動裝置逐漸形成了壹個日趨完善的系統(電力牽引供電系統子系統)。遠動系統的功能可以概括為“四遙”，即遙控、遙信、遙測、遙調。采用微機遠動系統可以及時掌握供電設施的運行狀態，節省人力，實現無人操作，防止誤報指令和誤操作，提高牽引供電的可靠性，保證運輸安全。電氣化鐵路的檢修設施除了通常意義上的電力機務段外，還應具備集機車、車輛為壹體的動車組運用檢修基地。列車運行控制系統的發展是采用車載和地面信號相結合，以車載信號為主的控制方式。這就要求機車、動車組檢修基地要適應這種機電壹體化的形勢，配備相應的檢修設備和技術力量，加強與電務部門的合作。自從2003年6月5438+10月中國電氣化鐵路ABC註冊成為本網，就開始接觸“牽引供電技術論壇”，對感興趣的話題發了壹些回復，學到很多，受益匪淺。前幾天無意中看到了“發帖排名”，沒想到排名第二。我也從“初級用戶”變成了“VIP”。謝謝妳的關心。這幾天我整理資料，發現了壹個講義，是去年盛夏濟南鐵路局邀請的領導幹部安全管理知識培訓班的壹個講座的文稿。不知道有沒有人感興趣？今天發個帖子是對站長的感謝。同時，我也借此機會對濟南局的同事們的熱情款待表示衷心的感謝！演講內容分為電氣化鐵路基礎知識、牽引供電系統與其他部門的關系以及人身安全三個部分。今天貼第壹部分。請不吝指正謬誤。中國電氣化鐵路A B C鄭州鐵路局L C W中國第壹條電氣化鐵路修建在寶成線寶雞至豐州段，全長91km。1961年8月正式通車，至今已40余年。截至2002年底，中國電氣化鐵路裏程已達18336公裏。覆蓋鄭州、北京、成都11鐵路局。隨著鄭州至徐州電氣化工程的開工建設，濟南鐵路局將很快進入電氣化鐵路的運營，成為電氣化鐵路的新成員。我國電氣化鐵路采用工頻單相交流牽引系統，額定電壓25kV。牽引動力是電能。牽引供電設備將國家電力系統輸送的電能轉換成適合電力機車的形式，由電力機車完成牽引任務。因此，牽引供電設備和電力機車是電氣化鐵路的兩大主要設備，其他鐵路設備和基礎設施也要與之相適應。壹、電氣化鐵路基礎知識(壹)牽引供電系統介紹將電能從電力系統輸送到電力機車的電力裝置的總稱電氣化鐵路供電系統，也稱牽引供電系統，主要由牽引變電所和接觸網組成。牽引變電所將電力系統的輸電線路電壓由110kV(或220kV)降至27.5kV，通過饋線將電能送至接觸網；架空接觸網沿鐵路架設，電力機車擡起弓牽引列車後可從中獲取電能。牽引變電所所在的接觸網安裝有分相絕緣裝置，相鄰兩個牽引變電所之間有間隔亭，接觸網也相應安裝有分相絕緣裝置。牽引變電所與分區亭之間的接觸網(包括饋線)稱為供電臂。牽引供電回路是由牽引變電所、饋線、接觸網、電力機車、軌道、回流連接和接地網(牽引變電所)組成的閉合回路，其中流通的電流稱為牽引電流。閉合或斷開牽引供電回路會產生強電弧，處理不當會造成嚴重後果。接觸網、軌道回路(包括大地)、饋線和回流線統稱為牽引網。牽引供電設備的維護和運行由供電段負責，牽引供電系統的運行和調度由供電調度負責。供電調度通常設在分局和鐵路局調度站。1.牽引變電所的任務是降低電力系統的三相電壓，並以單相方式饋出。降壓通過牽引變壓器實現，變三相為單相通過變電站電氣接線實現。牽引變壓器(主變壓器)是壹種特殊電壓等級的電力變壓器，應滿足牽引負荷劇烈變化和外部短路頻繁的要求，是牽引變電所的“心臟”。我國的牽引變壓器有三相、三相-兩相、單相三種，所以牽引變電所也分為三相、三相-兩相、單相三種。隨著技術水平的提高，集中監控遠動系統已在我國幹線電氣化鐵路普及，牽引變電所將逐步實現無人值守，由供電調度直接進行遠方操作。2.接觸網接觸網是壹種沿鐵路架設的特殊電力線路。電力機車受電弓通過與其滑動摩擦接觸接收電流，獲得電能。因此，兩者都應保持良好的工作狀態。受電弓的運動狀態非常復雜，影響因素很多。為保證良好的供電，接觸網結構本身應如下:(1)接觸線距軌面高度盡量相等，定位點和中跨與受電弓中心的相對位置滿足要求；(2)接觸懸掛應具有相對均勻的彈性和良好的穩定性；(3)良好的絕緣性能；(4)適應氣象條件的變化，保持上述特性，不應有大的變化；(5)接觸網結構應輕便簡單、標準化，便於施工、操作和維護；(6)標準化零件，便於攜帶，耐腐蝕，可靠性高；(7)接觸線應有足夠的耐磨性；(8)主電路通暢。(二)接觸網懸掛方式架空接觸網主要由接觸懸掛、支撐裝置、定位裝置和支柱基礎組成。前三部分帶電，用絕緣子與支柱(或其他建築物)接地體隔開。1，接觸懸掛通常，接觸懸掛由承力索、吊弦、接觸線和補償裝置組成，即鏈式懸掛。補償裝置的作用是在環境溫度變化時保持接觸線和承力索的張力不變。承力索和接觸線的錨固方式采用稱為全補償的補償裝置，只有接觸線采用稱為半補償的補償。立柱處的吊弦采用簡易吊弦或彈性吊弦，分別為簡易鏈吊或彈性鏈吊。目前我國電氣化鐵路正線多采用全補償簡易鏈懸掛，站線多采用半補償簡易鏈懸掛。僅接觸線的懸掛稱為簡易懸掛，壹般采用補償方式，僅在機務段車輛段線、廠礦專用線等少數場合使用。接觸網沿線架設，為滿足機械受力要求，分為單個錨段。錨段之間的過渡結構稱為錨段接頭，通常分為絕緣(四跨)錨段接頭和非絕緣(三跨)錨段接頭。前者也叫電動分段錨段接頭，後者叫機械分段錨段接頭。錨段之間的電氣連接由電線(三跨)或隔離開關(四跨)完成。2.支撐裝置支撐裝置用於支撐接觸懸掛並將其荷載傳遞給支柱或其他建築物，其結構隨線路條件而變化。區間主要是腕臂結構；根據軌道數量、線路條件、支柱位置等因素，車站選擇軟跨、硬跨或腕臂結構，以軟跨為主，高速鐵路采用硬梁；隧道、橋梁(下承式橋梁)等大型建築應根據具體情況進行設計，必要時應采用特殊結構。3.定位裝置定位裝置包括定位器和定位管，其作用是保證接觸線與受電弓的相對位置在規定範圍內，並將接觸線的水平張力傳遞給支柱。4.支柱基礎支柱用於承受接觸懸掛和支撐裝置的荷載，並將接觸懸掛固定在規定的高度。柱子有兩種:鋼柱和鋼筋混凝土柱。前者建在鋼筋混凝土基礎上，基礎埋在路基中；後者直接埋在路基中。橋梁(橋面橋)通常采用鋼柱，其基礎預留在橋墩上。立柱上還裝有接地裝置，與軌道回路相連，起到保護作用。下錨柱上還裝有補償裝置和纜繩裝置。(3)接觸網供電段為了保證安全供電和靈活運用，接觸網在結構上設置了供電段。如前所述，牽引變電所和分區亭所在的接觸網上安裝的分相絕緣裝置為分相電氣段；同壹供電臂內設置的電氣區段為同相電氣區段，如區段與車站之間(縱向)、站內貨運線、裝卸線、區段管道之間(橫向)。同相電氣分段結構為四檔錨段接頭，或采用分段絕緣器+三檔錨段接頭結構。分相電氣分段的結構最初是八跨(兩個四跨重疊)錨段接頭，後來改為分相絕緣子和三跨錨段接頭。近年來，隨著列車速度的不斷提高，錨段鉸接分相結構因其彈性好、硬點小、受電弓過渡平穩等優點，在提速區段和高速區段逐漸被采用。必須指出的是，電力機車通過分相絕緣裝置時，必須無電源通過，即通過前先斷開主斷路器，滑通後再閉合繼續運行，否則會造成強電弧、相間短路，甚至燒毀接觸網線索。(四)接觸網供電方式我國電氣化鐵路均采用單邊供電方式，即牽引變電所向接觸網供電時，各供電臂的接觸網僅從牽引變電所壹端獲得電力(兩側供電均為雙邊供電，可提高接觸網末端的網壓，但因其故障範圍大、繼電保護裝置復雜而未被采用)。復線區段可通過分區亭連接上下行接觸網，實現“並聯供電”，可適當提高終端網壓。牽引變電所故障時，相鄰變電所通過分區亭實現“跨區供電”。此時供電範圍擴大，網壓降低。通常要減少車次或牽引次數才能維持運行。1、直接供電方式如前所述，電氣化鐵路采用工頻單相交流電力牽引系統，單相交流負荷在接觸網周圍空間產生交變電磁場，從而對附近的通信設施和無線電設備造成壹定的電磁幹擾。我國早期電氣化鐵路(如寶成線、羊安線)修建時，地處山區，當地通信技術不發達。鐵路通信采用高屏蔽性能的同軸電纜，接觸網產生的電磁幹擾很小，不需要特殊的防護措施。因此，上述單邊供電模式也稱為直接供電模式(簡稱TR供電模式)。隨著電氣化鐵路向平原和大城市發展，電磁幹擾的矛盾日益突出，因此在接觸網供電方式上采取了不同的防護措施，產生了不同的供電方式。目前有所謂的BT、AT、DN供電模式。從下面的介紹可以看出，這些供電方式都有壹個* * *相同的特點，就是在接觸網支柱的場側懸掛壹根與接觸懸掛相同高度的附加導線。在電力牽引中，通過附加導線的電流和通過接觸網的牽引電流理論上(或理想情況下)大小相等，方向相反，使兩者產生的電磁幹擾相互抵消。但實際上是不可能的，所以不同的供電方式有不同的保護效果。2.電流吸收變壓器(BT)供電方式在這種供電方式下，每隔壹定距離在接觸網上安裝壹臺電流吸收變壓器(變比1:1)，其壹次側與接觸網串聯，二次側與回流線串聯(簡稱NF線，安裝在接觸網支柱的場側，與接觸懸掛等高)，每兩臺電流吸收變壓器之間有壹根吸收線。由於大地回流和所謂的“半級效應”，BT供電方式的防護效果並不理想，接觸網結構復雜，機車受流條件惡化，而“吸回”裝置近年來已很少使用。3.自耦變壓器(AT)供電方式采用AT供電方式時，牽引變電所主變壓器輸出電壓為55kV，經AT(自耦變壓器，變壓比為2:1)向接觸網供電，壹端接接觸網，另壹端接正饋線(簡稱AF線，也在場側，與接觸懸掛同高)，分接頭接鋼軌。AF線和NF線在BT供電模式下的作用是壹樣的，起到了抗幹擾的作用，但是效果比前者要好。此外，AF線下還有壹條保護(PW)線，在接觸網絕緣損壞時起到保護跳閘的作用，還具有抗幹擾和防雷的作用。顯然，AT供電方式的接觸網結構也比較復雜。場側掛有兩組附加導線，AF線電壓與接觸網電壓相等，PW線也有壹定電位(幾百伏左右)，增加了故障概率。當接觸網發生故障，尤其是電桿斷裂時，就更麻煩了，維修恢復難度大，極大地幹擾了運輸。但由於牽引變電所反饋電壓高，距離可擴大壹倍，終端網電壓可適當提高，在電力系統網絡薄弱地區有其優勢。4.直供+回流(DN)供電模式這種供電模式其實就是壹種流線型的直供模式。NF線每隔壹定距離與鐵軌相連，既起到了抗幹擾的作用，又具有PW線的特點。由於沒有電流吸收變壓器，提高了網壓，接觸網結構簡單可靠。近年來得到了廣泛的應用。綜上所述，早期的電氣化鐵路都采用直接供電方式。為了避免和減少對外部環境的電磁幹擾，開發了BT、AT和DN供電模式。從防護效果來看，AT模式優於BT和DN模式，從接觸網的結構性能來看，DN模式最簡單可靠。隨著通信技術的飛速發展和光纜的廣泛應用，通信設施和無線電設備的抗幹擾性能大大增強。考慮到接觸網的運行可靠性對電氣化鐵路的安全運行至關重要，壹般認為DN供電方式是首選。電力系統薄弱的地區，經過經濟技術比較，可采用AT供電方式，盡量少采用或不采用BT供電方式。在我看來，這是我國近30年電氣化鐵路供電方式發展應用的實踐中總結出來的普遍看法，也應該在今後的實踐中得到檢驗，不斷總結和完善。(五)電力機車介紹我國電氣化鐵路使用的電力機車多為可控矽電力機車，因其結構簡單、牽引性能好、運行可靠、維修方便、經濟技術指標高等優點而得到廣泛應用。電力機車工作時，受電弓從接觸網獲得高壓單相交流電能量，經變壓器降壓、整流器整流後，轉換成低壓直流電供牽引電機使用。目前國內電力機車主要為SS(韶山)型，SS1、3、4、6、6B、7、7B型為客貨兩用。近年來，隨著列車的提速和高速鐵路的發展，開發了SS7C、7D、7E、SS8和SS9客運電力機車，以及DJ客運。此外，我國還先後從法國(6Y、6G、8K)、日本(6K)、德國(DJ1)、前蘇聯(8G)引進了電力機車。這裏簡單介紹壹下電氣化鐵路的基本知識。根據鐵道部《關於鄭州至徐州電氣化改造工程初步設計的批復》，鄭州、濟南鐵路局管理的鄭州至徐州電氣化鐵路牽引供電系統采用遠動裝置；濟南局溫莊牽引變電所采用單相變電所，主變壓器為220kV單相牽引變壓器。鄭州局莆田牽引變電所采用三相變電所，主變為110kV三相Y/δ接牽引變壓器；鄭州至徐州間的其他牽引變電所采用三相和兩相變電所，主變壓器為近年新研制的110kV三相V/V牽引變壓器。接觸網采用全補償簡易鏈懸掛(正線)和半補償簡易鏈懸掛(站線)，分相絕緣裝置為錨接式；濟南鐵路局劉莊、北東閘至鄭州鐵路局商丘西、興隆村間站場采用硬梁方案，滿足列車最高時速200km/h的要求；供電模式為DN模式；客運機車是SS9，貨運機車是SS4。主要課程:電工電子技術、機械制圖、機械基礎、C語言程序設計、微機原理、電機驅動基礎、變流技術、機械車輛、牽引電機與電器、機車電子電路、制動機、機車控制與接線、機車牽引與應用、三類設備、城市軌道交通與地鐵、鐵路供電系統。就業方向:畢業生畢業後可在電氣化鐵路、城市軌道交通、電力機車生產企業、壹般廠礦企業的運營、管理、施工部門從事技術和生產工作。就業崗位群:1。從事電氣化鐵路企業電力調度工作。2.從事變配電站、接觸網等部門的生產、運行、維護和管理。3.從事城市軌道交通牽引供電專業的生產經營管理。4.從事鐵路和城市軌道交通牽引供電工程的建設和管理。5.從事電氣化鐵路供電設備的檢修和維護。6.在各電力企業從事建設、運行和維護的高級管理和技術人員。