电气化铁路

电气化铁路概述电气化铁路电气化铁路及其特点电气化铁路主要指电力机车牵引的铁路。电力机车不带能源装置，它所需要的能源由外部供给。比内燃机车增加一套牵引供电系统（牵引变电所、接触网、继电保护装置）。电气化铁路供电110KV25KV发电厂变电所接触网电力机车电气化铁路发展简史1879年，德国西门子和哈斯克公司修建了世界上第一条电气化铁路，试制成功第一台电力机车；到目前，已有131年的历史。世界上拥有万公里以上电气化铁路的国家有俄罗斯、法国、日本、意大利、波兰、南非、印度、中国。俄罗斯，电气化发展最快，里程最多，37000公里瑞士，电气化率最高，99.5%1961年8月115日，我国建成第一条电气化铁路，至1998年，我国电气化铁路达13000公里，电气化率22%。中国电气化铁路发展历程从1961年8月15日建成宝鸡-凤州第一条电气化铁路至今，已有近50年的发展历史。经历了10年起步、10年徘徊、20多年发展的曲折前进之路，进入了现在快速发展的状态。中国电气化铁路发展主要分为四个阶段。60年代起步自1961年8月建成宝凤段91km电气化铁路，至1969年10月广元—马角坝100km电气化铁路通车为止，60年代共建成电气化铁路191km。起步阶段建成的电气化铁路虽少，但对我国电气化铁路的发展起着十分重要的作用，培养了电气化铁路的建设和管理人才、积累了宝贵的经验、为中国电气化铁路的发展奠定了坚实的基础。70年代徘徊70年代，我国牵引动力改革的技术政策存在争议，在牵引动力发展上，以电力牵引为主还是以内燃牵引为主，决策者举棋不定，致使电气化铁路的发展处于徘徊阶段。10年间，共修建电气化铁路834km，从数字上看，比起步阶段多了许多，但与和当时中国情况相似的前苏联相比，差距很大。这10年，苏联修建了电气化铁路19400km，发展速度比中国快20多倍。80～90年代发展1983年，我国正式公布《铁路技术政策》，确定“内电并举，以电为主”的牵引动力发展方向。到上世纪末，电力机车已占铁路牵引动力的主导地位。自1981年～1990年的十年间共建电气化铁路5907km，相当于前20年修建里程的5.7倍。1991年～快速普及40多年来，中国的电气化铁路发展经历的从“山上”到“山下”、从一般干线到繁忙干线的发展历程。截止1999年底，中国已拥有31条电气化铁路，总里程达到13796.96km，其中双线电气化铁路5561.7km，约占铁路营业总里程的23%，承担着中国铁路总运输量的30%以上。截止到2006年，电气化铁路总里程已达到23000km，到2010年达到26000km，我国四大繁忙干线京哈、京沪、京广、陇海全部实现电气化；西南、西北、华北、华南、华东、华中六个大区联网。电气化铁路的优点一、能多拉快跑，提高运输能力。由于电力机车功率大、速度快，因而能提高牵引吨数，缩短运行时间，从而可以大幅度提高运输能力。二、能综合利用资源，降低燃料消耗。由于电力机车的能源可以来自多方面，因而可以综合利用资源，即是在纯火力发电的情况下，电力机车总效率也可达25%左右，为蒸汽机车的四倍多。三、能降低运输成本，提高劳动生产率。电力机车构造简单，牵引电动机和电气设备工作稳定可靠，机车检修周期长，维修量少，可以减少维修费用和维修人员。电力机车不需要添煤、加水和加油，整备作业少，宜长交路行驶，因而可以少设机务段，乘务人员和运用机车台数相应减少。这样就降低了运输成本，提高了劳动生产率。四、能改善劳动条件，不污染环境。由于电力机车没有煤烟，使机车乘务员不受有害气体侵害，同时也对沿线的环境不产生污染。电气化铁路的组成电气化铁路牵引变电所接触网电力机车牵引变电所接触网电力机车牵引变电所牵引变电所是牵引供电系统的重要设备，它的任务是将电力系统三相电压降低，同时以单相方式馈出。降低电压由牵引变压器来实现，将三相变为单相通过变电所的电气接线来实现。牵引变电所的主要设备牵引变压器：牵引变压器的作用是将高压110kV(或220kV)变成27.5kV的电能。高压开关设备：在正常情况下操作高压开关切断或接通电路；在短路情况下，继电保护装置作用于高压开关自动切除故障。互感器：对高电压、大电流进行间接测量；供给牵引变电所、保护装置的工作电压或电流。控制、监视与信号系统(二次回路)：正确反映一次系统的工作状态，控制一次系统的运行操作。自用电系统：向牵引变电所内照明供电回流接地和防雷装置：为预防雷害，安装避雷针、避雷器等。电容补偿装置：电力牵引供电系统的功率因数较低，需进行功率补偿。接触网接触网是沿铁路沿线架设的特殊电力线路，受电弓通过与之滑动摩擦接触而授流，取得电能。接触网结构承力索吊弦悬式绝缘子软横跨承力索接触网导线BT回流线张力补偿器坠坨棒式绝缘子预应力钢筋混凝土支柱拉杆腕臂定位器接触网悬挂类型接触悬挂分为简单悬挂和链形悬挂两类。一、简单悬挂将接触导线直接固定在支持装置上的悬挂称为简单悬挂。这种悬挂方式较为简单，要求支柱高度和容量较小，施工、维修方便，造价低。但驰度较大，弹性不均匀，稳定性差。二、链形悬挂链形悬挂是接触线通过吊弦(或辅助索)悬挂在承力索上的悬挂方式。链形悬挂具有弛度变化小、弹性均匀、稳定性好等优点。但也存在着结构复杂、投资大、施工和维修量大的问题。链形悬挂根据悬挂链数分为单链形和双链形悬挂；根据张力的补偿方式可分为无补偿、半补偿和全补偿链形悬挂；根据悬挂点处吊弦形式可分为简单链形悬挂和弹性链形悬挂；根据承力索和接触线的相对位置分为直链形、半斜链形和斜链形悬挂。弹性链型悬挂示例接触网的供电分段为了保证安全供电和灵活运用，接触网在结构上设有供电分段。在牵引变电所和分区亭所在地的接触网设置的分相绝缘装置为分相电分段；在同一供电臂内设置的电分段为同相电分段，如区间和站场之间（纵向），站场内的货物线、装卸线、段管线,枢纽内场与场之间等（横向）。同相电分段的结构为四跨锚段关节，或采用分段绝缘器+三跨锚段关节结构。分相电分段的结构，早期为八跨（两个四跨迭加）锚段关节式，后来为分相绝缘器+三跨锚段关节所代替。近年来，随着列车速度的不断提高，锚段关节式分相结构由于其弹性好、硬点小，受电弓过渡平滑等优点，在提速区段和高速区段又逐步采用。电分段示意图接触网供电方式单边供电：供电臂只从一端的变电所取得电流的供电方式。双边供电：供电臂从两端相邻的变电所取得电流的供电方式。越区供电是当某一牵引变电所因故障不能正常供电时，故障变电所担负的供电臂，经开关设备成分区亭同相邻的供电臂复线区段的供电情况与上述类同，但牵引变电所馈出线有四条，分别向两侧上、下行接触网供电。牵引变电所同一侧上、下行实现并联供电，提高供电臂末端电压。越区供电时，通牵引供电方式牵引网供电方式主要有直接供电、BT供电、带回流线的直接供电和AT供电四种方式。直接供电方式：它以接触网为火线，以钢轨为回流导线。牵引网阻抗小、电压质量好、能耗小、投资省等优点。但对邻近通信线路干扰大。BT供电方式：沿线路架设一条回流线，每隔一定距离在接触网和回流线内串联接入吸流变压器，使回流由回流线返回牵引变电所。减轻了对邻近通信线路的干扰。但牵引网阻抗大、能耗大、造价较高。带回流线的直接供电方式：这种供电方式就是保留“BT”供电方式中增加的回流线，而把吸流变压器取消掉。回流电流一部分经回流线，一部分经钢轨和大地返回牵引变电所。这种供电方式阻抗低、供电性能好、造价低。但防干扰性能差。AT供电方式：沿线路架设一条正馈线，每隔一定距离在接触网与正馈线之间并联接入自耦变压器，其中性点与钢轨相接。这种供电方式阻抗小，供电距离长，防干扰效果好。但造价高，结构复杂。电力机车功率大、过载能力强、牵引力大、速度快、整备作业时间短、维修量少、运营费用低、便于实现多机牵引、能采用再生制动以及节约能量。使用电力机车牵引车列，可以提高列车运行速度和承载重量，从而大幅度地提高铁路的运输能力和通过能力。电力机车起动加速快，爬坡能力强，工作不受严寒的影响，运行时没有煤烟，对环境污染小。此外，电力旅客列车，可为客车空气调节和电热取暖提供便利条件。电力机车主要结构主电路辅助电路控制电路电气部分控制气路辅助气路制动机气路空气管路系统转向架支承装置车钩缓冲器部分车体机械部分电力机车电力机车工作原理接触网单相交流电机车主变压器降压桥式整流牵引电动机走行部电力机车操纵注意事项（1）通过分相绝缘器（八跨）时，严禁升双弓，并按规定“断”“合”主断路器（2）通过分相绝缘器（八跨）时，严禁带负荷（旅客列车）断开主断路器，货物列车在长达上坡道设有分相绝缘器时，若列车速度较低时，允许带低级位断电。（3）遇接触网故障或临时升、降弓信号时，要及时升起、降下受电弓。（4）接触网临时停电时，要迅速断开主断路器，降下受电弓，就地停（5）站内停车时间较长时，严禁关闭劈相机、压缩机。（6）站内调车作业时，应注意接触网终点标，距接触网终点标应有10米的安全距离，当站外有分相绝缘器出站调车时，要加强了望，注意操纵，防止机车进入无电区。（7）当列车在区间发生网弓事故或机车车顶电器部件故障时，应立即停车。向列车调度、电调汇报，申请办理停电，升弓验电，关好接地线，方可登上机车车顶进行处理。处理完毕后；检查——撤除接地线——申请送电——恢复运行。（8）电力机车重联运行时，前位机车乘务员要按规定鸣示升降弓信号，重联机车乘务员要及时降下或升起受电弓并鸣笛回示。我国几种主型电力机车韶山11968年，试制。1969年开始批量生产，到1988年止，共生产826台。机车持续功率3780kW，最大速度90km/h，车长19400mm，轴式C0-C0，电流制为单相工频交流。用途：客货两用轴式：Co-Co传动方式：交—直传动持续速度：43km/h持续牵引力：301.1kN最高速度：90km/h最大牵引力：343.2kN整备重量：138t累计产量：819首台投产年代：1968.4我国几种主型电力机车韶山3株洲电力机车工厂1978年设计试制的大功率电力机车。1989年开始批量生产至今。该车采用大功率硅整流管和晶闸管组成的不等分三段桥式全波整流电路，晶闸管相控平滑调压和补偿绕组的脉冲串励四极牵引电动机。用途：客货两用轴式：Co-Co传动方式：交—直传动持续功率：4350kW持续速度：48km/h持续牵引力：337.14kN最高速度：100km/h最大牵引力：450.8kN整备重量：138t累计产量：677（截止于2003.3）首台投产年代：1979.3首台投产年代：1979.3我国几种主型电力机车韶山4改机车由各自独立的又互相联系的两节车组成，每一节车均为一完整的系统。电路采用三段不等分半控调压整流电路。采用转向架独立供电方式，每台转向架有相应独立的相控式主整流器，可提高粘着利用。电制动采用加馈制动，机车功率持续6400kW，最大速度100km/h，车长2×15200mm，轴式2（B0-B0），电流制为单相工频交流。用途：干线货运轴式：2(Bo-Bo)传动方式：交—直传动持续功率：2×3200kW持续速度：51.5km/h持续牵引力：450kN最高速度：100km/h最大牵引力：628kN整备重量：2×92t首台投产年代：1993.9我国几种主型电力机车轴式C0-C0机车车体长度20800mm机车整备重量126t机车功率(持续制)4800kW机车额定牵引力(持续制、轮箍半磨耗)171kN机车起动牵引力245kN机车额定速度(持续制，半磨耗)96km/h最高速度170km/h恒功率速度范围(机车在牵引工况下)96～160km/h制动方式加馈电阻制动韶山7E我国几种主型电力机车额定功率最大功率额定电压最高电压额定电流最大电流额定转速800kW900kW990V1100V870A1305A1081r/min用途轴式网压持续功率最大功率持续牵引力起动牵引力持续速度最大速度悬挂方式制动方式电制动功率机车整备重量轴荷重车钩中心距轨距干线客运Co-Co25kV,50Hz4800kW5400kW169kN286kN99km/