牽引供電系統
說起電氣化鐵路,大家可能首先想到的就是線路兩旁一根根的線桿和列車頭頂密如蛛網的電線吧。沒錯電氣化鐵路與普通鐵路最明顯的不同在于,它除了地上一條線(軌道)、還有天上一張網(接觸網),是一種立體化的線路。
電力機車所需的電能來自發電廠由輸電線路、變電裝置、牽引用電網絡、回流電路等組成的供用電系統供應。世界各國采用的供電制式各不相同,我國的電氣化鐵路選擇了25千伏單相工頻(50赫茲)交流供電制式。這種供電制式與工業生產所使用電流頻率簡稱工頻相同能使牽引動力獲得最佳效果。從天上到地下,一套復雜完整的大系統為電氣化列車的運行提供了保證。
電氣化鐵路的心臟——牽引變電所
牽引變電所是牽引供電系統的心臟,它的主要任務是將國家電力系統送來的三相高壓電變換成適合電力機車使用的單相交流電。牽引變電所從國家電網引入220千伏或110千伏三相交流電將三相電轉換為適合電氣列車使用的單相交流27.5千伏電源并送上接觸網。除此而外,它還起著供電保護、測量、控制電氣設備提高供電質量,降低電力牽引負荷對公共電網影響的作用。為確保牽引供電萬無一失,牽引供電系統都采用“雙備份”模式,兩套設備通過切換裝置可以互為備用并隨時處于“戰備” 狀態,以備不時之需。 通常將變電所設備分為一次設備和二次設備,一次設備是指接觸高電壓的電氣設備,如牽引變壓器、高壓斷路器、高壓隔離開關、高壓(電壓和電流)互感器、輸電線路、母線、避雷器等,它們主要完成電能變換、輸送、分配等功能。二次設備則主要是控制、監視、保護設備。隨著科技的發展,二次設備更加的集成化和智能化,形成了牽引變電所自動化系統為牽引變電所的遠動控制提供了可能。
電氣化鐵路的動脈——接觸網
當我們乘坐在電氣化鐵路的旅客列車上出行時,會看到路基兩旁有一根根電桿豎立著頂端安裝有單臂結構裝置伸向線路側上方且懸掛有電線,并將其固定在距軌道面一定高度的地方,在股道多的車站或編組站,懸掛結構及各種線網多如蛛網。這就是電氣化鐵路牽引供電系統的主要供電設備——接觸網。
接觸網是在露天設置,不但受到各種氣象條件的影響,而且還受到電力機車行走時帶來的動作用力,加上接觸網又無法設置備用的條件,所以接觸網的工作環境條件非常惡劣。為了保證電氣化鐵路可靠安全運營,接觸網的結構必須經久耐用,這就決定了對接觸網要有特殊的結構。