1998年德国高铁事故 德国高铁事故分析


一、高铁列车的动力来源是交流电还是直流电?
各国高铁基本采用交流电作为高铁列车的牵引网络的电流制式 。

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二、高速列车如何获取电能作为动力?
从电路角度来看,高铁采取AT(自耦变压器)供电方式 。
高铁能够跑起来,依靠的是牵引供电系统给高速列车提供电力 。
牵引供电为电力系统的一级负荷,但德国是例外,德国高铁电网有独立于德国国家电网 。
因此,高铁牵引供电系统包括架空接触网、牵引变电所、回流回路 。如图所示:

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▲电力系统与牵引供电系统
一句话简述就是:
牵引变电所给架空接触线提供电能,高速列车将架空接触线的电能取回车内,驱动变频电机使列车运转 。
下面分三点详细解释这三个分句 。
2.1牵引变电所
牵引变电所为架空接触网提供电能 。典型的架空接触网如下图所示 。

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▲典型的架空接触网
架空接触网的末端是牵引变电站,平均数十千米/座 。每个变电站伸出两个供电支,提供不同相的交流电,这就是“供电段” 。
据此可认为,铁路供电是按照“供电段”来进行划分的 。

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▲供电段运行模式
列车经过两个变电站的“供电段”时,先后通过A1-B1-A2-B2四个供电支 。为保证供电安全,各供电支之间并非直接连结,而是存在确保电气绝缘(隔离)的结构或设计,因此各供电支之间不会短路 。
列车从一相运行到另一相这个过程,叫做列车的过分相 。电分相是线路上极短的一个区域,列车运行过程中,过分相瞬时完成 。
因此,牵引变电所给架空接触网供能的过程可以简述为:
牵引变电所给各供电支提供电能,列车接受供电支的电能以维持运动,不断完成过分相-受流的循环(供电段)的同时向前运行 。
2.2架空接触网及弓网系统
受电弓与架空接触网合称受电弓-接触网系统,简称弓网系统 。上文多次提到的架空接触网,是弓网系统的一部分 。
弓网系统是牵引供电系统中的固定/移动设备结合点 。换个通俗的说法,列车运行过程中,牵引系统从变电站一直到接触网都是静止的,而从受电弓部分开始,整个高速列车,都是运动的 。

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▲弓网系统在高速列车牵引供电系统中的位置

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▲弓网系统近照
可以看到弓网系统的大致结构 。列车车顶伸上去的折叠装置,就是受电弓;与受电弓直接接触的那条线,就是接触线,接触线是架空接触网的一部分 。高速列车通过受电弓将架空接触线上的电能取回车内 。
2.3列车驱动与变频电机
PWM变频电机通过弓网系统获取电能,以此驱动列车运转 。
接触网上的高压交流电,通过变压器降压和四象限整流器转换成直流电,在经过逆变器降至六点转换成可调压调频的交流电,输入三相异步/同步牵引电动机,通过传动系统带动车轮运行 。

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▲高铁轮轨系统外观

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