《交流电气化铁道牵引供电系统 第5版》谭秀炳编著|(epub+azw3+mobi+pdf)电子书下载

图书名称：《交流电气化铁道牵引供电系统 第5版》

【作　者】谭秀炳编著

【页 数】 299

【出版社】 成都：西南交通大学出版社 , 2021.01

【ISBN号】978-7-5643-7715-1

【价 格】59.00

【分 类】电气化铁道-牵引装置-供电系统-高等学校-教材

【参考文献】 谭秀炳编著. 交流电气化铁道牵引供电系统 第5版. 成都：西南交通大学出版社, 2021.01.

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图书目录：

《交流电气化铁道牵引供电系统 第5版》内容提要：

《交流电气化铁道牵引供电系统 第5版》内容试读

绪

论

一、电气化铁路的组成

铁路的牵引动力设备是机车。从我国铁路发展历史来看，实际使用的机车有蒸汽机车、内燃机车和电力机车三种。与此对应的铁路牵引方式也有蒸汽牵引、内燃牵引和电力牵引三种。所谓电力牵引，就是由外电源供给动力车电能的牵引方式。采用电力牵引的铁路称为电气化铁路。

作为电气化铁路牵引动力的电力机车，本身不带能源。它必须从外部电源和牵引供电系统获得电能，电能经过变换后，输送到牵引电动机，使牵引电动机旋转来驱动车轮转动进而牵引列车运行。因此，电气化铁路除了一般的铁路线路、车站、通信、信号等设施外，还包括特殊的牵引供电系统、电力机车以及相应的运行、维修和管理单位供电段、电力机务段、供电调度及其主管部门等。

二、我国电气化铁路发展概况

1.确定电流制与额定电压

我国电气化铁路是从20世纪50年代初开始筹划的。当时，主要是讨论采用什么样的电流制与多高的额定电压。经过反复研究论证，结合国内外情况，确定我国电气化铁路采用工频单相25kV交流制。这种电流制与额定电压在技术上、经济上都有很大的优越性，在世界各国电气化铁路建设中，已得到了广泛的应用。本教材的内容就是针对工频单相25kV交流制电气化铁路而言的。

2.电气化铁路线路和里程

我国第一条电气化铁路宝成线的宝鸡一凤州段，93km,1958年开工，1960年建成，1961年8月15日正式投入运营。从此，揭开了我国电气化铁路的序幕。

1969一1977年，宝成线的凤州一成都段、阳安线（阳平关一安康）两条电气化铁路建成投入运营，共计约940km。

1980一1990年，有石太线（石家庄一太原)、襄渝线的襄樊一达县段、京包线的丰台一大同段、成渝线（成都东一重庆西）、京秦线（丰台西一山海关）、太焦线的长治北一月山段、陇海线的郑州一兰州西段、京广线的郴州一韶关段、大秦线的韩家岭一大石庄段、湘黔线的贵阳南一大龙段、鹰厦线的来舟一漳平段、北同蒲线（太原北一平旺）、贵昆线（贵阳南一昆明)等十几条（段）电气化铁路建成投入运营，共计约5940km,是1958一1961年的63倍多，是1969一1977年的6倍多。

1991一2000年，有川黔线（珞璜一贵阳南)、大秦线的大石庄一秦皇岛段、鹰厦线的鹰潭来舟段与漳平一厦门段、京广线的北京西一武昌南段与孟庙一平顶山段、湘黔线的大龙一株洲段、兰新线的兰州西一武威南段、宝中线（虢镇一迎水桥）、包兰线的石嘴山一兰州东段、干塘一武威南段、.侯月线（侯马一月山）、焦枝线的济源一关林段、襄渝线的达县一重庆西段、南昆线（南宁一昆明南）、广深线（广州东一深圳）、成昆线（成都东一昆明东）、西康线（窑村一安康东)、外福线（外洋一福州）、大准线的大同东一薛家湾段、神朔线（神池南一朔州）等二

十几条（段）电气化铁路建成投入运营，共计约7800km。其中，“八五”末（约9980km)比“七五”末（约6970km)增加约43%，“九五”末又比“八五”末增加约48%

2001一2005年，'即“十五”期间，有武广线（武昌一广州）的武昌一郴州段和韶关一广州段、哈大线（哈尔滨一大连）、朔黄线（朔州一黄骅）的神池南一黄骅段、娄六双线（娄底一六盘水)、宝兰双线（宝鸡一兰州东）、西安南京铁路的西安一信阳段、秦沈客运专线（秦皇岛一沈阳)、内昆线（内江一昆明）的内江一宜宾段和安边一梅花山段、水柏线（六盘水一柏果)、沟海线（沟帮子一海城）等十几条（段）电气化铁路建成投入运营，共计约5280km,比“九五”末增加约35.7%。

国发〔2005〕21号《国务院关于做好节约型社会近期重点工作的通知》要求加快发展电气化铁路，实现以电代油。截至2008年10月，我国电气化铁路兴建五十周年，电气化铁路总里程达26000km,电气化率达32.7%。

2008一2015年，“四纵四横”高速铁路主骨架基本建成。“四纵”客运专线已开通运营北京一上海、北京一广州、北京一哈尔滨（大连）、上海一杭州一宁波一福州一深圳等；“四横”客运专线已开通运营青岛一济南、石家庄一太原、郑州一西安一宝鸡、南京一合肥一武汉重庆一成都、杭州一南昌一长沙一贵阳等。此外，还相继开通运营太原一西安、兰州一西宁一乌鲁木齐、合肥一福州、哈尔滨一齐齐哈尔、贵阳一广州、盘锦一营口、沈阳一丹东、吉林一图们一珲春等高速铁路，以及北京一天津等一批城际客运专线。到“十二五”末，全国铁路营业里程达到121000km,居世界第二位；其中，高速铁路运营里程超过19000km,居世界第一位，占世界高速铁路总里程的60%以上。

2016年及以后，加快建设济南一石家庄、徐州一郑州、宝鸡一兰州、贵阳一昆明、北京一沈阳、西安一成都、重庆一贵阳、重庆一万州、杭州一黄山、南昌一吉安一赣州、哈尔滨一牡丹江、商丘一合肥一杭州等高速铁路。2016年内，上述徐州一郑州、贵阳一昆明等高速铁路已开通运营。

国家铁路局2014年12月1日发布的《高速铁路设计规范》第3·2·3条规定：“高速铁路应按双线电气化铁路设计，正线应按双方向行车设计。”国家“十三五”规划纲要，2016年6月国务院通过、7月国家发展和改革委员会、交通运输部和铁路总公司印发的《中长期铁路网规划》，要求在“四纵四横”主骨架基础上，逐步形成以“八纵八横”主通道为骨架、区域连接线衔接、城际铁路补充的高速铁路网。“八纵”主通道是：大连一沈阳一天津一青岛上海一杭州一深圳一湛江；北京一上海一福州；北京一深圳；哈尔滨一香港；呼和浩特一南宁；呼和浩特一三亚；银川一福州；西安一昆明。“八横”主通道是：北京一兰州：青岛一银川；连云港一兰州一乌鲁木齐；上海一成都（拉萨）：上海一昆明；重庆一厦门：广州一成都：广州一昆明。还要求既有线普速铁路电气化25000km;当然，新建线普速铁路也有一部分要电气化。到2020年，铁路网规模达到150000km,电气化率达到60%，其中高速铁路30000km

2

到2025年，铁路网规模达到175000km左右，其中高速铁路38000km左右。展望到2030年，远期铁路网规模将达到200000km左右，其中高速铁路45000km左右。

3.牵引供电系统设施的发展

牵引网向电力机车供电的方式，除了直接供电方式外，相继采用了BT供电方式、AT供

电方式和带架空回流线的直接供电方式。

牵引变电所主变压器的联结形式，除了YN11三相联结外，相继采用了单相、单相Vv、斯科特、YN11d1三相联结、YNv联结阻抗匹配平衡变压器、非阻抗匹配YNY联结平衡变压器、YNY联结平衡变压器、三相不等容量YNd11联结牵引变压器和三相Vv联结牵引变压器等。

在断路器方面，早期采用多油、少油断路器，相继采用了六氟化硫断路器和真空断路器。在断路器操动机构方面，早期采用电磁操动机构，相继采用了液压机构和弹簧机构等。

在继电保护方面，早期采用机电型（电磁型、感应型），相继采用了晶体管型和集成电路型继电保护。进入21世纪，已广泛采用微型计算机继电保护和综合自动化系统。

在接触网悬挂方式方面，有半补偿链形悬挂、全补偿简单链形悬挂、全补偿弹性链形悬挂和简单悬挂、补偿弹性简单悬挂等。接触线方面，除了曾经采用较多的铜接触线、钢铝接触线和铝包钢接触线外，还有钢芯铝合金复合接触线、热处理铝镁硅稀土合金接触线等。进入21世纪，铜合金接触线与铜合金绞线承力索的应用已经相当广泛。

在调度方式方面，除了早期采用电话调度外，已经普遍采用了微型计算机远动调度在检测技术方面，已有了接触网自动检测车、牵引网短路参数微机测试仪、牵引变压器直接测温装置和牵引变电所电气设备程控试验装置等。

4.电力机车的发展

我国铁路电力机车除了少量是进口的以外，大部分是使用国产机车。韶山S$型交一直型

电力机车研制了1~9型（连续），主要批量生产的是1（2014年9月已退役)、3、4、7~9

型。其中，SS4型货运机车应用了晶闸管电子技术，实现了无级调速，并将6轴改为8轴，机

车功率达到6400kW;SSg和SSg型客运机车最高速度都提高到170km/h,已初步满足牵引重载货运、大编组客运列车，进行快速或准高速运输。而且，从“八五”开始，已进行新型交一直一交型电力机车的研制开发，它具有功率因数高，谐波电流含量小，牵引性能好，牵引电动机质量轻、体积小、功率大等许多优点。2000年以来，我国机车车辆制造能力有了新的进展，如交一直一交型电力机车和动车组研制成功并正式投入运用；我国自主设计制造的运行最高速度达200km/h,300km/h和350km/h的动车组等就是实例。

综上所述，我国的电气化铁路发展方兴未艾，前景美好。

三、电气化铁路的优越性及存在的问题

1.电气化铁路的优越性

(1)拉得多，跑得快，运输能力大

可满足重载、高速、大运量的铁路干线和大陡坡、长隧道的山区铁路运输的需要。

首先，就蒸汽、内燃、电力三种牵引方式的运输能力进行比较，如表01所示。

表0.1蒸汽、内燃、电力三种牵引方式的比较

运输能力/(104t/a)

限制坡度

单线

双线

牵引方式

半自动闭塞

自动闭塞

电力牵引

2700

6200

6%0

内燃牵引

2000

5600

蒸汽牵引

1400

3600

电力牵引

1400

3400

12%0

内燃牵引

900

3200

蒸汽牵引

700

1970

再以我国第一条电气化铁路一宝凤段为例，以其电气化开通前后的运输能力进行比较，如表0.2所示（该区段限制坡度为30%）。

表02宝凤段电气化开通前后比较

项目

电气化前（蒸汽牵引）

电气化后（电力牵引）

牵引定数/（吨/列）】

960

2400

行车速度/(km/h)

20

50

年运量/(10t/a)

250

1300

(2)节约能源消耗，综合利用能源

蒸汽牵引要燃烧优质煤，其总功效（做功效率）一般约为6%。内燃牵引要以价格较高的柴油为燃料，其总功效约为25%。电力牵引从现代化的电力系统取得电能，如果是火力发电，电力牵引的总功效也可达到25%：如果是水力发电，电力牵引的总功效高达60%：如果按火力、水力发电综合考虑，电力牵引的总功效约为30%。水力发电占的比例越大，电力牵引的总功效越高。

由于电力牵引是从电力系统取得电能，而电力系统可综合利用水力、风力、煤炭（包括劣质煤)、重油、天然气、原子能（也叫核能）等各种能源发电，所以电力牵引可以综合利用各种能源，达到经济合理地使用国家能源的目的。

(3)经济效益好

首先，电力牵引的上述两个优点，必然能产生好的经济效益，大大降低运输成本。而且电力机车不需添加燃料，速度快，宜跑长交路，从而减少了检修基地、机器设备和人员；电力机车功率大，拉得多，跑得快，周转时间短，减少了机车运用台数；电力机车可实现电气制动，在长而大的下坡道上，可减少机车和车辆的闸瓦磨耗，节省大量金属；电力机车的电机和电器等运行可靠，检修周期长、次数少等，这些都能促使运输成本大大降低。不仅如此，

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电力牵引基建投资回收期也短，运量越大的线路越显著。例如，单线区段，如果年运量为1000万吨，基建投资回收期约10年；如果年运量达1500万吨，回收期约8年；双线区段，如果年运量为4000万吨，则回收期约4年。

(4)对环境无污染，劳动条件好，有利于实现环保运输

蒸汽机车在运行中会排出大量煤烟，其中的一氧化碳、二氧化碳和散发的高温气体对人身体危害很大。内燃机车运行时，排出的油烟中含有丙烯醛、甲醛、氮氧化物、一氧化碳等有害物质，对人身体也有危害。这些危害，在山区、多隧道的铁路上更加明显。

电力机车运行时，不会产生上述有害气体。对环境无污染，铁路乘务人员劳动条件好，旅客比较舒服，铁路沿线居民不受煤烟、油烟之害，有利于实现环保运输。不仅如此，而且电力机车启动稳、加速快，既能使旅客舒服，又能缩短旅行时间。特别是采用先进的无级调速装置，使调速更平稳。电力机车运行在长而大的下坡道上实行电气制动时，既可提高列车下坡速度，又可使制动平稳，改善运行状态。电力机车的采用不仅减少乘务员人数，而且使他们的工作条件大为改善。

(5)有利于铁路沿线实现电气化，促进工农业发展

因为牵引供电系统除了主要向电力机车供电以外，还可以解决无地方电源地区的铁路其他用电，以及铁路沿线的城镇、乡村小量用电。

由上所述，除了知道电气化铁路的优越性以外，还可知蒸汽机车不能适应我国铁路运输和国民经济发展的需要。所以，蒸汽机车从20世纪60年代初开始逐渐被淘汰，到21世纪“十

五”末已经被淘汰

2.电气化铁路存在的问题

在介绍电气化铁路的优越性的同时，也要指出它存在的下列问题：

①对给电气化铁路牵引负荷供电的电力系统造成负序电流和（在使用交一直型电力机车情况下)高次谐波含量增大、功率因数降低等不良影响；

②对沿电气化铁路邻近的通信光缆或电缆[简称光（电）缆]线路、油气管道与油气库等有一定的电磁干扰；

③基建投资比蒸汽牵引和内燃牵引大：

④接触网检修需要“天窗”时间。

显然，第③、第④两个问题可利用其基建投资回收期短和运输能力大的优点得到弥补。对于第①、第②方面的问题，也已研究出行之有效的对策。

四、本学科的研究对象

“交流电气化铁道牵引供电系统”是电气工程及其自动化专业（铁道牵引电气化与自动化方向)的必修专业课程之一。它是学习电气化铁道总体供电方案设计知识和技能的课程。它主要研究解决电气化铁道设计和运营中的重大技术和经济问题，即研究交流电气化铁道牵引供电系统的结构、基本原理、分析方法和供电计算全过程，以及在输送电能过程中所产生的影响与相应的对策，并给出决定最重要的电气与经济参数的方法。内容包括电力系统、牵引变电所和牵引网的结构原理，电力机车（动车组)的相关知识，牵引变电所容量计算和选择，

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···试读结束···