高铁只接触一根电网,具体是怎么运行的呢?

电的运行一定是有回路 , 这是基本原理 , 永远不会改变 。秉承着这个原理 , 我们再来看高铁的电力网络 。
【高铁只接触一根电网,具体是怎么运行的呢?】高铁上面的电线专业术语叫:接触网 。也就是跟受电弓接触的电线 。

那么一根线的高铁接触网 , 是怎么跟高铁机车实现一个回路的呢?
我们先一步步地来聊接触网 , 避免一上来就聊复杂的看不懂 。
高铁只接触一根电网,具体是怎么运行的呢?

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高铁的接触网

高铁只接触一根电网,具体是怎么运行的呢?

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高铁的接触网与回流线
接下来聊聊几种电气化铁路的供电方式 。(有的不适合高速铁路 , 但是也是电气化铁路发展的一种)
1、直接供电方式
高铁只接触一根电网,具体是怎么运行的呢?

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直接供电方式(TR)
这种也叫TR供电方式 , 直接一根牵引网 , 铁轨作为回流的线路 , 进入到牵引变电所中 。结构简单 , 投资少 , 维护费用低;一部分电流从大地回流 , 对邻近通信线干扰大 。
负荷电流较大的情况下 , 钢轨电位高;对弱电系统的电磁干扰较大 , 需设火花间隙 , 以便可靠保护 。要知道高铁的峰值电流高达1000A-2000A , 这个电流还是相当大的 。
这种高速铁路不是很适合 。可以用于低速的城际铁路 。 (另外说一个题外话 , 虽然这种钢轨电位也不是很高 , 但是在机车路过的时候 , 某一段距离内 , 电位是比较高的 , 当然机车路过的时候 , 也很危险)
这种方式不适合250km/h以上的高铁 。
2、BT吸流变压器供电方式 , 这种就是有回流线的供电方式
高铁只接触一根电网,具体是怎么运行的呢?

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BT吸流变压器供电方式
BT供电的优势和劣势:在接触网和回流线中串接吸流变压器 , 让牵引电流通过电力机车后从回流线返回牵引变电所 。电磁兼容性能好 , 对周围环境影响小 , 钢轨电位低 。但牵引网阻抗大 , 存在半段效应 , 受电弓通过时易产生电弧 。
图中的箭头表示:火车路过的时候 , 电流流动的方式 , 这种非常容易看清楚 , 电流回路的关系 。
这种有回流线的供电方式 , 铁轨会通过电线直接连接到回流线 。
高铁只接触一根电网,具体是怎么运行的呢?

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铁轨的回流线是焊接连接的
并不是每一个立柱都有线路连接铁轨 , 一般会隔一段距离才有一个铁轨连接回流线的接线 , 一般车站居多 。
3、中国高铁常用的都是AT供电方式:也叫自耦式变压器供电方式 。
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自耦式变压器供电方式
这种自耦式变压器的供电方式 , 还是将钢轨作为一个回路 , 同时有一个专门的用于回流的线路 , 这里叫正馈线 。
牵引电流通过电力机车后从正馈线返回 。供电电压提高 , 更能适应大功率负荷的供电 , 功率输送能力强 , 供电距离远 , 可减少牵引变电所数量 , 减少电分相数目 , 机车通过分相中性段短时失电产生的速度和功率损失得到降低; 有效降低对通讯线路的干扰 。
AT供电方式比较适合 , 超远距离 , 超高速机车的接触网 。因此 , 包括日本新干线 , 法国TGV高速都是使用的AT供电方式 。当然这两家也有一些区别 。
高铁只接触一根电网,具体是怎么运行的呢?

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法国与日本的AT供电方式
中国主要采用的是法国形式的AT供电方式 。
4、27.5kv的单相工频交流电火车是怎么利用的?
(1)先通过受电弓 , 连接上面的接触网 。
高铁只接触一根电网,具体是怎么运行的呢?

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受电弓与接触网接触
(2)受电弓将电力传送给逆变器
先进行降压 , 降压到1350V 。
然后进入牵引变流器 , 牵引变流器会将单相50HZ的电 , 整流为直流电(DC 2650V) , 然后直流再逆变成三相交流电 , 三相AC 2066V ,  0~220Hz(牵引变流器就是一个变频器) , 这个时候就可以输入给电机了 。同时输出一路用于照明使用的220v照明电 。


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