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揭秘时速350公里的“复兴号”电从哪里来?

今天(9月21日)起,全国铁路实行新的列车运行图。京沪高铁“复兴号”从今日起正式提速,有7对动车组率先以时速350公里开跑。多家媒体进行了跟踪直播。


公开资料显示,“复兴号”中国标准动车组最高试验时速可达400公里以上。据介绍,这得益于其拥有一整套高端动力系统,靠的是包括牵引电机、牵引变压器、牵引变流器技术在内的牵引传动系统、高压系统等核心技术的整体提升。目前,我国具备自主设计、自主制造动车组核心动力的能力,成为世界上少数全面掌握这一技术的国家之一。

现在,火车跑得快与电密不可分。牵引供电系统送电启动是一项组织性、技术性强,涉及面广的复杂操作。一般来说,火车的电是从哪里来的呢?
高铁如何获取电能
其实高铁的电也是来自大电网。大家可能首先想到的就是线路两旁一根根的电杆和列车头顶密如蛛网的电线。高铁与普通铁路最明显的不同在于,它除了地上一条线(轨道)、还有天上一张网(接触网)。从天上到地下,一套复杂完整的大系统为高铁的运行提供了保证。

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。高铁牵引供电系统包括牵引变电所、架空接触网、回流回路。简单来说就是:牵引变电所给架空接触网提供电能,高速列车将架空接触网的电能取回车内,驱动变频电机使列车运转。

那么,高铁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制式,牵引供电为电力系统的一级负荷。德国高铁电网独立于德国国家电网。我国的电气化铁路选择了25千伏单相工频(50赫兹)交流供电制式。
高铁运行要消耗多少电能?

事实上,高铁可谓是最为省电的交通工具之一。专家介绍,高铁具有能耗低、无污染、载客量大、动力/重量比大等特点,是节能环保的交通工具。以京沪高铁为例,列车时速300公里运行时,人均百公里能耗仅为3.64度电,相当于客运飞机的十二分之一,小轿车的八分之一、中型客车的三分之一。京沪高铁全长1318公里,这样算下来,京沪一次旅行人均能耗约为48度电。
高铁牵引供电系统的组成


首先是高铁的动脉——接触网。接触网由许多金属导线组成,铁路有多长,接触网就有多长,它担负着向机车组直接输送电能的使命,所以也被人们比喻为电气化铁路的“大动脉”。

接触网是在露天设置,不但受到各种气象条件的影响,而且还受到电力机车行走时带来的动作用力,加上接触网又无法设置备用的条件,所以接触网的工作环境非常恶劣。

高铁列车车顶上那个像大辫子一样,从列车车顶伸上去的折叠装置,称为受电弓,是列车从接触线获得电能的机构。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。受电弓/接触网(简称弓网系统)良好的服役性能是保证高速列车可靠、安全运行的基本条件。

高铁的“心脏”是牵引变电所。它的主要任务是为架空接触网提供电能,将电网送来的三相高压电变换成适合。电力机车使用的单相交流电。除此而外,它还起着供电保护、测量、控制电气设备提高供电质量,降低电力牵引负荷对公共电网影响的作用。为确保牵引供电万无一失,牵引供电系统都采用“双备份”模式,两套设备通过切换装置可以互为备用并随时处于“热备”状态,以备不时之需。

牵引变电站平均数十公里一座。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”。铁路供电是按照“供电段”来进行划分的。列车经过两个变电站的“供电段”时,为保证供电安全,各供电支之间并非直接连接,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。