涨知识！高铁跑起来需要几节5号电池？

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涨知识！高铁跑起来需要几节5号电池？

2019 年 7 月 21 日 材料科学与工程

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复兴号&和谐号跑辣么快

到底烧油还是烧电？

抢答的同学请坐下

正

确

答

案

应

该

是

高！压！电！

高压电有多“高”？

★ 普通5号和7号电池电压为1.5伏

★ 人体安全电压为36伏

★ 普通民用电电压为220伏

★ 高铁供电电压为27.5千伏

注意！是！千！伏！

在我国电气化铁路中，使用的正是工频（50赫兹）25（27.5）千伏单相交流电，这种单相、25（27.5）千伏的交流电是由牵引变电所将电网输的电转变而来。

高铁的电具体怎么过来的？

不管是高铁供电，还是普通居民供电，电都是由公共电网提供。高铁是供电公司一类特殊的客户；普通居民供电由供电公司进行输电与配电。对于高铁而言，电厂发电后通过输电线路送到牵引变电站（这里是铁路资产哦，由铁路相关部门运行的），再通过接触网将电供给铁路。下面这张图会帮你很好地理解。

动车组牵引供电系统一般包括：牵引变电所（站）、接触网、回流回路。（好像听着很专业的样子，不过不要担心了，看图↓）

接触网上的高压电

是怎样“跑”到列车上的？

钢轨有多长，接触网就有多长，在地面奔跑的动车组与接触网总是遥遥相望，为了实现它们两个的亲密接触，受电弓便成为了车与网之间的“红娘”。

受电弓长得有点像游乐场碰碰车的天线，通过与接触网导线之间的接触，将电流引导到动车组上，从而牵引列车前行。升起时，可与接触网导线接触，降下时平卧在车顶上，而受电弓是否升降是根据列车运行需要和配置要求来确定的。

这个小家伙看似柔弱，但却能承受住27.5千伏的高压电！受电弓从接触网上获取25千伏（接触网电压一般电压为25千伏，5分钟内瞬间电压为27.5千伏）单向工频交流电，经主断路器传递给牵引变压器，经整流器转为中间直流电路，经逆变器，将直流电逆变为三相交流电，供给三相异步牵引电动机，这样机车就跑了。

过程：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。

高铁轮轨系统外观

高铁变频电机及其传动系统示意图

高铁转向架外观实物图

受电弓只有一根线，怎么供电呢？

直流电有正极和负极，交流电有火线和零线，都是两根线，可受电弓上只有一条线呐，怎么供电的？

铁轨上方的线有两根，顶部那根起到悬挂的作用，而下方的那根线才是与受电弓接触的线。

接触网上的电是交流电，就是通俗意义上的“火线”，还差一根零线，钢轨作为供电回路接地，通过回流线返回牵引供电站。这样就可以形成两线，再接上高压设备就形成了一个交流回路，即可供电。其实零线就可以理解为地线，火线和零线之间是220，火线和大地之间同样是220，而接触网线上的无疑是25千伏的火线（三相中的一相）。

既然是单根线

如何实现三相平衡呢？

我们知道，电网的三相交流电到牵引供电系统变为单相交流电是通过变电站来实现的。那么在用电设备用完电后，回流到大电网的交流电如何实现三相平衡？

由于牵引供电系统采用单相交流电，如果全程只用一相，肯定导致不平衡。解决方式就是通过换相实现三相平衡。也就是说一相用一段，三相循环着用。具体的换相流程如下：在变电所中，三相交流电变为了A相、B相、C相三相电，将其中的一相接地，另两相分别通往变电所两侧的供电臂（如图牵引变电所供电臂分别为A相、B相，而C相接地了）。一般而言，相邻变电所的相邻供电臂的相位相同。具体设置如下图所示，一个供电分区里都是相同相位的电哦。（为了让您看清楚，特地用颜色进行区分了哦~，如图中牵引变电所1和2之间的供电分区都是B相电、牵引变电所2和3之间都是C相电等）。

摩擦摩擦摩擦

受电弓不会磨坏吗？

在列车高速行驶中，受电弓与接触网持续摩擦，而接触网为了提供良好的导电性能，通常是由金属（铜镁、铜锡合金）制成的。弓网间的接触部分有一块碳滑板，接触材料为特种石墨，硬度远低于金属。一软一硬相互作用，碳滑板就这样通过磨耗自己保护了接触网的安全。

于是在动车组的日常维护中，有一项工作就是定期更换受电弓碳滑板，一般6万公里更换一次。

高铁车厢内的电是怎么来的？

接触网供给的电都是高压电，而现在高铁车厢内都设有充电插座，是正常的220伏电压，这里面的电是怎么来的呢？

原来，高压电输送到辅助变流器后输出440伏的电压，各设备再通过变压器将电压调整到所需要的理想电压。

比如说，动车的空调使用的是440伏电压，充电插座通过变压调整为220伏，这样可以最大限度地保证用电设备的正常使用。

确切的说：动车组电源由接触网通过受电弓获得，通过主断路器VCB与牵引变压器一次侧绕组连接，牵引电路的开闭由主断路器VCB实施。牵引变压器二次绕组侧设有两个线圈，一次绕组侧电压为25000伏时，二次绕组侧电压则为1500伏。每台牵引变流器控制四台牵引电机，在牵引时为牵引电机提供电力，在制动时进行电力再生控制。辅助电源系统由牵引变压器三次辅助绕组提供电源，采用干线供电方式，电源系统贯穿全列车，全列车设有两台辅助电源装置，每台辅助电源装置为四辆车提供辅助电源，当一台辅助电源装置故障时，由另一台辅助电源装置为全列车提供辅助电源。

遇到无电区怎么办？

高铁供电任务由分布在线路两侧的牵引变电所、AT所、分区所和钢轨上架设的接触网共同完成，通过受电弓完成动车组取电任务。