2021年电力电子科普征文大赛-鼓励奖作品

南京航空航天大学 桂馨雅

在交通极度不发达的古代，人们的出行是这样的

出趟远门都得数月 是不是累die了？

再看看这张图

看这低阻力流线型、平顺化设计，子弹般的车头，造型靓丽，势如破竹。它是“复兴号”高铁，跑出了中国速度。它的时速最高可达400 km/h，可是目前世界上最快的非磁悬浮商用列车。

古时的汗血宝马能够日行千里，而对于“复兴号”来说，呵，千里算啥，万里都不在话下。

中国高铁有多牛？让我们用数据说话:中国3.9万公里的高速铁路占世界高速铁路总里程的70%，中国的高速列车保有量占世界高速列车保有量的2/3；十三五期间，中国高铁运营里程达3.79万公里，稳居世界第一。而“复兴号”的首发，更是标志着中国铁路技术装备达到了领跑世界的先进水平。

中国高铁从零起步到领先世界也就仅用了短短十几年的时间，从2008年中国第一条高速铁路——京津城际铁路的正式开通运营到如今高速铁路的四通八达，从2016年两列中国标准动车组在郑徐高铁成功开展时速420公里交会和重联综合实验，到复兴号在京沪高铁上线运营，再到2019年12月，复兴号智能动车组在京张铁路的上线运营，在世界上首次实现时速350公里的自动驾驶....如此辉煌的成就离不开各项技术的积累和我国科研人员的自主创新。

下面让我们看一看 中国高铁是如何跑起来的？

首先，它不是工业革命时烧煤的蒸汽列车

也不是烧柴油的内燃机车

再看一看上文“复兴号”列车组的图，相信你一定注意到了铁轨上架着的线——没错，“复兴号”列车组的动力来源其实是电。这些线都有一个高大上的名字——接触网，别被它们朴实无华的外表给欺骗了，它们可是通了25kV高压的高压线，负责为列车组供电。

                                                       图为接触网

那么列车组又是靠什么来受流的呢？

现在我们再把目光转向列车上方这个像弓一样的东西

没错，列车就是靠它来受流，它叫做受电弓

你看，结构是不是非常的简洁明了？

当列车运行时，它就会在气压的作用下升起来，接触到高压接触网从而获得电压，列车就能保持高速行驶了。

下面让我们来看一看重头戏——高铁的供电原理

高铁供电的主要电力来源为电厂发电，但这可不是从电厂经过输电线传过来就能随便用的，需要经过一个重要的地方——牵引变电站，再通过接触网将电供给铁路。

中国强大的牵引供电技术确保了高铁能够以350公里每小时的速度全力前进，更是满足了数万公里的高铁线路，这是任何国家都做不到的。

上图为高铁的牵引供电系统，由接触网，牵引变电站和回流回路组成。

牵引变电站是电气化铁路的心脏，它可以将来自发电厂的三相交流电转换成供给高铁列车组的单相工频交流电。牵引变电站通常设置两台变压器，采用双电源供电，来提高供电的可靠性，除此之外，它还设置了串联和并联的电容补偿装置，用以改善供电系统的电能质量，减少牵引负荷的影响。

那开闭所和分区亭又是干什么呢？

开闭所开闭所，顾名思义，它实际上是高压开关站，可以把两个牵引变电站的供电区间分为两个部分，便于断电检修或者进行越区供电和跨越供电，在分区所与牵引变电所直接增设的开闭所也称为辅助分区所。

而分区亭的设立，是为了增加供电的灵活性，提高运行的可靠性。它通常设立在两个牵引变电所的供电区间，可使相邻的接触网供电区段实现并联或单独工作，当事故发生时，可以缩小停电范围。

除此之外，几乎每节的高铁车厢都有电动机，几乎每个车轮都是有动力旋转，团结力量大，列车就能跑得快，同时较为稳定。而且高铁可以两头跑，到站后头变尾，尾变头，换向不用掉头，就开始下一次运行了。

那高铁运行时要是停电了该怎么办？不用担心，动车组的每辆车上也自带蓄电池，为列车启动时受电弓运行等提供电能，还可以作为高铁停电时安全和辅助电器系统的紧急备用电源，完全可以保证乘客安全。

电在保证高铁运行的过程中起着决定性的作用，如何能更好的利用电使中国高铁继续突破，保持世界领先地位，需要科研人员坚持不懈的突破一个又一个的“瓶颈”，期待中国高铁未来能够大放异彩。

（注：本文图均源自网络）