Giáo Trình Điện Khí Hóa Đường Sắt - ThS. Nguyễn Thái Giao

Giáo trình điện khí hóa đường sắt của TS Lê Xuân Hồng và ThS Nguyễn Thái cung cấp kiến thức chuyên sâu về công nghệ và ứng dụng trong ngành đường sắt.

• Trường học: Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải
• Chuyên ngành: Xây Dựng
• Đề tài: Giáo Trình Điện Khí Hóa Đường Sắt - Hướng Dẫn Sinh Viên Chuyên Ngành Xây Dựng
• Loại tài liệu: Giáo Trình
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐIỆN KHÍ HÓA ĐƯỜNG SẮT
• 1.1. Lịch sử hình thành và phát triển điện khí hóa đường sắt
• 1.2. Số lượng vé giao thông đường sắt chạy điện hiện nay. Nguyên lý cung cấp nguồn cho tải giao thông đường sắt chạy điện
• 1.3. Công trình điện khí hóa và đặc trưng công việc đường sắt
• 1.4. Mục đích, ưu điểm và khuyết điểm điện khí hóa đường sắt
• 2. PHÂN LOẠI GIAO THÔNG ĐƯỜNG SẮT CHẠY ĐIỆN
• 2.1. Tàu điện bánh hơi
• 2.2. Tàu điện bánh sắt
• 2.3. Đường sắt hạng nhẹ. Đường sắt ray đơn
• 2.4. Đường sắt địa phương
• 2.5. Đường sắt vận chuyển nhanh khối lượng lớn — MRT
• 2.6. Các loại hình giao thông đường sắt khác trong đô thị
• 2.7. Đường sắt đường dài
• 2.8. Đường sắt hỗn hợp tốc độ cao
• 2.9. Đường sắt tốc độ cao và siêu cao
• 2.10. Các loại giao thông đường sắt khác
• 3. CHƯƠNG 3: GIAO THÔNG ĐƯỜNG SẮT CHẠY ĐIỆN DÒNG MỘT CHIỀU
• 3.1. Tổng quan
• 3.2. Hệ thống cung cấp điện ngoài
• 3.3. Các ưu điểm và khuyết điểm của hệ thống
• 4. CHƯƠNG 4: GIAO THÔNG ĐƯỜNG SẮT CHẠY ĐIỆN DÒNG XOAY CHIỀU
• 4.1. Giao thông đường sắt chạy điện dòng xoay chiều một pha tần số công nghiệp
• 4.2. Trạm điện kéo. Hệ thống phân phối sức kéo điện
• 4.3. Phạm vi ứng dụng
• 4.4. Các ưu điểm và khuyết điểm của hệ thống
• 4.5. Đường sắt chạy điện dòng xoay chiều ba pha tần số công nghiệp
• 5. CHƯƠNG 5: HỆ THỐNG MẠNG TIẾP XÚC ĐIỆN KÉO
• 5.1. Phân loại và yêu cầu chung
• 5.2. Mạng tiếp xúc ray thứ ba
• 5.3. Vật liệu ray dẫn điện. Các ưu và khuyết điểm của ray dẫn điện
• 5.4. Mạng tiếp xúc treo cao dây mềm
• 5.5. Mạng tiếp xúc treo cao cố định
• 6. CHƯƠNG 6: ĐẦU MÁY VÀ ĐOÀN TÀU TOA XE HIỆN ĐẠI
• 6.1. Phân loại bố trí trục bánh sắt
• 6.2. Khung giá chuyển hướng
• 6.3. Đầu máy và đoàn tàu toa xe chạy điện
• 7. CHƯƠNG 7: HỆ THỐNG ĐIỆN TỰ DÙNG TRONG GIAO THÔNG ĐƯỜNG SẮT
• 7.1. Nguồn cung cấp và phân phối
• 7.2. Thiết bị trạm tự dùng
• 8. TÌNH HÌNH SỬ DỤNG CÁC LOẠI HÌNH GIAO THÔNG ĐƯỜNG SẮT CHẠY ĐIỆN TRÊN THẾ GIỚI
• 8.1. Đường sắt đô thị
• 8.2. Đường sắt địa phương, liên tỉnh và quốc gia
• 8.3. Đường sắt hỗn hợp tốc độ cao, tốc độ cao và siêu cao
• 8.4. Tình hình điện khí hóa đường sắt chung trên thế giới
• BẢNG KÝ HIỆU, VIẾT TẮT
• DANH MỤC HÌNH VẼ
• DANH MỤC BẢNG BIỂU

Tóm tắt

I. Hướng dẫn tổng quan giáo trình điện khí hóa đường sắt

Giáo trình Điện Khí Hóa Đường Sắt là tài liệu học thuật nền tảng, được biên soạn nhằm cung cấp kiến thức chuyên sâu cho sinh viên các chuyên ngành liên quan đến kỹ thuật hạ tầng giao thông. Theo TS. Lê Xuân Hồng và ThS. Nguyễn Thái, mục tiêu chính của giáo trình là trang bị cho người học những hiểu biết cơ bản về các hạng mục trong một công trình điện khí hóa đường sắt, từ lịch sử hình thành đến các công nghệ hiện đại. Tài liệu này đóng vai trò then chốt, đặc biệt đối với sinh viên chuyên ngành Xây dựng Công trình Giao thông, Xây dựng Đường sắt Metro và Quy hoạch giao thông. Nội dung không chỉ dừng lại ở lý thuyết mà còn phân tích chi tiết các loại hình cung cấp điện cho tải sức kéo, bao gồm hệ thống dòng một chiều (DC) và xoay chiều (AC). Cấu trúc giáo trình được xây dựng logic qua 8 chương, bắt đầu từ tổng quan lịch sử, phân loại hệ thống, đi sâu vào từng công nghệ cung cấp điện, phân tích hệ thống mạng tiếp xúc, đầu máy điện, và kết thúc bằng việc cập nhật tình hình ứng dụng trên thế giới. Đây là nguồn tài liệu quan trọng để sinh viên xây dựng nền tảng vững chắc, chuẩn bị cho các đồ án môn học điện khí hóa và luận văn tốt nghiệp ngành đường sắt, đảm bảo kiến thức phù hợp với các tiêu chuẩn thiết kế đường sắt điện khí hóa hiện hành.

1.1. Mục đích và cấu trúc giáo trình điện khí hóa đường sắt

Mục đích cốt lõi của giáo trình là cung cấp một hệ thống kiến thức toàn diện, từ cơ bản đến chuyên sâu, về lĩnh vực điện khí hóa đường sắt. Tài liệu này không chỉ là sách giáo khoa mà còn là một cẩm nang hướng dẫn, giúp sinh viên định hình tư duy kỹ thuật về một hệ thống phức hợp, nơi kỹ thuật xây dựng công trình giao thông giao thoa với kỹ thuật điện và tự động hóa. Cấu trúc giáo trình gồm 8 chương được sắp xếp một cách khoa học. Chương 1 và 2 giới thiệu tổng quan và phân loại các hệ thống giao thông đường sắt chạy điện. Chương 3 và 4 đi sâu phân tích hai hệ thống cung cấp điện phổ biến là dòng một chiều (DC) và dòng xoay chiều (AC). Chương 5 tập trung vào hệ thống mạng tiếp xúc như catenary và ray thứ ba. Chương 6 mô tả cấu trúc đầu máy điện và các toa xe hiện đại. Chương 7 và 8 trình bày về hệ thống điện tự dùng và tình hình ứng dụng thực tế trên toàn cầu. Cách tiếp cận này giúp sinh viên nắm bắt kiến thức một cách hệ thống, từ lý thuyết đến thực tiễn, tạo nền tảng vững chắc cho công việc sau này.

1.2. Vai trò của tài liệu đối với sinh viên ngành xây dựng

Đối với sinh viên chuyên ngành xây dựng, giáo trình này mang một vai trò đặc biệt quan trọng. Công trình đường sắt điện khí hóa không chỉ là việc lắp đặt đường ray, mà còn là sự tích hợp chặt chẽ giữa cơ sở hạ tầng đường sắt và hệ thống cung cấp điện đường sắt. Kỹ sư xây dựng cần phải hiểu rõ các yêu cầu kỹ thuật của hệ thống điện để có thể thiết kế đường sắt một cách tối ưu, từ việc bố trí móng cột cho hệ thống catenary, thiết kế hầm, cầu vượt có tĩnh không an toàn, đến việc đảm bảo kết cấu chịu được tải trọng của các thiết bị điện. Tài liệu giúp sinh viên trả lời các câu hỏi như: Kết cấu hạ tầng cần thay đổi như thế nào để phù hợp với trạm biến áp kéo? Làm thế nào để đảm bảo an toàn điện trong giao thông ngay từ giai đoạn thiết kế và thi công? Việc nắm vững kiến thức này giúp kỹ sư xây dựng phối hợp hiệu quả với các kỹ sư điện, tự động hóa, tránh được những sai sót tốn kém và đảm bảo dự án vận hành an toàn, bền vững.

1.3. Lịch sử và các giai đoạn phát triển chính của ngành

Lịch sử ngành điện khí hóa đường sắt đã trải qua hơn 160 năm phát triển, được chia thành ba giai đoạn chính. Giai đoạn trước năm 1910 là thời kỳ sơ khai và thực nghiệm, đánh dấu những bước đột phá đầu tiên trong việc ứng dụng điện năng vào sức kéo. Giai đoạn 1910 - 1950 là giai đoạn củng cố, hình thành các tiêu chuẩn thiết kế đường sắt điện khí hóa đầu tiên về cấp điện áp và tần số. Giai đoạn từ năm 1950 đến nay chứng kiến sự bùng nổ của công nghệ điện tử công suất và khoa học máy tính, thúc đẩy sự ra đời của đường sắt tốc độ cao. Sự kiện Pháp điện khí hóa thành công tuyến đường sắt 25kV tần số công nghiệp vào những năm 1950 đã đặt nền móng cho tiêu chuẩn quốc tế. Tiếp đó, sự ra đời của tàu Shinkansen (Nhật Bản) năm 1964 và TGV (Pháp) năm 1981 đã mở ra một kỷ nguyên mới cho vận tải hành khách tốc độ cao. Những tiến bộ này không thể tách rời sự phát triển của các linh kiện bán dẫn công suất, giúp việc điều khiển động cơ trở nên hiệu quả và linh hoạt hơn bao giờ hết.

II. Thách thức cho kỹ sư xây dựng trong điện khí hóa đường sắt

Việc triển khai một dự án điện khí hóa đường sắt đặt ra nhiều thách thức không nhỏ, đặc biệt đối với các kỹ sư chuyên ngành xây dựng. Đây không còn là một công trình giao thông đơn thuần mà là một hệ thống cơ điện phức tạp. Một trong những thách thức lớn nhất là sự kết hợp hài hòa giữa cơ sở hạ tầng đường sắt và các thành phần của hệ thống cung cấp điện đường sắt. Kỹ sư xây dựng phải tính toán và thiết kế các kết cấu như móng cột, cầu, hầm, nhà ga sao cho không chỉ đảm bảo độ bền cơ học mà còn phải tuân thủ các yêu cầu nghiêm ngặt về hành lang an toàn điện. Ví dụ, khoảng cách tĩnh không từ hệ thống tiếp điện trên không đến các công trình phía trên phải được tính toán chính xác để tránh phóng điện. Thêm vào đó, việc nâng cấp các tuyến đường sắt hiện hữu lên tiêu chuẩn điện khí hóa đòi hỏi phải đánh giá và gia cố lại toàn bộ hạ tầng, một công việc tốn kém và phức tạp. Hơn nữa, vấn đề nhiễu điện từ do dòng điện kéo gây ra có thể ảnh hưởng đến các hệ thống thông tin liên lạc và các công trình kim loại ngầm lân cận. Do đó, kỹ sư xây dựng cần có kiến thức liên ngành để phối hợp chặt chẽ với các chuyên gia điện và viễn thông, đảm bảo dự án đạt hiệu quả và an toàn tối đa.

2.1. Phân tích ưu và nhược điểm của hệ thống điện khí hóa

Hệ thống đường sắt điện khí hóa mang lại nhiều ưu điểm vượt trội. Về môi trường, nó không tạo ra khí thải trực tiếp, giảm ô nhiễm không khí và tiếng ồn, đặc biệt phù hợp với khu vực đô thị. Về vận hành, đầu máy điện có mô-men khởi động cao, cho phép tăng tốc nhanh hơn, gia tăng tần suất phục vụ và năng lực vận chuyển. Chi phí bảo trì hệ thống điện đường sắt và đầu máy cũng thấp hơn so với đầu máy diesel. Đặc biệt, khả năng hãm tái sinh giúp thu hồi một phần năng lượng, tiết kiệm chi phí vận hành. Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất là chi phí đầu tư ban đầu rất cao, bao gồm chi phí xây dựng trạm biến áp kéo, mạng tiếp xúc và các hệ thống phụ trợ. Hệ thống phụ thuộc hoàn toàn vào độ tin cậy của lưới điện quốc gia. Ngoài ra, dòng điện kéo lớn có thể gây ra các vấn đề về chất lượng điện năng như mất đối xứng pha, sóng hài và sụt áp, đòi hỏi các giải pháp kỹ thuật phức tạp để khắc phục.

2.2. Các yêu cầu về an toàn điện trong giao thông công trình

An toàn điện trong giao thông là yếu tố được đặt lên hàng đầu trong các dự án điện khí hóa. Điện áp cao trên hệ thống tiếp điện trên không (lên đến 25kV hoặc cao hơn) tiềm ẩn nguy cơ gây nguy hiểm chết người nếu không có biện pháp bảo vệ nghiêm ngặt. Kỹ sư xây dựng phải đảm bảo mọi công trình (cầu vượt, hầm chui, nhà ga) đều có khoảng cách ly an toàn theo tiêu chuẩn. Các khu vực như depot, trạm bảo dưỡng cần có hệ thống nối đất, biển báo và quy trình vận hành an toàn chặt chẽ. Việc thi công gần đường dây điện khí hóa đang vận hành đòi hỏi các biện pháp đặc biệt để bảo vệ công nhân. Hơn nữa, dòng điện rò từ đường ray hồi tiếp có thể gây ăn mòn các kết cấu kim loại ngầm gần đó. Do đó, việc thiết kế và lắp đặt hệ thống hồi tiếp, liên kết và nối đất đúng kỹ thuật là cực kỳ quan trọng để đảm bảo an toàn cho toàn bộ hệ thống và các công trình lân cận.

2.3. Tác động của điện khí hóa đến cơ sở hạ tầng đường sắt

Điện khí hóa không chỉ bổ sung thêm các hạng mục điện mà còn tác động trực tiếp đến yêu cầu thiết kế của cơ sở hạ tầng đường sắt truyền thống. Toàn bộ khổ giới hạn của tuyến đường phải được xem xét lại để có đủ không gian cho hệ thống tiếp điện trên không. Các cầu và hầm hiện hữu có thể cần phải được hạ nền hoặc nâng trần, đây là những công việc rất tốn kém. Tải trọng của các cột đỡ dây catenary đòi hỏi nền móng phải được thiết kế vững chắc hơn. Hệ thống thoát nước cũng cần được chú trọng hơn để tránh ngập úng tại các trạm biến áp kéo và các thiết bị điện khác. Ngoài ra, hệ thống tín hiệu điều khiển phải được nâng cấp để tương thích với hệ thống điện mới và tránh nhiễu điện từ. Quá trình chuyển đổi này đòi hỏi một kế hoạch tổng thể, chi tiết và sự phối hợp đồng bộ giữa các bộ phận xây dựng, điện, tín hiệu để đảm bảo tính thống nhất và hiệu quả của toàn bộ dự án.

III. Phương pháp phân tích hệ thống cung cấp điện đường sắt DC

Hệ thống cung cấp điện một chiều (DC) là một trong hai giải pháp cốt lõi trong điện khí hóa đường sắt, đặc biệt phổ biến trong các hệ thống đường sắt đô thị như metro, tàu điện (tramway) và đường sắt hạng nhẹ (LRT). Giáo trình cung cấp một phương pháp phân tích chi tiết, giúp sinh viên ngành xây dựng hiểu rõ các thành phần và nguyên lý hoạt động của hệ thống cung cấp điện đường sắt này. Điểm đặc trưng của hệ thống DC là sử dụng điện áp tương đối thấp, phổ biến ở các cấp 600V, 750V, 1500V và 3000V. Nguồn điện xoay chiều từ lưới điện quốc gia được hạ áp và chỉnh lưu thành dòng một chiều tại các trạm biến áp kéo (Traction Power Substation - TPS). Do sụt áp lớn trên đường dây, các trạm này thường được đặt với khoảng cách gần nhau, từ 1-2 km đối với hệ 750V DC đến 8-20 km đối với hệ 3000V DC. Việc phân tích hệ thống DC đòi hỏi phải nắm vững cấu trúc của trạm kéo, bao gồm máy biến áp chỉnh lưu và bộ chỉnh lưu (thường là diode 12 xung). Một ưu điểm quan trọng của hệ thống này là khả năng hãm tái sinh, cho phép thu hồi năng lượng khi tàu giảm tốc, góp phần tiết kiệm chi phí vận hành. Kỹ sư xây dựng cần hiểu rõ các yêu cầu này để bố trí mặt bằng cho trạm kéo và thiết kế hạ tầng phù hợp.

3.1. Cấu trúc trạm biến áp kéo và bộ chỉnh lưu dòng một chiều

Một trạm biến áp kéo cho hệ thống DC bao gồm hai thành phần chính: máy biến áp chỉnh lưu và bộ chỉnh lưu. Máy biến áp có nhiệm vụ hạ áp từ lưới điện trung thế (ví dụ 22kV) xuống một cấp điện áp xoay chiều thấp hơn, phù hợp cho đầu vào của bộ chỉnh lưu. Bộ chỉnh lưu, thường sử dụng công nghệ diode cầu 12 xung hoặc 24 xung, có chức năng chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng một chiều để cấp cho mạng tiếp xúc. Theo tài liệu, các trạm này thường được thiết kế với ít nhất hai bộ chuyển đổi hoạt động song song hoặc dự phòng cho nhau để đảm bảo độ tin cậy. Cấu trúc của trạm thường nhỏ gọn, phù hợp để lắp đặt trong không gian hạn chế của đô thị. Việc hiểu rõ cấu trúc này giúp kỹ sư xây dựng quy hoạch vị trí và không gian cần thiết cho các trạm điện kéo dọc tuyến, đảm bảo cả về kỹ thuật lẫn mỹ quan đô thị.

3.2. Phạm vi ứng dụng rộng rãi của hệ thống điện một chiều DC

Do sự đa dạng về cấp điện áp, hệ thống điện khí hóa đường sắt dòng một chiều có phạm vi ứng dụng rất rộng. Cấp điện áp thấp (600V - 750V DC) chủ yếu được sử dụng cho các loại hình đường sắt đô thị như tàu điện, đường sắt một ray và tàu điện ngầm, nơi có mật độ giao thông cao và khoảng cách giữa các ga ngắn. Cấp điện áp 1500V DC có phạm vi rộng hơn, từ các tuyến metro công suất lớn, đường sắt ngoại ô đến một số tuyến đường sắt liên tỉnh. Cấp điện áp cao nhất, 3000V DC, thường được áp dụng cho các tuyến đường sắt đường dài và liên tỉnh ở một số quốc gia châu Âu. Sự lựa chọn cấp điện áp phụ thuộc vào nhiều yếu tố như mật độ tải, chiều dài tuyến và chi phí đầu tư. Đối với kỹ sư xây dựng, việc biết rõ cấp điện áp sẽ ảnh hưởng đến các yêu cầu về cách điện và hành lang an toàn của công trình.

3.3. Nguyên lý hãm tái sinh và hiệu quả năng lượng trong hệ thống DC

Hãm tái sinh là một ưu điểm nổi bật của hệ thống đường sắt chạy điện, đặc biệt hiệu quả trong hệ thống DC. Khi tàu hãm hoặc chạy xuống dốc, động cơ kéo hoạt động như một máy phát điện, chuyển đổi động năng thành điện năng. Năng lượng này có thể được trả ngược lại hệ thống tiếp điện trên không để cung cấp cho một đoàn tàu khác đang trong giai đoạn tăng tốc, hoặc lưu trữ trong các hệ thống pin, siêu tụ. Theo giáo trình, năng lượng thu hồi có thể đạt từ 18% đến 45% tùy thuộc vào loại hình vận hành. Quá trình này không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn giảm mài mòn má phanh cơ khí. Tuy nhiên, để hiện thực hóa điều này, trạm biến áp kéo cần được trang bị thêm bộ nghịch lưu (inverter) để có thể trả năng lượng ngược về lưới điện xoay chiều, đây là một yếu tố cần được xem xét trong thiết kế tổng thể.

IV. Bí quyết thiết kế hệ thống điện khí hóa đường sắt xoay chiều

Hệ thống điện khí hóa đường sắt dòng xoay chiều (AC) là giải pháp tối ưu cho các tuyến đường dài, đường sắt quốc gia và đặc biệt là đường sắt tốc độ cao. Bí quyết để thiết kế đường sắt AC hiệu quả nằm ở việc sử dụng điện áp cao, phổ biến là 25kV tần số công nghiệp (50/60Hz) hoặc 15kV tần số thấp (16,7Hz). Điện áp cao cho phép truyền tải điện năng đi xa với tổn thất thấp, nhờ đó khoảng cách giữa các trạm biến áp kéo có thể lên tới 40-100 km, lớn hơn nhiều so với hệ thống DC. Điều này giúp giảm đáng kể số lượng trạm cần xây dựng, tiết kiệm chi phí đầu tư hạ tầng. Một điểm đặc biệt trong thiết kế hệ thống AC là việc lấy nguồn một pha từ lưới điện ba pha quốc gia, điều này thường gây ra mất cân bằng tải. Để giải quyết vấn đề này, các máy biến áp đặc biệt như Scott hoặc Le-Blanc được sử dụng. Ngoài ra, để giảm sụt áp và nhiễu điện từ, các hệ thống phân phối hiện đại thường sử dụng máy biến áp tự ngẫu (AT) dọc tuyến, tạo thành hệ thống 2x25kV. Sinh viên ngành xây dựng cần nắm vững các đặc điểm này để hiểu được yêu cầu về hành lang an toàn rộng hơn và cấu trúc cột đỡ phức tạp hơn của hệ thống AC.

4.1. So sánh hệ thống tần số công nghiệp và tần số phi công nghiệp

Hệ thống AC được chia thành hai loại chính: tần số công nghiệp (50Hz hoặc 60Hz) và tần số phi công nghiệp hay tần số thấp (16,7Hz hoặc 25Hz). Hệ thống 25kV/50Hz đã trở thành tiêu chuẩn quốc tế cho các tuyến đường sắt mới và đường sắt tốc độ cao vì có thể lấy nguồn trực tiếp từ lưới điện quốc gia, giúp đơn giản hóa cấu trúc trạm biến áp kéo. Tuy nhiên, nó gây ra vấn đề mất cân bằng pha. Ngược lại, hệ thống 15kV/16,7Hz (phổ biến ở Đức, Áo, Thụy Sĩ) đòi hỏi các trạm biến đổi tần số phức tạp hoặc một lưới điện riêng, nhưng lại tối ưu hơn cho các thiết kế động cơ cổ góp đời đầu và ít gây nhiễu hơn. Sự lựa chọn giữa hai hệ thống này phụ thuộc vào lịch sử phát triển, tiêu chuẩn quốc gia và sự cân bằng giữa chi phí hạ tầng và hiệu quả vận hành.

4.2. Hệ thống phân phối sức kéo có máy biến áp tự ngẫu AT

Hệ thống cung cấp có máy biến áp tự ngẫu (Autotransformer - AT) là một cải tiến quan trọng cho đường sắt AC điện áp cao, thường được gọi là hệ thống 2x25kV. Trong hệ thống này, ngoài dây tiếp xúc (+25kV so với ray), còn có một dây cấp âm (-25kV so với ray) chạy song song. Các máy biến áp AT được lắp đặt dọc tuyến với khoảng cách 10-20 km, nối giữa dây tiếp xúc và dây cấp âm. Lợi ích chính của hệ thống này là điện áp truyền tải hiệu dụng giữa hai dây là 50kV, giúp giảm tổn thất công suất và sụt áp một cách đáng kể. Điều này cho phép tăng khoảng cách giữa các trạm biến áp kéo, giảm dòng điện hồi lưu trên đường ray, và hạn chế nhiễu điện từ. Đây là công nghệ tiêu chuẩn cho hầu hết các tuyến đường sắt tốc độ cao hiện nay. Kỹ sư xây dựng cần lưu ý rằng hệ thống này yêu cầu cấu trúc cột đỡ và xà ngang phức tạp hơn để treo cả dây tiếp xúc và dây cấp âm.

4.3. Tiêu chuẩn thiết kế đường sắt cho hệ thống điện xoay chiều

Việc áp dụng hệ thống điện AC đặt ra các tiêu chuẩn thiết kế đường sắt khắt khe hơn. Do điện áp cao, hành lang an toàn và khoảng cách cách điện phải lớn hơn đáng kể so với hệ thống DC. Chiều cao tĩnh không của các công trình như cầu, hầm phải được tính toán lại để đảm bảo an toàn. Hệ thống catenary phải được thiết kế để chịu được lực căng lớn và ổn định ở tốc độ cao. Ngoài ra, việc sử dụng các pha khác nhau của lưới điện cho các đoạn đường sắt liền kề đòi hỏi phải có các 'phân đoạn trung tính' (Neutral Section) trên đường dây. Khi tàu đi qua các phân đoạn này, máy cắt trên tàu phải tạm thời ngắt ra để tránh ngắn mạch. Kỹ sư xây dựng và quy hoạch cần bố trí các phân đoạn này ở những vị trí hợp lý (đoạn đường thẳng, bằng phẳng) để đảm bảo tàu có thể đi qua bằng quán tính một cách an toàn.

V. Top ứng dụng thực tiễn của công trình điện khí hóa đường sắt

Lý thuyết về điện khí hóa đường sắt được hiện thực hóa qua các ứng dụng thực tiễn đa dạng, từ hệ thống mạng tiếp xúc phức tạp đến các loại đầu máy, toa xe hiện đại. Việc phân tích các ứng dụng này mang lại cái nhìn trực quan cho sinh viên, đặc biệt là sinh viên xây dựng, về sự vận hành của một công trình tích hợp. Một trong những ứng dụng quan trọng nhất là hệ thống mạng tiếp xúc, đóng vai trò là mạch dẫn truyền năng lượng từ trạm biến áp kéo đến tàu. Có hai loại chính: ray thứ ba (thường dùng cho metro DC) và hệ thống tiếp điện trên không hay catenary (dùng cho cả DC và AC). Việc lựa chọn và thiết kế hệ thống này phụ thuộc vào loại hình đường sắt, cấp điện áp và tốc độ vận hành. Song song với đó, sự phát triển của đầu máy điện và đoàn tàu EMU (Electric Multiple Unit) đã đạt được những bước tiến vượt bậc. Các thế hệ tàu mới không chỉ mạnh mẽ hơn, nhanh hơn mà còn thông minh hơn nhờ vào hệ thống điều khiển vi xử lý, tự động hóa đường sắt và các công nghệ điện tử công suất tiên tiến. Các dự án đường sắt đô thị và tốc độ cao trên thế giới là minh chứng rõ ràng nhất cho sự thành công của công nghệ này, định hình lại bộ mặt giao thông hiện đại.

5.1. Phân tích hệ thống mạng tiếp xúc treo cao Catenary

Hệ thống tiếp điện trên không, hay catenary, là dạng mạng tiếp xúc phổ biến nhất. Cấu trúc của nó bao gồm dây chịu lực (messenger wire) và dây tiếp xúc (contact wire) được liên kết với nhau bằng các dây treo (dropper). Thiết kế này nhằm mục đích giữ cho dây tiếp xúc luôn ở một độ cao gần như không đổi so với mặt ray, đảm bảo tiếp xúc ổn định với cần lấy điện của tàu ngay cả ở tốc độ cao. Để chống lại sự co giãn do nhiệt độ, hệ thống thường được trang bị các thiết bị bù căng tự động bằng đối trọng. Việc lắp đặt hệ thống catenary yêu cầu kỹ sư xây dựng phải thiết kế và thi công hệ thống cột đỡ và móng cột một cách chính xác dọc theo tuyến, đảm bảo chịu được lực căng của dây và tải trọng gió. Đặc biệt, tại các đoạn cong, lực kéo ngang tác động lên cột là rất lớn, đòi hỏi các giải pháp kết cấu phù hợp.

5.2. Cấu trúc đầu máy điện và đoàn tàu toa xe hiện đại EMU

Một đầu máy điện hiện đại là một tổ hợp công nghệ phức tạp. Trên tàu bao gồm các khối chức năng chính: thiết bị lấy điện (pantograph), máy biến áp chính (đối với tàu AC), bộ chỉnh lưu, bộ nghịch lưu, và động cơ kéo. Các đoàn tàu EMU (Động lực phân tán) có ưu điểm là các động cơ và thiết bị điện được phân bổ trên nhiều toa, giúp tăng gia tốc, phân tán tải trọng trục và tối ưu hóa không gian cho hành khách. Công nghệ điện tử công suất, đặc biệt là việc sử dụng IGBT, đã cho phép điều khiển tốc độ động cơ xoay chiều một cách vô cấp và hiệu quả (công nghệ VVVF). Điều này không chỉ cải thiện hiệu suất vận hành mà còn giúp thực hiện hãm tái sinh năng lượng một cách trơn tru. Sinh viên cần hiểu cấu trúc này để hình dung được sự tương tác giữa tàu và hạ tầng cung cấp điện.

5.3. Các dự án điện khí hóa đường sắt tiêu biểu trên thế giới

Các dự án thực tế là bài học quý giá nhất. Hệ thống Shinkansen của Nhật Bản là một ví dụ điển hình về thiết kế đường sắt tốc độ cao sử dụng nguồn 25kV AC, nổi tiếng về độ an toàn và đúng giờ. Hệ thống TGV của Pháp cũng là một biểu tượng, với nhiều tuyến đường sắt tốc độ cao kết nối khắp châu Âu. Ở cấp độ đô thị, các hệ thống Metro tại London, Paris, Tokyo hay Thượng Hải cho thấy sự thành công của việc áp dụng các hệ thống điện khí hóa DC và AC trong môi trường đô thị dày đặc. Tại Việt Nam, tuyến đường sắt đô thị Cát Linh - Hà Đông (Hà Nội) sử dụng hệ thống cấp điện ray thứ ba 750V DC, trong khi tuyến Nhổn - Ga Hà Nội và Metro số 1 (TP.HCM) sử dụng các công nghệ khác nhau. Việc nghiên cứu các dự án này giúp sinh viên liên hệ lý thuyết trong luận văn tốt nghiệp ngành đường sắt với các giải pháp kỹ thuật đã được triển khai thành công.

VI. Tương lai ngành điện khí hóa đường sắt và vai trò của kỹ sư

Tương lai của ngành điện khí hóa đường sắt gắn liền với các xu hướng công nghệ đột phá và yêu cầu phát triển bền vững. Các hệ thống đường sắt đang ngày càng trở nên thông minh, hiệu quả và nhanh hơn. Xu hướng tự động hóa đường sắt đang phát triển mạnh mẽ, với các cấp độ tự động hóa (GoA) ngày càng cao, giảm sự phụ thuộc vào người lái và tăng cường an toàn. Các hệ thống tín hiệu điều khiển dựa trên truyền thông (CBTC) cho phép tăng tần suất chạy tàu và tối ưu hóa hoạt động. Bên cạnh đó, các công nghệ vận tải siêu tốc như tàu đệm từ (Maglev) và Hyperloop, dù vẫn còn trong giai đoạn phát triển, hứa hẹn sẽ cách mạng hóa ngành giao thông đường dài. Đối với kỹ sư xây dựng, vai trò không chỉ giới hạn ở việc thiết kế hạ tầng truyền thống. Họ cần phải là những người tiên phong trong việc tích hợp các công nghệ mới này vào công trình, từ việc thiết kế đường dẫn cho tàu Maglev đến việc xây dựng hạ tầng thông minh có khả năng hỗ trợ các hệ thống điều khiển tự động. Việc chuẩn bị cho tương lai này đòi hỏi sinh viên phải trang bị kiến thức liên ngành và kỹ năng giải quyết vấn đề phức tạp, bắt đầu từ những nền tảng vững chắc trong các đồ án môn học điện khí hóa.

6.1. Xu hướng tự động hóa đường sắt và hệ thống SCADA

Tự động hóa đường sắt là xu hướng tất yếu. Các hệ thống điều khiển tàu tự động (ATO) kết hợp với bảo vệ tự động (ATP) đang được triển khai rộng rãi, đặc biệt trong các hệ thống metro. Trung tâm của quá trình này là hệ thống Giám sát Điều khiển và Thu thập Dữ liệu (SCADA cho đường sắt). Hệ thống SCADA cho phép các nhà vận hành giám sát toàn bộ mạng lưới trong thời gian thực, từ vị trí của đoàn tàu, tình trạng của hệ thống cung cấp điện đường sắt, đến hoạt động của các thiết bị tại nhà ga. Nó giúp phát hiện sớm sự cố, tối ưu hóa lịch trình và đưa ra các quyết định vận hành một cách nhanh chóng và chính xác. Kỹ sư tương lai cần hiểu cách hạ tầng xây dựng tương tác và hỗ trợ cho các hệ thống cảm biến, cáp quang và trung tâm điều khiển này.

6.2. Triển vọng của công nghệ tàu đệm từ Maglev và Hyperloop

Tàu đệm từ (Maglev) và Hyperloop đại diện cho bước nhảy vọt trong công nghệ vận tải đường sắt. Maglev sử dụng lực từ trường để nâng đoàn tàu lên khỏi đường ray, loại bỏ hoàn toàn ma sát và cho phép đạt tốc độ trên 600 km/h. Công nghệ này đã được thương mại hóa ở Thượng Hải và Nhật Bản. Hyperloop, một ý tưởng còn mới hơn, đề xuất các khoang tàu di chuyển trong một đường ống gần chân không để loại bỏ sức cản không khí, có khả năng đạt tốc độ trên 1000 km/h. Cả hai công nghệ này đều đòi hỏi một loại hình cơ sở hạ tầng đường sắt hoàn toàn mới. Kỹ sư xây dựng sẽ đối mặt với thách thức thiết kế và xây dựng các đường dẫn có độ chính xác cực cao, các hệ thống ống chịu được áp suất và các nhà ga tích hợp công nghệ tương lai.

6.3. Định hướng cho đồ án môn học và luận văn tốt nghiệp

Đối với sinh viên, việc nắm bắt các xu hướng tương lai là chìa khóa để thực hiện các đồ án môn học điện khí hóa và luận văn tốt nghiệp ngành đường sắt có giá trị. Các đề tài nghiên cứu có thể tập trung vào việc so sánh hiệu quả kinh tế - kỹ thuật giữa các hệ thống cung cấp điện khác nhau, hoặc mô phỏng tác động của đường sắt tốc độ cao đến cơ sở hạ tầng đường sắt hiện hữu. Sinh viên cũng có thể nghiên cứu về vật liệu mới trong xây dựng hạ tầng đường sắt, hoặc các giải pháp thiết kế nhà ga thông minh tích hợp hệ thống tín hiệu điều khiển và SCADA. Việc lựa chọn các đề tài mang tính thời sự và có tiềm năng ứng dụng không chỉ giúp sinh viên đạt kết quả học tập tốt mà còn là bước chuẩn bị quan trọng cho sự nghiệp trong ngành giao thông vận tải hiện đại.

Trích đoạn nội dung tài liệu

LE XUAN HONG (CHU BIEN) ThS. NGUYEN THAI GIAO TRINH DIEN KHi HOA DUONG SAT THANH PHO HO CHi MINH - NAM 2023 TS. LE XUAN HONG (Cha bién) ThS. NGUYEN THAI GIAO TRINH DIEN KHi HOA DUONG SAT (Ding cho sinh vién hé dai hoc chuyén nganh Xây dựng đường sắt metro, Quy hoạch giao thông, Hệ thông điện giao thông) THÀNH PHÓ HÒ CHÍ MINH - NĂM 2023 LỜI MỞ ĐÀU Giáo trình “Điện khí hóa đường sắt” được biên soạn dựa trên đề cương học phần đã được Trường Đại học Giao thông vận tải thành phố Hô Chí Minh phê duyệt, sử dụng đào tạo trong khối kiến thức chuyên môn của chương trình đào tạo chuyên ngành Xây dựng công trình giao thông, chuyên ngành Xây dựng đường sắt Metro, chuyên ngành Qui hoạch giao thông.

Ngoài ra giáo trình này, còn được sử dụng trong đào tạo ngành Kỹ thuật điện, là môn học cơ sở trong chuyên ngành Hệ thong điện giao thông và các ngành học chuyên môn gân. Với mục đích cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ bản về công trình điện khí hóa đường sắt và tính chất công việc của từng hạng mục, đồng thời phân loại các loại nguồn cung cấp cho tải sức kéo đường sắt chạy điện và tình hình sử dụng các loại hình hiện có. Giáo trình được biên soạn gôm 8 chương với các nội dung theo trình tự logic như sau: Tổng quan về lịch sử hình thành và các hạng mục trong công trình điện khí hóa đường sắt, phân loại đây đủ các loại hình giao thông đường sắt hiện có trên thế giới, tổng quan giao thông đường sắt chạy điện dòng một chiêu và xoay chiêu các loại, dau máy toa xe hiện đại các loại, hệ thông điện tự dùng và cuối cùng là tình hình sử dụng các loại hình trên thế giới. “Điện khí hóa đường sắt” gồm 8 chương, do TS.

Lê Xuân Hông trưởng bộ môn Hệ thống điện giao thông làm chủ biên. Nội dung các chương do chủ biên và Thế. Nguyễn Thái giảng viên bộ môn Hệ thống điện giao thông dong biên soạn. Nội dung biên soạn trong giáo trình này được nghiên cứu từ rất nhiều nguôn tài liệu khác nhau trong quá trình nghiên cứu và giảng dạy, không rập khuôn hay sao chép bắt kỳ tài liệu nào khác.

Trong quá trình biên soạn chắc chắn còn nhiều thiếu sót do khách quan và chủ quan, nhóm tác giả mong muốn nhận đượcý kiến phê bình, góp ý quý giá tích cực từ độc giả và đông nghiệp cho lan tdi bản sau. Địa chỉ liên hệ: Bộ môn Hệ thống điện giao thông, Khoa Điện — Điện tử viễn thông Trường Đại học Giao thông Vận tải Thành phố Hô Chí Minh, số 70, đường Tô Kỹ, phường Tân Chánh Hiệp, quận 12, Thành phố Hồ Chí Minh. Moi gópý xin gửi về: Bộ môn Hệ thống điện giao thông. Xin chân thành cảm ơn! Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2023 Nhóm tác giả MỤC LỤC EỜI MÔ ĐT byt069000ES000IGHAANGDGIHOIGUDRIRGOIRDNGIGIGISEBGBuERa 1 MUC LY Cv essesssavseaeasnesnencncnnnnnunnincnenmnnnmrarend 3 BANG KY HIEU, VIET TAT BANG KY HIEU, VIET TAT (Tiéng Atth).cssccssssssesssosssescsssseescsssscessssecccsssseseesssees 8 DANH MUC HINH VE oss cesssssssssssssessssssssccssssssccsssssscsssssssssssusecsssisesessssecesssuseecssseeesesseess 9 DANH MUC BANG BIBU ssssiissssinnnssnesnnnneraninenscinmnmnncnnmennnmnnnnneett 12 CHUONG 1.

GIGI THIEU DIEN KHÍ HÓA ĐƯỜNG SÁT.1 Lịch sử hình thành và phát triển điện khí hóa đường sắt.1 Giai đoạn trước năm 191(. + 14 112 ‘Gia dean tena 1910—195:::. Giai doan tir nm 1950 dén nay.4 Các sự kiện lịch sử hình thành và phát triển điện khí hóa đường ne 17 1.2 So luge vé giao théng duong sat chay dién hién nay. Nguyên lý cung cấp nguồn cho tải giao thông đường sắt chạy điện.4 __ Công trình điện khí hóa và đặc trưng công việc đường sắt.1 Công trình điện khí hóa đường sắt.2 Đặc trưng công việc điện khí hóa đường sắt.5 Mục đích, ưu điểm và khuyết điểm điện khí hóa đường sắt.1 Mục đích điện khí hóa đường GẤP! tuc csia2xcte Set) 0v agiisesasoag 24 1.2 Các ưu điểm và khuyết điểm điện khí hóa đường sắt.

PHÂN LOẠI GIAO THÔNG ĐƯỜNG SÁT CHẠY ĐIỆN. 27 QD GiGi CHIU. Gian thông đường sắt đồ lsssssospileoobsoloBoBNCREOGGUEOSEAHUSsEaogia 29 2.1 Tàu điện bánh hơi.2 Tàu điện bánh sất.3 Đường sắt hạng nhẹ. Đường sắt ray đơn.5 Đường sắt vận chuyển nhanh khối lượng lớn — MRT.6 Các loại hình giao thông đường sắt khác trong đô thị.4 Đường sắt địa phương.-¿--©222+++2222+2+22221112221111222211 222112211 Xe 37 25 Đường sắt đường đài.6 __ Đường sắt hỗn hợp tốc độ cao.7 __ Đường sắt tốc độ cao và siÊu caO.8 __ Các loại giao thông đường sắt khác.--:¿2222++++22zkxrrstrrkrrrsrrrrvee 39 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 2.----222222£222EEES22++222E22E2EEErtrrrrrrrrrrrrrrrrrr 4I CHƯƠNG 3.

GIAO THÔNG ĐƯỜNG SÁT CHẠY ĐIỆN DÒNG MỘT CHIÈU .42 ST TổngQUAPsusussnussbusnnubhoi#tt—geuisttoins2wuugquanuessassaansssgg 42 3.2 — H@ théng cung cap di6n K60 o.1 Hệ thống cung cấp điện ngoài.3 Phaiti Vi tig dune csesscetesicsvcniin canna cancun s 49 3.4 Các ưu điểm và khuyết điểm của hệ thống.-¿2c++22cszccsccvscee 50 CÂU HỎI ÔN TÂP CHƯƠNG 3.--22222222222222222212222211112222112222111 2221 xe 52 CHƯƠNG 4. GIAO THÔNG ĐƯỜNG SÁT CHẠY ĐIỆN DÒNG XOAY CHIỀU.2 _ Giao thông ÐS chạy điện dòng xoay chiều một pha tần số công nghiệp. Trạm điện kéo. Hệ thống phân phối sức kéo điện 61 4.4 Pham vi tmg dung .5 Các ưu điểm và khuyết điểm của hệ thông.

Đường sắt chạy điện dòng xoay chiều một pha tần số phi công nghiệp.2 Trạm điện kéo. Hệ thống phân phối sức kéo điện. Phạm vi ứng dụng 43.5 Cac uu điểm và khuyết điểm của hệ thống.4 Đường sắt chạy điện dòng xoay chiều ba pha tần số công nghiệp. 71 CAU HODON TAP: CHU ONG 4 pssssssscsecancrecannnmmcannannarnnnimnncnnnnenn 73 CHƯƠNG 5.

HỆ THÓNG MẠNG TIẾP XÚC ĐIỆN KÉO .1 Phân loại và yêu cầu chung.2 _ Mạng tiếp xúc ray thứ ba.---:-22222222+++t2222EEEEYErtrtEEEEErrrrrrrtrrrrrrrrree 76 5:2:Í Bo tri tiép KỦE qoiotntitrotsatriglttiogtitittisttitittgtiftGIN-GBOSSAA lGũ—Ntgttt sguayaNa 76 5.2 Vật liệu ray dẫn điện. Các ưu và khuyết điểm của ray dẫn điện.3 Mạng tiếp xúc treo cao dây mềm. 2: +++22EE++++22EEE+t222E222222Exerrrrkr 83 5:3/1 Yêu cầu kỹ thuẬt:sossssoioniiabiniitdtiodtbiobidtiigtgitgptugtelguttogtairdgeuagine 83 5.2 Cade loatitteo day sisissswinscssnonssvvassvsenssssveeresossenvansevanssuscvenssasavenvivansensnsonsesenssouisetes 85 E6. gÐÖÊ)ÖÒÖ)†›ỪỌỆ)íỏỎÒỞ“ii‹4.

Cấu trúc lắp dat mang treo day .5 Phạm vi ứng dụng và vật liệu đây tiếp xúc .6 Các ưu điểm và nhược điểm của mạng tiếp treo cao hệ dây mềm.4 Mạng tiếp xúc treo cao cô định.1 Vật liệu và thành phần cấu trúc.2 Phạm vi ứng dụng.3 Cac uu điểm và khuyết điểm của mạng tiếp xúc treo cao có định. CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 5. ĐÀU MÁY VÀ ĐOÀN TÀU TOA XE HIỆN ĐẠI.2 _ Phân loại bố trí trục bánh sắt.1 Khung giá chuyền hướng.2 Phân loại bồ trí trục và tải trọng trục 6.3 Đầu máy và đoàn tàu toa xe chạy điện 6.1 Sơ đồ các khối chính trên đầu tàu — đoàn tàu chạy điện DC.2 Sơ đồ các khối chính trên đầu tàu — đoàn tàu chạy điện AC.4 Đầu tàu, đoàn tàu toa xe hỗn hợp.---::¿-2222222vcccttttEEErtrrrrrrrrrrrrrree 120 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 6.-:--2222222+++22222222222+t2E2E2EEEvrrrrrrrrrrrrree 122 CHƯƠNG 7. HỆ THÓNG ĐIỆN TỰ DÙNG TRONG GIAO THÔNG ĐƯỜNG SÁT 0.

123 PQ PASM AP HM 7.3 Ngudn cung cap va phan phoi.4 _ Thiết bị trạm tự đùng. ce 124 75 Nữ cầu công suấtHều HQsssssssznusensrratgtiiedtdgNuttdtaiatiitauags 125 l0. TÌNH HÌNH SỬ DỤNG CÁC LOẠI HÌNH GIAO THÔNG ĐƯỜNG SAT CHẠY ĐIỆN TRÊN THÉ GIỚI.1 Đường sắt đô thị.---2222222222212222221112222111221111222111 211cc 127 LUẬN nh Ở4. Đường sắt địa phương, liên tỉnh và quốc gia.-----¿+cc+cc+eccxcccee 140 8.4 Duong sắt hỗ hợp tốc độ cao, tốc độ cao và siêu aO.5 Tình hình điện khí hóa đường sắt chung trên thế giới.-------:-- 147 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 8.

153 BANG KY HIEU, VIET TAT STT Ky hiéu Giai thich 1 A,B,C/ LAnc Các pha A,B,C/ đường đây cung cấp 2 AC Dòng xoay chiều 3 AT Máy biến áp AT 4 B/BS Thanh cái, thanh cái trạm điện kéo 5 BMU Hai chế độ diesel — điện động lực phân tán 6 BSS Trạm điện lớn 7 BT Máy biến áp BT § CB May cat 9 CLS Mạng tiếp xúc 10 CTS Động lực tập trung 11 D/L Khoang cach 12 DC Dòng một chiều 12 |DTS/EMU Động lực phân tán 13 DTT Máy hạ áp ba pha 14 F Dây cấp âm (-25kV) 15 FL Đường dây phân phối điện kéo l6 | FP Trạm cấp điện kéo 17 FU Cầu chảy trung áp 18 FSW Đóng ngắt mạch phân phôi 19 HSCB Máy cắt tốc độ cao DC 20 HV Cao áp 21 IPT Truyền tải điện cảm ứng 22 Loc Lién két DC 23 LF Mach cap (dién kéo) 24 LV Trung áp/ Sơ cấp thấp áp 25 MS Động cơ đông bộ ba pha 26 MSW Đóng ngắt mạch chính 27 MTr Phía thứ câp điện kéo 28 NS Phân trung tính 29 OCS Mạng tiếp xúc treo cao 30 SR Chỉnh lưu 31 SII Nghịch lưu một pha AC 32 TPS Trạm điện kéo 33 TTr Máy hạ áp một pha TPS BANG kY HIEU, VIET TAT (Tiéng Anh) STT Ky hiéu Giai thich 1 A,B,C/ Lase Phases A,B,C/ Line 2 AC Alternating Current 3 AT Auto — Transformer 4 B/BS Bus/ Bus in Traction Power Substation 5 BMU Diesel — Mutiple Unit 6 BSS Buck Supply System/ Power Supply Point 7 BT Boost Transformer 8 CB Circuit Breaker 9 CLS Contact Line System 10 CTS Concentrated Traction System 11 D/L Distance/ Short distance 12 DC Direct Current 12 DTS/EMU Distribution Traction System/ Electric Mutiple Unit 13 DTT Distribution Traction Transformer 14 F Feeder (-25kV) 15 FL Feeder line 16 FP Feeding point 17 FU Medium Voltage Fuses 18 FSW Feeder Switch 19 HSCB High speed circuit direct curent 20 HV High Voltage 21 IPT Inductive Power Transfer 22 Loc Link DC 23 LF Line Feeding 24 LV Low Voltage 25 MS Machine synchrone 26 MSW Main Switch 27 MTr Secondary winding traction transformer 28 NS Neutral section 29 OCS Overhead Contact Line System 30 SR Silicon Rectifier 31 SH Silicon Inverter Single phase 32 TPS Traction Power System 33 TTr Traction transformer in TPS DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ cơ bản các thành phần chính cung cấp điện trong.1 Tổng quan cung cấp điện giao thông đường sắt chạy điện dòng một chiều .2 Trạm điện kéo 825 V DC trong nhà kín cho hệ thống tàu điện ngầm Almaty — Kazakhstan: tủ biến áp và bộ chỉnh lưu (hình trái), tủ đóng cắt mạch phân phối dòng điện kéo với máy cắt tốc độ cao (hình phải) [10], [11].3 Trạm điện kéo DC cho hệ thống tàu điện bánh st LODZ (Ba Lan): trạm điện kéo, các tủ đóng ngắt bảo vệ DC, chỉnh lưu diode và màn hình giám sát SCADA nguồn (từ trái qua phải, từ trên xuống dưới) [12].4 Mạch chỉnh lưu diode: may bién ap sao/tam giác cầu ba pha (hình trái) và mạch chỉnh lưu kết nối tam giác/sao — tam giác hai mạch cầu ba pha mắc song song (hình phải) [13] Hình 3.5 Chế độ ham tai sinh (hướng mũi tên màu xanh) hồi trả năng lượng.1 Sơ đồ cung cấp điện đường sắt chạy điện dòng xoay chiều Hình 4.2 Sơ đồ bố trí cung cấp điện đường sắt chạy điện dòng xoay chiều Hình 4.3 Một máy biến áp trạm điện kéo loại Scott 275 kV/25 kV sử dụng trên tuyến đường sắt Shinkansen, Nhật Bản [ 14].--¿2222zz+222zszeszrrxcee 60 Hình 4.4 Sơ đồ hệ thống các trường hợp cung cấp điện kéo.