牵引供电系统简介.doc

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1、牵引供电系统简介一、系统功能牵引供电系统的主要功能是：将地方电力系统的电源（交流电气化铁路：AC110kV或AC220kV，城市轨道交通：中心变电所AC220kV或AC110kV→AC35kV环网）引入牵引供电系统的牵引变电所，通过牵引变压器变压为适合电力机车运行的电压制式（交流电气化铁路：AC25kV或AC2×25kV，城市轨道交通：DC750V、DC1500V或DC3000V），向电力机车提供连续电能。电力牵引负荷为一级负荷，引入牵引变电所的外部电源应为两回独力可靠的电源，并互为热备用，能够实现自动切换。交流电气化铁路及城市轨道交通牵引供电系统简图分别如图1.1和图1.2所

2、示。图1.1交流电气化铁路牵引供电系统图1.2城市轨道交通牵引供电系统第7页共7页一、牵引网供电方式1.交流电气化铁路交流电气化铁路牵引网供电方式大体上可分为三种：直接供电方式（包括带回流线的直接供电方式）、BT供电方式和AT供电方式。（1）直接供电方式直接供电方式又可分为不带回流线直接供电方式(图2.1)和带回流线的直接供电方式(图2.2)两种。图2.1不带回流线的直接供电方式图2.2带回流线的直接供电方式不带回流线的直接供电方式在我国早期的电气化铁路中采用，机车电流完全通过钢轨和大地流回牵引变电所，牵引网本身不具备防干扰功能。在接地方面，每根支柱需单独接地（设接地极或通过火

3、花间隙），或者通过架空地线实现集中接地（架空地线不与信号扼流圈中性点连接）。带回流线的直接供电方式，机车电流一部分通过钢轨和大地流回牵引变电所（约70%），其余通过回流线流回牵引变电所（约30%）。由于流经接触网的电流和流经回流线的电流虽然大小不等，单方向相反，且安装高度比较接近，两者对铁路沿线通讯设施的电磁干扰影响趋于抵消，因此牵引网本身具备防干扰功能。在接地方面，接触网支柱通过回流线实现集中接地，回流线每隔一个闭塞分区通过吸上线（铝芯或铜芯电缆，常用VLV-70和2xVLV-150）与信号扼流圈中性点连接（吸上线间距3～4km）。第7页共7页（1）BT供电方式BT（Boos

4、tTransformer）供电方式又称吸流变压器供电方式，也是在我国早期电气化铁路中有采用，其主要目的是为了提高牵引网防干扰能力，但随着通讯线路电缆化和光缆化，防干扰矛盾越来越不突出，其生命力也已大大降低，该种供电方式目前已经基本不采用。如图2.3所示，吸流变压器为1:1的单卷变压器，其原边串入接触网中（在绝缘锚段关节处），次边串入回流线中，吸流变压器的间隔为3～4km，在两个吸流变压器的中间设有吸上线，用于将钢轨中的牵引电流吸入回流线。机车所处的BT间隔内存在“半段效应”，即在该BT段内接触网与回流线中的电流并不相等，防干扰效果并不明显，而在其余BT段内两者的电流大小相等，方

5、向相反，防干扰效果非常明显。但是，由于BT变压器自身存在较大的阻抗，且安装密度较大，其在牵引网中引起的电压将也较大。因此，在同等条件下，BT供电方式变电所间距小于其它供电方式，且每3～4km在接触网内存在断口，断口两端因BT自阻抗而存在一定的电压差，机车通过该断口时可能会产生电火花，导致接触网的使用寿命缩短。图2.3BT供电方式（2）AT供电方式AT（Auto-Transformer）供电方式又称自藕变压器供电方式，相对于其它供电方式而言，AT供电方式具有更好的防干扰效果和更大的供电潜力，特别适合于高速和重载铁路。如图2.4所示，牵引变电所主变压器二次侧±25KV端子分别接于接

6、触网和正馈线，二次侧线圈中点接于钢轨。每隔10～15公里，将自藕变压器（AT1、AT2…）并入接触网和正馈线之间，自藕变压器中点与钢轨相连接。另外，上下行各架设有一根与钢轨并联（通过扼流圈）的保护线，用于接触网或正馈线的闪络保护接地。自藕变压器实为单绕组变压器，该绕组设有中心抽头。理论上讲，除了机车所在的AT段（该AT段存在“半段效应”）以外，其余AT段内流经接触网中和正馈线中的电流大小相等，方向相反，且电流大小仅为机车电流之半。在钢轨和保护线之间每隔3～4km设有吸上线。第7页共7页图2.4AT供电方式1.城市轨道交通城市轨道交通接触网一般采用直流供电，接触网为正极，钢轨为负

7、极，机车从相邻两变电所取电，即采用双边供电方式（交流电气化铁路一般为单边供电）。如图2.5所示，机车所需的电流分别来自两相邻变电所。图2.5直流双边供电方式二、牵引供电设施功能及分布1.交流电气化铁路交流电气化铁路牵引供电设施一般由以下几部分组成：l带回流线的直接供电方式。如图3.1所示，牵引供电设施由变电所、分区所、开闭所（分区所兼开闭所）构成。变电所间距一般为40～60km（视负荷大小而定），变电所至相邻分区所之间的供电范围称为一个供电臂，每变电所有左右两个供电臂（终端变电所除外）。正常