1、-目 录一、电气化铁路牵引供电系统概述一、电气化铁路牵引供电系统概述 二、电气化铁路牵引供电回路二、电气化铁路牵引供电回路三、电气化铁路牵引供电方式三、电气化铁路牵引供电方式 四、牵引变电所高压进线接线方式四、牵引变电所高压进线接线方式伍伍、牵引变电所一次设备模拟接线图牵引变电所一次设备模拟接线图六、牵引变电所主要一次设备结构及工作原理六、牵引变电所主要一次设备结构及工作原理七、牵引变电所二次设备及其接线图七、牵引变电所二次设备及其接线图八、牵引变电所工作票填写标准八、牵引变电所工作票填写标准九、牵引变电所值班业务基础知识九、牵引变电所值班业务基础知识十、牵引变电所常见故障及处理方法十、牵引变
2、电所常见故障及处理方法-一、电气化铁路牵引供电系统概述一、电气化铁路牵引供电系统概述 中国电气化铁路是从中国电气化铁路是从19611961年建成宝鸡一风州段年建成宝鸡一风州段 (93(93) )开始的开始的 , ,它经历了从无到有、它经历了从无到有、从山区到平原、从单线到复线从山区到平原、从单线到复线 , ,从一般干线到繁忙干线、客专线，从常速到准高速、高铁从一般干线到繁忙干线、客专线，从常速到准高速、高铁的发展历程。的发展历程。 电气化铁路的牵引动力是电力机车，机车本身不带能源，所需能源由电力牵引供电系统电气化铁路的牵引动力是电力机车，机车本身不带能源，所需能源由电力牵引供电系统提供。提供。
3、牵引供电系统是指铁路从地方电站引入牵引供电系统是指铁路从地方电站引入110kv（220KV)）电源，通过牵引变电所降）电源，通过牵引变电所降压至压至27.5kv送至电力机车的整个系统，它由送至电力机车的整个系统，它由地方变电站、地方变电站、110kv（220KV)）输电线、牵引）输电线、牵引变电所、变电所、27.5kv馈电线、接触网、电力机车、轨回流线、地回流线馈电线、接触网、电力机车、轨回流线、地回流线组成。组成。其中牵引变电所其中牵引变电所是电气化铁路供电系统中的心脏是电气化铁路供电系统中的心脏, ,它它的主要任务是将的主要任务是将地方变电站地方变电站输送来的输送来的110kV（220KV
4、)三三相交流电变换为相交流电变换为27.5kV单相电，然后以单相供电方式经馈电线送至接触网上，接触网沿铁单相电，然后以单相供电方式经馈电线送至接触网上，接触网沿铁路上空架设，电力机车升弓后便可从其取得电能，用以牵引列车。电压变化由牵引变压器路上空架设，电力机车升弓后便可从其取得电能，用以牵引列车。电压变化由牵引变压器完成，牵引变电所通常设置两台变压器，采用双电源供电，互为备用以提高供电的可靠性，完成，牵引变电所通常设置两台变压器，采用双电源供电，互为备用以提高供电的可靠性，还设置有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，减少牵引负荷对电还设置有串联和并联的电容补偿装置，用以改善供
5、电系统的电能质量，减少牵引负荷对电力系统和通信线路的影响。力系统和通信线路的影响。-电力系统与电力牵引供电系统电力系统与电力牵引供电系统-牵引供电系统由哪几部分组成铁路从地方引入铁路从地方引入110kv电源，通过牵引变电所降压电源，通过牵引变电所降压至至27。5kv送至电力机车的整个系统叫牵引供电系送至电力机车的整个系统叫牵引供电系统统牵引供电系统由以下几部分组成牵引供电系统由以下几部分组成:地方变电站、地方变电站、110kv输电线、牵引变电所、输电线、牵引变电所、27。5kv馈电线、接馈电线、接触网、电力机车、轨回流线、地回流线触网、电力机车、轨回流线、地回流线牵引变电所从地方引入牵引变电所
6、从地方引入110kv高压，通过牵引变压高压，通过牵引变压器降至适合电力机车运行的器降至适合电力机车运行的27。5kv电压，送至接电压，送至接触网，供给电力机车运行。其作用是接受、分配、触网，供给电力机车运行。其作用是接受、分配、输送电能。输送电能。 -牵引供电系统的组成部分与作用1）牵引变电所:把电力系统供应的电能变换成适合电力机车牵引要求的电能。 2）馈电线:连接牵引变电所和接触网的导线。它将牵引变电所变换后的电能送到接触网。 3）接触网:是一种悬挂在轨道上方，沿轨道敷设的、和铁路轨道保持一定距离的输电网。通过电动车组受电弓和接触网的滑动接触，牵引电能就由接触网进入电动车组，从而驱动牵引电动
7、机使列车运行。 4）轨道:在非电牵引情形下只作为列车的导轨。在电力牵引时，轨道除仍具有导轨功能外，还需要完成导通回流的任务。因此，电力牵引的轨道，需要具有良好的导电性能。5）回流线: 是连接轨道和牵引变电所的导线。通过回流线把轨道中的回路电流导入牵引变电所的主变压器。牵引网: 通常将接触网、馈电线、钢轨回路(包括大地)和回流线称为牵引网。 牵引变电所和牵引网构成牵引变电所和牵引网构成牵引供电系统牵引供电系统 。专用高压输电线路和牵引供电系统称为专用高压输电线路和牵引供电系统称为电气化铁路供电系电气化铁路供电系统统 。-外部供电电源的电压选择电气化铁路供电系统的外部电源来自公用电力系统电气化铁路
8、供电系统的外部电源来自公用电力系统的电力网，应选择一个合适的电压等级，一般根据的电力网，应选择一个合适的电压等级，一般根据输送功率和输电距离来选择。输送功率和输电距离来选择。对于高速铁路，由于牵引功率更大，应尽可能选用对于高速铁路，由于牵引功率更大，应尽可能选用更高的电压等级更高的电压等级-220kV。-牵引变电所外部供电电源国外高速铁路外部供电电源的有关数据国外高速铁路外部供电电源的有关数据世界各国的高速电气化铁路，均采用高压供电。世界各国的高速电气化铁路，均采用高压供电。 日本山阳新干线，牵引变电所的进线电压采用日本山阳新干线，牵引变电所的进线电压采用275kV。这。这与原来的与原来的70
9、kV相比，电源电压变动和不和、平衡承受能力都相比，电源电压变动和不和、平衡承受能力都有所提高，因而更能保证机车稳定、高速运行。有所提高，因而更能保证机车稳定、高速运行。 法国大部分牵引变电所的进线电压为法国大部分牵引变电所的进线电压为225kV。 德国牵引网电压采用德国牵引网电压采用15kV，牵引变电所进线电压采用，牵引变电所进线电压采用110kV。使用。使用12.5 频率给铁路专门供电。频率给铁路专门供电。-世界主要高速铁路国家电压等级-牵引供电系统原边的供电方式1.单侧供电单侧供电牵引变电所牵引变电所C1、C2、C3只能从右侧的发电厂只能从右侧的发电厂A1用两路用两路输电线供电。而发电厂输
10、电线供电。而发电厂A1又通过地区变电所又通过地区变电所B1、B2、B3与发电厂与发电厂A2、A3相连，构成一个可靠的供电网络相连，构成一个可靠的供电网络。-牵引供电系统原边的供电方式2.双侧供电双侧供电C：牵引变电所；：牵引变电所；B：地区变电站；：地区变电站；A：发电厂：发电厂-牵引供电系统原边的供电方式3.环形供电环形供电-牵引供电系统原边的供电方式4.放射供电放射供电-牵引变电所引入线的方式又称牵引变电所一次侧主接线方式。主要有以下又称牵引变电所一次侧主接线方式。主要有以下3种，。种，。三相电源三相电源三相电源三相电源三相电源三相电源-牵引变电所引入线的方式 牵引变电所进线电源接线方式分
11、为牵引变电所进线电源接线方式分为桥式接线桥式接线和和双双T T接线接线，单母线分段式单母线分段式其中桥式接线又分为其中桥式接线又分为内桥接线内桥接线和和外桥接线外桥接线。双。双T T接线是目前采用比较普遍的一种接线方式，接线是目前采用比较普遍的一种接线方式，它比内桥和外桥接线形式都简单，双它比内桥和外桥接线形式都简单，双T T接线要求两回进线同时采用，一般都能作主供回接线要求两回进线同时采用，一般都能作主供回路，并能作为互为备用。各种接线如下图所示：路，并能作为互为备用。各种接线如下图所示：三相电源三相电源三相电源三相电源三相电源三相电源GKGKGKGKGKGKGKGKGKGKGKGKDLDL
12、DLDLDLDLDLDLDLDLGKGKGKGKGK1#B1#B1#B2#B2#B2#BGKGKGK-牵引变电所引入线的方式牵引变电所一次接线主要是桥式接线和双牵引变电所一次接线主要是桥式接线和双T型接线两种。型接线两种。(1)桥式接线桥式接线:在通过式变电所中，有电力系统的穿过功率通过，桥断路器应经在通过式变电所中，有电力系统的穿过功率通过，桥断路器应经常处于闭合状态，这种接线称为桥式接线。桥式接线有外桥式和内桥式两种常处于闭合状态，这种接线称为桥式接线。桥式接线有外桥式和内桥式两种:a) 外桥式接线外桥式接线:连接桥设在线路侧时，为外桥式接线。外桥式接线适用于线路连接桥设在线路侧时，为外桥
13、式接线。外桥式接线适用于线路较短或变压器需要经常切换的情况。较短或变压器需要经常切换的情况。b) 内桥式接线内桥式接线:连接桥设在变压器侧时，为内桥式接线。内桥式接线适用于线连接桥设在变压器侧时，为内桥式接线。内桥式接线适用于线路较长或变压器不需要经常切换的情况。路较长或变压器不需要经常切换的情况。(2)双双T型接线型接线:也叫分支接线，它于外桥式接线相似，区别是用桥隔离开关代替也叫分支接线，它于外桥式接线相似，区别是用桥隔离开关代替了原来的桥断路器。双了原来的桥断路器。双T型接线设置了桥隔离开关目的是当某一因故障或检修型接线设置了桥隔离开关目的是当某一因故障或检修退出运行时，另一输电线路可借
14、助桥隔离开关向两台变压器同时供电。退出运行时，另一输电线路可借助桥隔离开关向两台变压器同时供电。母联隔离开关经常是闭合的，两组进线只有一组向变电所供电的是工作电源母联隔离开关经常是闭合的，两组进线只有一组向变电所供电的是工作电源(主电源主电源)，另一组输电线则是备用电源，另一组输电线则是备用电源(副电源副电源)，与桥式接线相比，省去一台，与桥式接线相比，省去一台断路器，隔离开关也减少了。因此屋外配电装置的结构简化，占地面积减小，断路器，隔离开关也减少了。因此屋外配电装置的结构简化，占地面积减小，相应的以桥断路器为作用的保护装置也随之取消，控制室内的二次接线大为减相应的以桥断路器为作用的保护装置
15、也随之取消，控制室内的二次接线大为减化。化。牵引变电所引入线大多采用双牵引变电所引入线大多采用双T型接线。型接线。 -牵引变电所外电源(2路)-牵引变电所进线铁塔(双回单塔)-牵引变电所进线电源相序标识(单回单塔)A相B相C相-变电所内电气主接线变电所电气主接线由断路器、隔离开关、互感器、避雷器、主变压器、变电所电气主接线由断路器、隔离开关、互感器、避雷器、主变压器、母线和电缆等一次高压设备按一定顺序连接起来用于表示接受和分配电母线和电缆等一次高压设备按一定顺序连接起来用于表示接受和分配电能的电路能的电路反映变电所的基本结构和性能，在运行中表明电能的输送和分配关系、反映变电所的基本结构和性能，
16、在运行中表明电能的输送和分配关系、一次设备的运行方式，成为实际运行操作依据一次设备的运行方式，成为实际运行操作依据-一次设备主要图形 变压器变压器主要接触类型：主要接触类型：按绕组数：双绕组（110/10KV、35/10KV）、三绕组（110/35/10KV）。按调压方式：有载调压、无励磁调压（无载调压）、无分接变压器（不调压）。图形及文字符号表示：图形及文字符号表示：双绕组变压器三绕组变压器有载调压变压器文字符号：TM（新） B（旧）。（注意本文图形均可见于各设计图纸，并不完全符合标准）-一次设备主要图形：一次设备主要图形：断路器：（常称为：开关）断路器：（常称为：开关）用途：用途：在正常或
17、故障状态下，接通或断开高压电路的专用电器。断路器的触头装有特殊的灭弧装置，能迅速的断开短路电流，切断故障电路。图形及文字符号表示：图形及文字符号表示：文字符号：QF（新） DL（旧）新旧隔离开关（常称为：刀闸）：隔离开关（常称为：刀闸）：用途：用途：主要起隔离电压和切换电路的作用。无灭弧装置。注意应“先合后断”（先合刀闸再合断路器，先分断路器再断刀闸）。可手动操作，也可电动操作（电动操作主要应用于110KV及以上，需要遥控）图形及文字符号表示：图形及文字符号表示：文字符号：文字符号：QS（新）（新） G（旧）（旧）。新旧-一次设备主要图形手车式断路器：（常称为：手车开关）手车式断路器：（常称为
18、：手车开关）像手推车一样可以推拉出来的自带隔离开关的断路器，手车拉出后即将两侧隔离开关断开。图形及文字符号表示： 文字符号：DL电力电容器：电力电容器：用途：用途：并联连接于交流电力系统中，用于补偿感性无功功率，改善功率因数，改善电压质量，降低线路损耗，提高系统或变压器的有功输出。图形及文字符号表示图形及文字符号表示文字符号：C -一次设备主要图形电流互感器：（常称为：电流互感器：（常称为：CT）作用：作用：将一次回路的大电流变为二次回路标准的小电流，使测量仪表和保护装置标准化、小型化；使二次设备与高电压部分隔离，保证人身和设备的安全。图形及文字符号表示：图形及文字符号表示：文字符号：文字符号
19、：TA（新）（新） LH（旧）（旧） 或两表法三表法主接线图表示-一次设备主要图形电压互感器：（常称为：电压互感器：（常称为：PT）作用：作用：将一次回路的大电压变为二次回路标准的小电压，使测量仪表和保护装置标准化、小型化；使二次设备与高电压部分隔离，保证人身和设备的安全。图形及文字符号表示：图形及文字符号表示：文字符号：TV（新） YH（旧） 主接线图表示-饶桥变电所模拟图-某变电所模拟盘-牵引供电系统向接触网的供电方式、单线区段、单线区段 一边供电一边供电 两边供电两边供电、双线区段、双线区段 同相一边并联供电同相一边并联供电 同相一边分开供电同相一边分开供电 双边纽结供电双边纽结供电牵引
20、变电所对接触网的供电有两种方式牵引变电所对接触网的供电有两种方式:单边供电和双边供电。单边供电和双边供电。接触网通常在相邻两牵引变电所的中央断开，将两牵引变电所间两接触网通常在相邻两牵引变电所的中央断开，将两牵引变电所间两个供电臂的接触网分为两个供电分区。每以供电分区的接触网只能个供电臂的接触网分为两个供电分区。每以供电分区的接触网只能从一端的牵引变电所获得电能，称为单边供电。从一端的牵引变电所获得电能，称为单边供电。如果在中央断开处设开关设备时可将两供电分区连通，此处称为分如果在中央断开处设开关设备时可将两供电分区连通，此处称为分区亭。将分区亭的断路器闭合，则相邻牵引变电所间的两个接触网区亭
21、。将分区亭的断路器闭合，则相邻牵引变电所间的两个接触网供电分区可同时从两变电所获得电能，此方式称为双边供电供电分区可同时从两变电所获得电能，此方式称为双边供电-接触网的供电方式（一）单线区段（一）单线区段1.单边供电：接触网的每个分段由牵引变电所从一边供应单边供电：接触网的每个分段由牵引变电所从一边供应电能，也即每个供电臂独立供电。如图电能，也即每个供电臂独立供电。如图1-6所示。所示。2.双边供电双边供电图中将分区所的断路器连接，接触网就从两个变电所同时图中将分区所的断路器连接，接触网就从两个变电所同时供电，这种供电方式称为双边供电供电，这种供电方式称为双边供电牵引变电所牵引变电所开关分相绝
22、缘器-接触网的供电方式（二）复线区段复线区段也有单边供电和双边供电两种方式。双边供电方式设备复杂，短路保护困难等，目前我国只采用单边供电。1. 单边末端并联供电2. 单边全并联供电-二、电气化铁路牵引供电回路二、电气化铁路牵引供电回路 牵引供电回路是由牵引供电回路是由牵引变电所、馈电线、接触网、电力机车、钢轨、地或回牵引变电所、馈电线、接触网、电力机车、钢轨、地或回流线流线构成。另外还有分区亭、开闭所、构成。另外还有分区亭、开闭所、ATAT所等。如下图所等。如下图: :开闭所开闭所 牵引系统中的开闭所，实际上从严格意义上讲是牵引系统中的开闭所，实际上从严格意义上讲是“高压配电高压配电”站，仅仅
23、起配站，仅仅起配电作用，实现环网供电、双路互投等功能。开闭所应尽量设置在枢纽地区的负电作用，实现环网供电、双路互投等功能。开闭所应尽量设置在枢纽地区的负荷中心处，以减少馈线的长度和馈线与接触网的交叉干扰。荷中心处，以减少馈线的长度和馈线与接触网的交叉干扰。分区亭分区亭 为了增加供电的灵活性，提高运行的可靠性，为了增加供电的灵活性，提高运行的可靠性，在两个牵引变电所的供电区间常加设分区亭。分在两个牵引变电所的供电区间常加设分区亭。分区亭起到平时将两个供电臂或上下行接触网联络区亭起到平时将两个供电臂或上下行接触网联络起来的作用，这样，当事故发生时，可缩小停电起来的作用，这样，当事故发生时，可缩小停
24、电范围和实现越区供电。范围和实现越区供电。AT所所 牵引网采用牵引网采用AT供电方式时，在铁路沿线每供电方式时，在铁路沿线每隔隔10km左右设置一台自耦变压器左右设置一台自耦变压器AT，该设置，该设置处所称做处所称做AT所。所。电力机车馈电线-牵引电网对机车的供电方式牵引电网对机车的供电方式1、直接供电方式、直接供电方式(DF) Direct feed2、吸流变压器供电方式、吸流变压器供电方式(BT供电方式供电方式) Booster-Transformer3、带回流线的直接供电方式、带回流线的直接供电方式(DN供电方式供电方式) 4、自耦变压器供电方式、自耦变压器供电方式(AT供电方式供电方式
25、) Auto-Transformer5、同轴电力电缆供电方式（、同轴电力电缆供电方式（CC） Coaxial cable-直接供电方式(DF)这是一种最简单的供电方式。这是一种最简单的供电方式。对通信干扰不加特殊防护措施，对通信干扰不加特殊防护措施，最早大都采用这种供电方式。最早大都采用这种供电方式。最简单、投资最省，最简单、投资最省，牵引网阻抗较小，能损也较低。牵引网阻抗较小，能损也较低。电流经钢轨流回牵引变电所，电流经钢轨流回牵引变电所，而钢轨与地并不是完全绝缘而钢轨与地并不是完全绝缘的，一部分回流由钢轨流入的，一部分回流由钢轨流入大地，这部分电流会对通信大地，这部分电流会对通信线路产生感
26、应影响。线路产生感应影响。因此这种供电方式一般用在铁路沿线无架空通信线路因此这种供电方式一般用在铁路沿线无架空通信线路或通信线路已改用地下屏蔽电缆的区段或通信线路已改用地下屏蔽电缆的区段-直接供电方式对通信线路的影响静电感应影响静电感应影响 牵引网是一个单相高压交流电网，接触网带电时，在其周围空间将牵引网是一个单相高压交流电网，接触网带电时，在其周围空间将产生一个产生一个工频高压电场工频高压电场，从而使通信线上的各点产生相应的静电感应，从而使通信线上的各点产生相应的静电感应电压。同接触网电压性质一样，静电感应电压也是一个工频交流电压。电压。同接触网电压性质一样，静电感应电压也是一个工频交流电压
27、。电磁感应影响电磁感应影响 牵引网由接触网、钢轨网构成，由于钢轨牵引网由接触网、钢轨网构成，由于钢轨-地之间存在过渡电阻，一地之间存在过渡电阻，一部分负荷电流经大地返回变电所，因此，牵引网部分负荷电流经大地返回变电所，因此，牵引网是一个不平衡的单相是一个不平衡的单相回路回路，接触网和钢轨网电流所产生的感应电势在通信上不能抵消，所，接触网和钢轨网电流所产生的感应电势在通信上不能抵消，所以在通信线上将产生电磁感应电势。以在通信线上将产生电磁感应电势。传导电流影响传导电流影响 由于一部分牵引电流经大地返回牵引变电所，使大地在不同地点出由于一部分牵引电流经大地返回牵引变电所，使大地在不同地点出现不同的
28、电位。如果在铁路附近有以地为回路的单导线通信电路，则现不同的电位。如果在铁路附近有以地为回路的单导线通信电路，则将由于通信线路两个接地点之间的电位差而出现干扰电流将由于通信线路两个接地点之间的电位差而出现干扰电流-3 3、吸流变压器供电方式 (BT) 在牵引供电系统中加装吸流变压器在牵引供电系统中加装吸流变压器- -回流线装置的供电方式，称为吸流变压器供电方回流线装置的供电方式，称为吸流变压器供电方式，简称式，简称BTBT（Booster TransformerBooster Transformer）供电方式。它是在牵引网中，每相距）供电方式。它是在牵引网中，每相距1.5-4km1.5-4km
29、，设一，设一台变比为台变比为1 1：1 1的吸流变压器，吸流变压器采用变比为的吸流变压器，吸流变压器采用变比为1 1：1 1的特殊变压器，原边串接在接触的特殊变压器，原边串接在接触网上，次边串接在回流线中。间隔约网上，次边串接在回流线中。间隔约1.5-4km 1.5-4km 设置一台吸流变压器，在两个吸流变压器中设置一台吸流变压器，在两个吸流变压器中间，把轨道和回流线连接起来，这个连接成为吸上线。它是机车电流返回回流线的通路。间，把轨道和回流线连接起来，这个连接成为吸上线。它是机车电流返回回流线的通路。回流线中流回的电流与接触网内流过的牵引电流大小基回流线中流回的电流与接触网内流过的牵引电流大
30、小基本相等，方向相反，它们形成的电磁场相互抵消，这样本相等，方向相反，它们形成的电磁场相互抵消，这样就显著的消弱了接触网和回流线周围空间的交变磁场，就显著的消弱了接触网和回流线周围空间的交变磁场，使牵引电流在邻近的通信线路中的电磁感应影响大大的使牵引电流在邻近的通信线路中的电磁感应影响大大的减小。但减小。但BTBT方式牵引网结构复杂，造价较高，由于吸流方式牵引网结构复杂，造价较高，由于吸流变压器串入接触网，使得牵引网阻抗变大，供电臂长度将变压器串入接触网，使得牵引网阻抗变大，供电臂长度将减小；因存在减小；因存在BTBT分段（火花间隙），不利于高速、重载分段（火花间隙），不利于高速、重载等大电流
31、运行等大电流运行. . 回流线接触网吸上线钢轨电力机车-吸流变压器供电方式 (BT)牵引网阻抗大，变电所间距小，电分相数量多，不适合高速电力牵引。牵引网阻抗大，变电所间距小，电分相数量多，不适合高速电力牵引。 1.使牵引网阻抗显著增大，增加约使牵引网阻抗显著增大，增加约50%-60%。接触网。接触网回流线回路比通常回流线回路比通常牵引网阻抗要高。应用这种装置的牵引网，其阻抗等于接触网牵引网阻抗要高。应用这种装置的牵引网，其阻抗等于接触网回流线回回流线回路阻抗与吸流变压器短路阻抗之和。由于牵引网阻抗增高，使供电臂的电路阻抗与吸流变压器短路阻抗之和。由于牵引网阻抗增高，使供电臂的电压损失相应增加，
32、在重载和高速运行的情况下尤为严重，有时可能需要缩压损失相应增加，在重载和高速运行的情况下尤为严重，有时可能需要缩短牵引变电所间的距离，或增设串联电容补偿，来保证牵引网电压水平。短牵引变电所间的距离，或增设串联电容补偿，来保证牵引网电压水平。2.由于由于BT的串入，使供电臂上每隔一个的串入，使供电臂上每隔一个BT间距就出现一个电分段，这些间距就出现一个电分段，这些电分段不论在电气上还是在机械上都是薄弱环节。所以电分段不论在电气上还是在机械上都是薄弱环节。所以BT制式不适合和制式不适合和重载和高速铁路。重载和高速铁路。-2、带回流线的直接供电、带回流线的直接供电方式方式(DN)(DN) 带回流线的
33、直接供电方式是带回流线的直接供电方式是在接触网支架上架设一条与钢轨并联的回流线在接触网支架上架设一条与钢轨并联的回流线，如下图示，如下图示，电流一部分改由架空回流线流回牵引变电所，其方向与接触网中馈线电流方向相反，架空电流一部分改由架空回流线流回牵引变电所，其方向与接触网中馈线电流方向相反，架空回流线与接触网距离较近，利用接触网与回流线之间的互感作用，因此相当于对邻近通信回流线与接触网距离较近，利用接触网与回流线之间的互感作用，因此相当于对邻近通信线路增加了屏蔽效果线路增加了屏蔽效果,另外，钢轨电位大为降低，对通信线的干扰得到较好抑制。另外，钢轨电位大为降低，对通信线的干扰得到较好抑制。牵引变
34、电所接触网回流线钢轨电力机车-带回流线的直接供电方式 DN 在在BT供电方式的基础上，取消吸流变压器，但是仍然保留回流线，便形成供电方式的基础上，取消吸流变压器，但是仍然保留回流线，便形成了带回流线的直接供电方式。了带回流线的直接供电方式。利用接触网与回流线之间的互感作用，使钢轨中的回流尽量由回流线流回牵引利用接触网与回流线之间的互感作用，使钢轨中的回流尽量由回流线流回牵引变电所，可部分抵消接触网对邻近通信线路的干扰。此种供电方式是高速电气变电所，可部分抵消接触网对邻近通信线路的干扰。此种供电方式是高速电气化铁路可选择的供电方式。化铁路可选择的供电方式。 由于由于AT方式设备复杂，一次投资高、
35、运营费用高、维护困难，特别在多隧方式设备复杂，一次投资高、运营费用高、维护困难，特别在多隧道区段应用更为困难。道区段应用更为困难。BT方式由于其半段效应、接触网分段及牵引网阻抗大等方式由于其半段效应、接触网分段及牵引网阻抗大等弱点，对高速和重载行车的适应能力差。因此，采用直接供电加回流线弱点，对高速和重载行车的适应能力差。因此，采用直接供电加回流线(负馈负馈线线)。 DN供电方式：由接触网、钢轨、沿全线架设的负馈线供电方式：由接触网、钢轨、沿全线架设的负馈线NF(每隔几公里用每隔几公里用P金属线和钢轨相连金属线和钢轨相连)组成。组成。由于由于NF和钢轨并联连接，使得正常运行时钢轨中负荷电流的一
36、部分分流到和钢轨并联连接，使得正常运行时钢轨中负荷电流的一部分分流到NF中去，因此，可以减少流入大地的电流，减轻对通讯的干扰危害，降低钢轨电中去，因此，可以减少流入大地的电流，减轻对通讯的干扰危害，降低钢轨电位，减小馈电回路的阻抗。位，减小馈电回路的阻抗。DN方式与方式与AT、BT相比，其馈电回路和设备简单、相比，其馈电回路和设备简单、投资省、运营维护方便。投资省、运营维护方便。-自耦变压器供电方式 (AT) AT AT供电方式又称为自耦变压器供电方式供电方式又称为自耦变压器供电方式, ,是每隔是每隔10km10km左右在接触网与正馈线之间并联左右在接触网与正馈线之间并联接入一台自耦变压器，其
37、中性点与钢轨相连。接入一台自耦变压器，其中性点与钢轨相连。电力机车由接触网受电后，牵引电流一般电力机车由接触网受电后，牵引电流一般由钢轨流回，由于自耦变压器的作用，经钢轨流回的电流经自耦变压器绕组和正馈线流由钢轨流回，由于自耦变压器的作用，经钢轨流回的电流经自耦变压器绕组和正馈线流回变电所，回变电所，因电流在接触网和正馈线中的方向相反，因而对邻近的通信线路干扰很小。因电流在接触网和正馈线中的方向相反，因而对邻近的通信线路干扰很小。如下图所示。如下图所示。 接触网正馈线(架空回流线)钢轨电力机车-自耦变压器供电方式 (AT)日本铁路为防止通讯干扰，在实行交流电气化的前期，在牵引网中普遍应用了日本
38、铁路为防止通讯干扰，在实行交流电气化的前期，在牵引网中普遍应用了BT供电方供电方式。式。但当高速、大功率机车在这种电路中通过吸流变压器分段时，在受电弓上会产生强烈电但当高速、大功率机车在这种电路中通过吸流变压器分段时，在受电弓上会产生强烈电弧，为了克服此缺点，后来发展了一种新的牵引网供电方式弧，为了克服此缺点，后来发展了一种新的牵引网供电方式自耦变压器供电方式，自耦变压器供电方式，AT间隔为间隔为10km左右。左右。-自耦变压器供电方式 (AT)原边和副边共用一部分绕组的变压器称为自耦变压器。可设想为从一台普通双绕组变原边和副边共用一部分绕组的变压器称为自耦变压器。可设想为从一台普通双绕组变压
39、器演变而来。压器演变而来。1.电压、电流关系电压、电流关系 其原次边的电压、其原次边的电压、电流关系与双绕组变压器一样。电流关系与双绕组变压器一样。2.容量关系容量关系 对于双绕组变压器，对于双绕组变压器，原绕组容量就是变压器的输入容量，副绕组容量就是变压器输出容量，都等于变压器原绕组容量就是变压器的输入容量，副绕组容量就是变压器输出容量，都等于变压器的容量。的容量。 对于自耦变压器，变压器容量与绕组容量不相等对于自耦变压器，变压器容量与绕组容量不相等-自耦变压器供电方式 (AT)自耦变压器容量为：自耦变压器容量为：串联绕组串联绕组Aa的绕组容量为：的绕组容量为：公共绕组公共绕组ax的绕组容量
40、为：的绕组容量为：2211IUIUSaaAaAakSIkUIUIUUIUS1111111211aaaxaxkSkIUIUS111122-自耦变压器供电方式 (AT)v取取ka=2，则，则21,22121IIUU对于牵引供电系统，对于牵引供电系统，电压为电压为27.5kV,即即kVUkUkVUa555 .27212设设机车电流为机车电流为I，即，即IIkIIIa211,212-自耦变压器供电方式 (AT)输入电压是输出电压的输入电压是输出电压的2倍，输入电流为输出电流的一半。倍，输入电流为输出电流的一半。AT供电方式无需提高牵引网的绝缘水平即可将牵引回路的供电供电方式无需提高牵引网的绝缘水平即可
41、将牵引回路的供电电压提高一倍。可以大大增加牵引变电所的间距，一般可达电压提高一倍。可以大大增加牵引变电所的间距，一般可达100km左右，减少牵引变电所的数目。左右，减少牵引变电所的数目。自耦变压器是并联在接触悬挂和正馈线之间的，提高了供电可靠自耦变压器是并联在接触悬挂和正馈线之间的，提高了供电可靠性。性。-AT(自耦变压器)供电方式I/2I/2自耦变压器自耦变压器自耦变压器自耦变压器自耦变压器自耦变压器25kV25kVI/2I/2-自耦变压器供电方式 (AT)AT供电方式有效地减弱对通信线的感应影响。供电方式有效地减弱对通信线的感应影响。大部分回流沿正馈线流回牵引变电所，减小了地中电流。同时，
42、接触大部分回流沿正馈线流回牵引变电所，减小了地中电流。同时，接触网中的电流与正馈线的电流大小相同，方向相反，两者的交变磁场可网中的电流与正馈线的电流大小相同，方向相反，两者的交变磁场可以相互抵消。因此，以相互抵消。因此，AT供电的防干扰性能十分理想供电的防干扰性能十分理想-CC供电方式nCC供电是一种新型的供电方式。它的同轴电力电缆供电是一种新型的供电方式。它的同轴电力电缆(CC)沿铁路线路埋设，内部芯线作为供电线与接触网沿铁路线路埋设，内部芯线作为供电线与接触网1连接，连接，外部导体作为回流线与钢轨外部导体作为回流线与钢轨2相接，每隔相接，每隔5-10km做一个分做一个分段。段。-CC供电方
43、式优点优点1、馈电线与回流线在同一电缆中，间隔很小，而且同轴布置，使得互、馈电线与回流线在同一电缆中，间隔很小，而且同轴布置，使得互感系统数增大；感系统数增大；2、同轴电缆的阻抗比接触网和钢轨的阻抗小得多，因此牵引电流和回、同轴电缆的阻抗比接触网和钢轨的阻抗小得多，因此牵引电流和回流几乎全部从同轴电缆中流过；流几乎全部从同轴电缆中流过；3、电缆芯线与外层导体电流相等，方向相反，二者形成的磁场相互抵、电缆芯线与外层导体电流相等，方向相反，二者形成的磁场相互抵消，对邻近的通信线路几乎无干扰；消，对邻近的通信线路几乎无干扰；阻抗小，供电距离长。阻抗小，供电距离长。但投资很大，是几种供电方式中最高的，
44、因此无法在实际系统中大量但投资很大，是几种供电方式中最高的，因此无法在实际系统中大量正式采用，仅在一些特别困难的区段采用。正式采用，仅在一些特别困难的区段采用。由于某种原因，有时牵引变电所的上、下行方向需采用直接供电由于某种原因，有时牵引变电所的上、下行方向需采用直接供电+AT供供电的混合供电方式。这种供电方式就是上、下行的某一方向使用直接电的混合供电方式。这种供电方式就是上、下行的某一方向使用直接供电方式，而另一方向使用供电方式，而另一方向使用AT供电方式。这种情况常常是由于牵引变供电方式。这种情况常常是由于牵引变电所的位置选择不宜、地形复杂造成的。有时，考虑沿线对通信线路电所的位置选择不宜
45、、地形复杂造成的。有时，考虑沿线对通信线路干扰要求的不同，也会采用不同的供电方式。干扰要求的不同，也会采用不同的供电方式。-牵引网供电方式的比较牵引网供电方式的比较牵引网供电方式有：牵引网供电方式有： 1）直接供电方式（含带回流线、加强线）直接供电方式（含带回流线、加强线） 2）BT供电方式供电方式 3）AT供电方式供电方式 4）CC（同轴电力电缆）供电方式（同轴电力电缆）供电方式 对于高速电气化工程，对于高速电气化工程，BT和和CC供电方式均存在致命的弱点，是供电方式均存在致命的弱点，是不能予以考虑的供电方式不能予以考虑的供电方式-1) AT供电方式特点供电方式特点225kV系统，供电电压比
46、直供方式高一倍，而牵引网单位阻系统，供电电压比直供方式高一倍，而牵引网单位阻抗仅为直供方式的抗仅为直供方式的57左右，电能损失小，显示了良好的供电特左右，电能损失小，显示了良好的供电特性；性；牵引变电所的间距大，易选址，减少了外部电源的工程数量和牵引变电所的间距大，易选址，减少了外部电源的工程数量和投资；投资；牵引网回路是平衡回路，屏蔽系数为直供方式的牵引网回路是平衡回路，屏蔽系数为直供方式的1/20左右，防左右，防干扰效果，可改善电磁环境，并减少防干扰费用；干扰效果，可改善电磁环境，并减少防干扰费用；减少了电分相数量，有利于列车的高速运行减少了电分相数量，有利于列车的高速运行 牵引网系统需设
47、正馈线，较一般直供方式复杂，但在重负荷区牵引网系统需设正馈线，较一般直供方式复杂，但在重负荷区段不必设加强导线，可与直供方式相当；变电系统较直供方式减段不必设加强导线，可与直供方式相当；变电系统较直供方式减少了牵引变电所的数量，但需设少了牵引变电所的数量，但需设AT所，开关设备需用双极；所，开关设备需用双极； 适用于高速和重载的重负荷铁路及运输繁忙双线区段。适用于高速和重载的重负荷铁路及运输繁忙双线区段。 牵引网结构复杂，导线数量多，造价高。牵引网结构复杂，导线数量多，造价高。-2)直接供电方式直接供电方式125kV系统，变电设施较为简单，接触网在一般情况下（重负荷系统，变电设施较为简单，接触
48、网在一般情况下（重负荷除外）也比较简单，但在接触网使用加强导线的情况下，牵引网结除外）也比较简单，但在接触网使用加强导线的情况下，牵引网结构已与构已与AT供电方式相当；供电方式相当；牵引变电所的间距较小，这大大增加了电分相数量，不利于列车牵引变电所的间距较小，这大大增加了电分相数量，不利于列车的高速运行，外部电源的工程数量和投资较大；的高速运行，外部电源的工程数量和投资较大；在牵引网的电压损失和电能损失方面较在牵引网的电压损失和电能损失方面较AT供电方式为大；供电方式为大；牵引网回路是不平衡回路，防干扰性能差，加设回流线后的防干牵引网回路是不平衡回路，防干扰性能差，加设回流线后的防干扰效果一般
49、，并需增加防干扰费用；扰效果一般，并需增加防干扰费用；适用于防干扰问题不突出和外部电源投资相对较小的区段及运输适用于防干扰问题不突出和外部电源投资相对较小的区段及运输繁忙干线、重载和高速线。繁忙干线、重载和高速线。供电回路结构简单，运行可靠，造价低。供电回路结构简单，运行可靠，造价低。要对绝缘子闪络采取保护措施。要对绝缘子闪络采取保护措施。-3)供电方式选择供电方式选择在在AT和直接两种供电方式中，高速铁路供电系统电源取自公共电和直接两种供电方式中，高速铁路供电系统电源取自公共电网的国家，牵引网均采用网的国家，牵引网均采用AT供电方式，电压较直供方式提高一倍，供电方式，电压较直供方式提高一倍，
50、供电臂长度增加一倍，同时满足大功率负荷的需求。牵引网采用供电臂长度增加一倍，同时满足大功率负荷的需求。牵引网采用直接供电方式只有德国采用，因为德国采用独立自用电源系统，直接供电方式只有德国采用，因为德国采用独立自用电源系统，全线接触网可实现纵向并联方式运行，没有电分相，不存在通过全线接触网可实现纵向并联方式运行，没有电分相，不存在通过电分相对列车速度的影响问题。电分相对列车速度的影响问题。 根据我国国情，应首先选用根据我国国情，应首先选用AT供电方式。供电方式。-世界主要高速铁路国家电铁供电方式-工频单相电气化铁道的牵引供电方式供电方式DFDNBTAT供电臂(km)253030204550牵引
