接觸網(wǎng)供電方式及優(yōu)缺點

1、電氣化鐵道牽引供電裝置，又稱為牽引供電系統(tǒng)，其系統(tǒng)本身沒有發(fā)電設備， 而是從電力系統(tǒng)取得電能。目前我國一般由110kV以上的高壓電力系統(tǒng)向牽引變 電所供電。目前牽引供電系統(tǒng)的供電方式有直接供電方式、BT供電方式、AT供電方式、 同軸電纜和直供加回流線供電方式四種， 京滬、滬杭、浙贛都是采用的直供加回 流線方式。一、直接供電方式直接供電方式（TR供電）是指牽引變電所通過接觸網(wǎng)直接向電力機車供電，及回 流經(jīng)鋼軌及大地直接返回牽引變電所的供電方式。這種供電方式的電路構(gòu)成及結(jié)構(gòu)簡單， 設備少，施工及運營維修都較方便，因此 造價也低。但由于接觸網(wǎng)在空中產(chǎn)生的強大磁場得不到平衡， 對鄰近的廣播、通 信干擾

2、較大，所以一般不采用。我國現(xiàn)在多采用加回流線的直接供電方式。二、BT供電方式所謂BT供電方式就是在牽引供電系統(tǒng)中加裝吸流變壓器 （約34km安裝一臺） 和回流線的供電方式。這種供電方式由于在接觸網(wǎng)同高度的外側(cè)增設了一條回流 線，回流線上的電流與接觸網(wǎng)上的電流方向相反， 這樣大大減輕了接觸網(wǎng)對鄰近 通信線路的干擾。BT供電的電路是由牽引變電所、接觸懸掛、回流線、軌道以及吸上線等組成。由圖可知，牽引變電所作為電源向接觸網(wǎng)供電；電力機車（EL）運行于接觸網(wǎng)與軌 道之間；吸流變壓器的原邊用接在接觸網(wǎng)中， 副邊用接在回流線中。吸流變壓器 是變比為1:1的特殊變壓器。它使流過原、副邊線圈的電流相等，即接觸

3、網(wǎng)上 的電流和回流線上的電流相等。因此可以說是吸流變壓器把經(jīng)鋼軌、大地回路返 回變電所的電流吸引到回流線上， 經(jīng)回流線返回牽引變電所。這樣，回流線上的 電流與接觸網(wǎng)上的電流大小基本相等， 方向卻相反，故能抵消接觸網(wǎng)產(chǎn)生的電磁 場，從而起到防干擾作用。以上是從理論上分析的理想情況，但實際上由于吸流變壓器線圈中總需要勵磁電 流，所以經(jīng)回流線的電流總小于接觸網(wǎng)上的電流，因此不能完全抵消接觸網(wǎng)對通信線路的電磁感應影響。另外，當機車位于吸流變壓器附近時回流還是從軌道中 流過一段距離，至吸上線處才流向回流線，則該段回流線上的電流會小于接觸網(wǎng) 上的電流，這種情況稱為“半段效應”。止匕外，吸流變壓器的原邊線圈

4、用接在接 觸網(wǎng)中，所以在每個吸流變壓器安裝處接觸網(wǎng)必須安裝電分段，這樣就增加了接觸網(wǎng)的維修工作量和事故率。當高速大功率機車通過，該電分段時產(chǎn)生很大電弧， 極易燒損機車受電弓和接觸線。且 BT供電方式的牽引網(wǎng)阻抗較大，造成較大的 電壓和電能損失，故已很小采用。三、AT供電方式隨著鐵路電氣化技術(shù)的發(fā)展，高速、大功率電力機車的投入運行，吸一回裝置供 電方式已不能適應需要。各國開始采用AT供電方式。所謂AT供電方式就是在牽 引供電系統(tǒng)中并聯(lián)自耦變壓器的供電方式。 實踐證明，這種供電方式是一種既能 有效地減弱接觸網(wǎng)對鄰近通信線的感應影響，又能適應高速、大功率電力機車運 行的一種比較先進的供電方式。AT供

5、電方式的電路包括牽引變電所 S接觸懸掛T、軌道R、自耦變壓器AK正 饋線AF、電力機車EL等。牽引變電所作為電源向牽引網(wǎng)輸送的電壓為 25kV。而 接觸懸掛與軌道之間的電壓仍為 25kV,正饋線與軌道之間的電壓也是 25kV。自 耦變壓器是并聯(lián)在接觸懸掛和正饋線之間的，其中性點與鋼軌（保護線）相連接。彼此相隔一定距離（一般間距為1016km）的自耦變壓器將整個供電區(qū)段分成若 干個小的區(qū)段，叫做 AT區(qū)段。從而形成了一個多網(wǎng)孔的復雜供電網(wǎng)絡。接觸懸 掛是去路，正饋線是回路。接觸懸掛上的電流與正饋線上的電流大小相等，方向相反，因此其電磁感應影響可互相抵消，故對鄰近的通信線有很好的防護作用。AT供電

6、方式與BT供電方式相比具有以下優(yōu)點：1、AT供電方式供電電壓高。AT供電方式無需提高牽引網(wǎng)的絕緣水平即可將牽引 網(wǎng)的電壓提高一倍。BT供電方式牽引變電所的輸出電壓為 27.5kV,而AT供電方 式牽引變電所的輸出電壓為 55kV,線路電流為負載電流的一半，所以線路上的 電壓損失和電能損失大大減小。2、AT供電方式防護效果好。AT供電方式，接觸懸掛上的電流與正饋線上的電流 大小相等，方向相反，其電磁感應相互抵消，所以防護效果好。并且，由于 AT 供電的自耦變壓器是并聯(lián)在接觸懸掛和正饋線間的， 不象BT供電的吸流變壓器， 串聯(lián)在接觸懸掛和回流線之間，因此沒有因勵磁電流的存在而使原副邊繞組電流 不等

7、，以及在短路時吸流變壓器鐵芯飽和導致防護效果很差等問題。另外也不存在“半段效應”問題。3、AT供電方式能適應高速大功率電力機車運行。因AT供電方式的供電電壓高、線路電流小、阻抗小（僅為BT供電方式的1/4左右）、輸出功率大，使接觸網(wǎng)有 較好的電壓水平，能適應高速大功率電力機車運行的要求。另外， AT供電也不 象BT供電那樣，在吸流變壓器處對接觸網(wǎng)進行電分段，當高速大功率電力機車 通過時產(chǎn)生電弧，燒壞機車受電弓滑板和接觸線，對機車的高速運行和接觸網(wǎng)和 接觸網(wǎng)的運營維修極為不利。4、AT供電牽引變電所間距大、數(shù)量少。由于 AT供電方式的輸送電壓高、線路 電流小、電壓損失和電能損失都小，輸送功率大，

8、所以牽引變電所的距離加大為 80120kmi而BT供電方式牽引變電所的間距為 3060km,因此牽引變電所的 距離大大減少，同時運營管理人員也相應減少，那么，建設投資和運營管理費用 都會減少。四、同軸電纜供電方式同軸電力電纜供電方式（簡稱CC供電方式），是一種新型的供電方式，它的同軸 電力電纜沿鐵路線路埋設，內(nèi)部芯線作為供電線與接觸網(wǎng)連接，外部導體作為回 流線與鋼軌連接。每隔510km作一個分段。由于供電線與回流線在同一電纜中，間隔很小，而且同軸布置，使互感系數(shù)增大。由于同軸電力電纜的阻抗比接觸網(wǎng)和鋼軌的阻抗小得多，因此牽引電流和回流幾乎全部經(jīng)由同軸電力電纜中流過。同時由于電纜芯線與外層導體電

9、流大小相等， 方向相反，二者形成的磁場相互抵消，對鄰近的通信線路幾乎無干擾。由于電路 阻抗小，因而供電距離長。但由于同軸電力電纜造價高、投資大，很少采用。五、直供加回流線供電方式直供加回流線供電方式結(jié)構(gòu)比較簡單。這種供電方式由于在接觸網(wǎng)同高度的外側(cè) 增設了一條回流線，回流線上的電流與接觸網(wǎng)上的電流方向相反， 這樣大大減輕 了接觸網(wǎng)對鄰近通信線路的干擾。與直供方式比較，能對沿線通信防干擾；比 BT供電減少了 BT裝置，既減少了建設投資，又便于維修。與AT供電方式比較， 減少了 AT所和沿線架設的正饋線，不僅減少了投資，還便于接觸網(wǎng)維修。所以 自大秦線以后的電氣化鐵道，基本都采用這種方式。我段所管

10、轄的京滬、滬昆都 采用這種供電方式。直供加回流線供電方式的原理如下圖所示。六、牽引變電所向接觸網(wǎng)供電有單邊供電和雙邊供電兩種方式。接觸網(wǎng)在牽引變電所處及相鄰的兩個變電所中央是斷開的， 將兩個牽引變電所之間的接觸網(wǎng)分成 兩獨立的供電分區(qū)，又叫供電臂。每個供電臂只從一端的牽引變電所獲得電能的 供電方式稱為單邊供電。每個供電臂同時從兩側(cè)變電所獲得電能的供電方式稱為 雙邊供電。雙邊供電可提高供電質(zhì)量，減少線路損耗，但繼電保護等技術(shù)存在問題。所以我 國及多數(shù)國家均采用單邊供電。但在事故情況下，位于兩變電所之間的分區(qū)亭可 將兩個供電臂連接進來，實行越區(qū)供電，越區(qū)供電是在非常狀態(tài)下采用的，因供 電距離過長，難以保證末端的電壓質(zhì)量，所以只是一種臨時應急措施，并且在實 行越區(qū)供電時，應校核供電末端的電壓水平是否符合要求。在復線區(qū)段同一供電臂上、下行接觸網(wǎng)接的是同相電，但在牽引變電所及分區(qū)亭 內(nèi)設有開關(guān)裝置，可將上、下行接觸網(wǎng)連通，實行并聯(lián)供電，以減小線路阻抗， 降低電壓