牽引變電所的幾種供電方式

1、牽引變電所的幾種供電方式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(shè)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 仃一R供電）是指牽引變電所通過接觸網(wǎng)直接向電力機(jī)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(shè)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

2、播、通信干擾較大，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。、BT供電方式所謂B T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(shè)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(jī)車（EL ）運行 于接觸網(wǎng)與軌道之間；吸流變壓器的原邊串接在接觸網(wǎng)中，副邊串接在回流線中。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

3、等，即接觸網(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(yīng)影響。另外，當(dāng)機(jī)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，這種情況稱為此外，吸流變壓器的原邊線圈串接在接觸網(wǎng)中，

4、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(dāng)高速大功率機(jī)車通過，該電分段時產(chǎn)生很大電弧，極易燒損機(jī)車受 電弓和接觸線。且B T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。二、A T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(jī)車的投入運行，吸一回裝置供電方式已不能適應(yīng)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(yīng)影響 又能適應(yīng)高速、大功率電力機(jī)車運行的一種比較先進(jìn)的供電方式。A T供電方式的電路包括牽引變電所

5、S、接觸懸掛T、軌道R、自耦變壓 器AT、正饋線A F、電力機(jī)車EL等。牽引變電所作為電源向牽引網(wǎng)輸送的電壓為25k V。而接觸懸掛與軌道之間的電壓仍為25 kV,正饋線與軌道之間的電壓也是 2 5 kV。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(hù)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，正AT區(qū)段。從而形成了一個多網(wǎng)孔的復(fù)雜供電網(wǎng)絡(luò)。接觸懸掛是去路饋線是回路。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(yīng)影響可互相抵消， 故對鄰近的通信線有很好的防護(hù)作用。A T供電方式與BT供電方式相

6、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55 k V,線路電流為負(fù)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(hù)效果好。 A T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(yīng)相互抵消，所以防護(hù)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，以及在短路時吸流變壓器鐵芯飽

7、和導(dǎo)致防護(hù)效果很差等問題。另外也不存在“半段效應(yīng)”問題。3、AT供電方式能適應(yīng)高速大功率電力機(jī)車運行。因A T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(yīng)高速大功率電力機(jī)車運行的要 求。另外，A T供電也不象BT供電那樣，在吸流變壓器處對接觸網(wǎng)進(jìn)行電分段，當(dāng)高速大功率電力機(jī)車通過時產(chǎn)生電弧，燒壞機(jī)車受電弓滑板和 接觸線，對機(jī)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，所以牽引變電所的距離加大為 8 01

8、2 0 km,而BT供電方式牽引變電所的間距為3 060 k m,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(yīng)減少，那么，建設(shè)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C C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(shè)，內(nèi)部芯線作為供電線與接觸網(wǎng)連接外部導(dǎo)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(dǎo)體電流大小相等，方向相反，二者形成

9、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(shè)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(shè)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(shè)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。我段所管轄的京滬、滬昆都采用這種供電方式。直

10、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(hù)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(jìn)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(yīng)急措施，并且在實行越區(qū)供電時，應(yīng)校核供電末端的電壓水平是否符 合要求。在復(fù)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(shè)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，降低電壓損失和電能損失，提高接觸網(wǎng)的電壓水平。在事故情 況下，又可將上