電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1、第一章 緒論牽引供電系統(tǒng)簡(jiǎn)介1.1 電氣化鐵道與牽引供電系統(tǒng)1.2 電力系統(tǒng)向電氣化鐵道的供電1.3 牽引變電所向牽引網(wǎng)的供電1.4 牽引網(wǎng)向電力機(jī)車(chē)的供電1.5 牽引供電系統(tǒng)的特點(diǎn)及主要問(wèn)題1.1 電氣化鐵道與牽引供電系統(tǒng) 電氣化鐵道（Electric Railways） 使用外部輸入的電力能源（electric power）來(lái)驅(qū)動(dòng)列車(chē)行駛的鐵道運(yùn)輸方式。 （1）注意與電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)的區(qū)別； （2）電能具有不能大量?jī)?chǔ)存的特點(diǎn)。 電氣化鐵道包括：電力機(jī)車(chē)（含電動(dòng)車(chē)組） 沿線的供電設(shè)施 牽引供電系統(tǒng)（Traction Power Supply Systems） 向電力機(jī)車(chē)提供電能的沿線供電設(shè)施從

2、電能的傳輸、分配角度構(gòu)成牽引供電系統(tǒng)。 牽引供電系統(tǒng)主要包括：牽引變電所 牽引網(wǎng) 專用高壓供電線路牽引供電系統(tǒng)示意圖 額定電壓25kV，正常工作范圍2029kV。牽牽引引變變電電所所電電力力系系統(tǒng)統(tǒng)牽牽引引網(wǎng)網(wǎng)鋼鋼軌軌接接觸觸網(wǎng)網(wǎng) YNd11接線 單相Ii接線 單相Vv接線 YN 接線 YN 接線 Scott接線 YNd11d1接線 直接供電方式 帶回流線的直接供電方式 吸流變壓器(BT)供電方式 自耦變壓器(AT)供電方式牽引變電所（Traction Substation, SS） 從公用電力系統(tǒng)（Public Electric Power Systems）接受電能，通過(guò)變壓器將電能從三相1

3、10kV或220kV變換成單相27.5kV（對(duì)AT系統(tǒng)為55kV或227.5kV），并向鐵路上、下行兩個(gè)方向的牽引網(wǎng)供電。 變電所兩側(cè)的牽引網(wǎng)區(qū)段被稱作供電臂。 變電所的主要設(shè)備 牽引變壓器（有多種接線方式） 斷路器（SF6、真空、少油、油斷路器），隔離開(kāi)關(guān) 避雷器、避雷針 電壓互感器、電流互感器 二次設(shè)備（控制、保護(hù)、測(cè)量、計(jì)量、監(jiān)視和電源設(shè)備） 無(wú)功補(bǔ)償裝置、調(diào)壓裝置牽引網(wǎng)（Traction Network） 由饋電線、接觸網(wǎng)、軌道、回流線等設(shè)施構(gòu)成的輸電網(wǎng)絡(luò) 饋電線（Feeder，引出線:Lead Wire） 連接牽引變電所和接觸網(wǎng)的導(dǎo)線 接觸網(wǎng) 沿線路露天敷設(shè)，通過(guò)和受電弓的滑動(dòng)接觸把

4、電能輸送給電力機(jī)車(chē)的供電設(shè)施。由接觸線、承力索以及支持、懸掛和定位等裝置組成。從牽引網(wǎng)角度關(guān)注的是接觸線、承力索和加強(qiáng)線等載流導(dǎo)線。 軌道 牽引電流的回流導(dǎo)線；支撐與導(dǎo)向；信號(hào)專業(yè)軌道電路 回流線 指連接軌道和牽引變電所的導(dǎo)線 其他設(shè)施 負(fù)饋線（回流線），吸上線，BT，AT，正饋線，保護(hù)線，地線，供電線牽引供電系統(tǒng)的其他設(shè)施 分區(qū)所（Section Post, SP） 設(shè)于兩變電所之間，把電氣化鐵道牽引網(wǎng)分成不同供電區(qū)段，設(shè)有開(kāi)關(guān)設(shè)備，根據(jù)運(yùn)行需要可以連接同一供電臂的上、下行接觸網(wǎng)，或連接不同的供電臂以實(shí)現(xiàn)越區(qū)供電。 開(kāi)閉所（Sub-feeder Switching Post, SFSP） 實(shí)

5、際上是開(kāi)關(guān)站，多設(shè)于鐵路樞紐，一般兩路進(jìn)線、多路饋線，以實(shí)現(xiàn)對(duì)站場(chǎng)各股道群的分別供電控制。 （1）進(jìn)線和饋線都經(jīng)過(guò)斷路器，可靈活地對(duì)各分區(qū)接觸網(wǎng)停、供電 （2）在斷路器上可實(shí)現(xiàn)短路故障保護(hù)，從而縮小事故停電范圍 （3）對(duì)AT牽引網(wǎng)，往往同ATP合建，增強(qiáng)對(duì)供電臂供電的靈活性 AT所（AT Post, ATP） AT供電系統(tǒng)，除變電所、分區(qū)所和開(kāi)閉所外，在牽引網(wǎng)上放置自耦變壓器的場(chǎng)所。1.2 電力系統(tǒng)向電氣化鐵道的供電 電氣化鐵道屬一級(jí)負(fù)荷，對(duì)供電可靠性要求高 牽引變電所一般設(shè)置兩臺(tái)變壓器，要求有兩回獨(dú)立電源 獨(dú)立電源：一回電源的故障停電，應(yīng)不影響另一回電源的工作。 （1）引自不同的變電所（甚至

6、不同地域的變電所） （2）引自同一變電所的不同母線（分別運(yùn)行） 在布置變電所位置時(shí)，就要考慮外部電源條件，“外電調(diào)查”，同電力部門(mén)協(xié)商供電方案。 （1）系統(tǒng)中110kV和220kV變電站、發(fā)電廠的位置、容量、負(fù)荷情況等； （2）電網(wǎng)的近、遠(yuǎn)期發(fā)展規(guī)劃集中式供電中心SS中間SS（橋接）中心SS中間SS（T接）中心SS中間SS（T接）目前多采用分散式供電內(nèi)橋接線外橋接線雙T接線單母線分段1.3 牽引變電所向牽引網(wǎng)的供電 單線SS1SS2SP電分相單邊供電SS1SS2雙邊供電復(fù)線SS1SP單邊分開(kāi)供電SS1SP單邊并聯(lián)供電SS1SP單邊全并聯(lián)供電SS1SS2雙邊紐結(jié)供電1.4 牽引網(wǎng)向電力機(jī)車(chē)的供電

7、（1）直接供電方式（T-R方式, Trolley-Rail）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資少，維護(hù)費(fèi)用低；一部分電流從大地回流，對(duì)鄰近通信線干擾大。TR（2）吸流變壓器供電方式（BT方式） 防干擾效果好； 牽引網(wǎng)阻抗偏大； 電力機(jī)車(chē)過(guò)BT時(shí)，易產(chǎn)生電??； 由于是串聯(lián)系統(tǒng)，可靠性較低。UsFTRI吸流變壓器 Booster Transformer（3）帶負(fù)饋線的直接供電方式 防干擾效果不如BT供電方式； 牽引網(wǎng)阻抗界于直接供電方式和BT供電方式之間； 目前應(yīng)用比較廣泛。UsFTRI（4）自耦變壓器供電方式（AT方式） 防干擾效果與BT方式相當(dāng) 牽引網(wǎng)阻抗小，輸送容量大，供電臂長(zhǎng)（可達(dá)4050km） 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，投資大，維護(hù)費(fèi)用高UsFTR自耦變壓器 Auto-transformer（5）同軸電纜供電方式（CC方式） 防干擾效果好，占用空間??； 牽引網(wǎng)阻抗小； 投資大UsCCTR同軸電纜 Coaxial Cable1.5 牽引供電系統(tǒng)的特點(diǎn)及主要問(wèn)題 負(fù)荷特點(diǎn) 移動(dòng)性，變化劇烈，非線性，單相； 電流回路不可靠，存在薄弱環(huán)節(jié)（弓網(wǎng)受流） 網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn) 牽引網(wǎng)為單相含地的不平衡網(wǎng)絡(luò)； 接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，無(wú)備用，運(yùn)行環(huán)境惡劣，故障率高； 導(dǎo)線特殊：接觸線，