牽引變電所的幾種供電方式復(fù)習(xí)課程

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(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 （TR 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(yùn)營維修都較方 便，因此造價(jià)也低。但由于接觸網(wǎng)在空中產(chǎn)生的強(qiáng)大磁場得不到平衡， 對鄰近的廣播

2、、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。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(tái) ）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(yùn) 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

3、線圈的電流相等，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(shí)際上由于吸流變壓器線圈中總需 要?jiǎng)?lì)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(shí)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(huì)小于接觸網(wǎng)上的電流，這種情況稱為“半段效 應(yīng)”。此外

4、，吸流變壓器的原邊線圈串接在接觸網(wǎng)中，所以在每個(gè)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(shí)產(chǎn)生很大電弧，極易燒 損機(jī)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(jī)車的投入運(yùn)行，吸 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(shí)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(yùn)行的一

5、種比較先進(jìn)的供電方式。AT供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AT、正饋線AF、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(diǎn)與鋼軌（保護(hù)線）相連接。彼此相隔一定距離（一般間距為10- 16km）的自耦變壓器將整個(gè)供電區(qū)段分成若干個(gè)小的區(qū)段， 叫做AT區(qū)段。 從而形成了一個(gè)多網(wǎng)孔的復(fù)雜供電網(wǎng)絡(luò)。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(yīng)影響可互相抵消，故對鄰近的

6、通信線有很好的防護(hù)作用。AT 供電方式與 BT 供電方式相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：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(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。 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(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

7、線之間，因此沒有因 勵(lì)磁電流的存在而使原副邊繞組電流不等，以及在短路時(shí)吸流變壓器鐵 芯飽和導(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(yùn)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(yīng)高速大功率電力機(jī)車運(yùn)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(jìn) 行電分段，當(dāng)高速大功率電力機(jī)車通過時(shí)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(yùn)行和接觸網(wǎng)和接觸網(wǎng)的運(yùn)營維修極為不利。4、AT 供電牽引變電所間距大、數(shù)量

8、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80120km，而BT供電方式牽引變電所的間距為 30 60km,因此牽引變電所的距離大大減少，同時(shí)運(yùn)營管理人員也相應(yīng)減少，那么，建設(shè)投資和運(yùn)營管理費(fèi)用都會(huì)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(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(gè)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)

9、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(shí)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(jià)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

10、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(gè)變電所中央是斷開的，將兩個(gè)牽引變電所 之間的接觸網(wǎng)分成兩獨(dú)立的供電分區(qū)，又叫供電臂。每個(gè)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(gè)供電臂同時(shí)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(gè)供電臂連接進(jìn)來，實(shí)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(shí)應(yīng)急措施，并且在實(shí)行越區(qū)供電時(shí)，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(shí)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、下行接