接觸網(wǎng)的供電方式

1、接觸網(wǎng)的供電方式接觸網(wǎng)的供電方式 在牽引供電的發(fā)展過程中，出現(xiàn)過低壓直流、三相交流、單相低頻交流、單相工頻交流等多種供電制式。目前仍采用的主要供電制式有：?jiǎn)蜗喙ゎl25KV，單相低頻15KV；直流3KV，直流1.5KV等。 中國電氣化鐵路采用的是：?jiǎn)蜗喙ゎl交流25KV供電制式第三節(jié) 供電方式9/21/2022 在牽引供電的發(fā)展過程中，出現(xiàn)過低壓直流、三相交流牽引供電系統(tǒng)原理示意圖電力系統(tǒng)（發(fā)電廠）牽引變電所 饋電線接觸網(wǎng) T鋼軌 R回流線電力機(jī)車第三節(jié) 供電方式9/21/2022牽引供電系統(tǒng)原理示意圖電力系統(tǒng)（發(fā)電廠）牽引變電所 直接供電方式BT供電方式AT供電方式帶回流線的直接供電方式同軸電力

2、電纜供電方式第三節(jié) 供電方式9/21/2022直接供電方式第三節(jié) 供電方式9/19/20221、直接供電方式1輸電線；2牽引變電所；3饋電線；4接觸網(wǎng)；5電力機(jī)車；6鋼軌 兩個(gè)牽引變電所之間將接觸網(wǎng)分成兩個(gè)供電分區(qū)（又稱供電臂） 9/21/20221、直接供電方式1輸電線；2牽引變電所；3饋電線；41、 直接供電方式 兩個(gè)牽引變電所之間將接觸網(wǎng)分成兩個(gè)供電分區(qū)（又稱供電臂），正常情況兩相鄰供電臂之間在接觸網(wǎng)上是絕緣的，每個(gè)供電臂只從一端牽引變電所獲得電能的供電方式稱為單邊供電。若兩個(gè)供電臂通過開關(guān)設(shè)備，在電路上連通，兩個(gè)供電臂可同時(shí)從兩個(gè)牽引變電所獲得電能，這種供電方式稱為雙邊供電。雙邊供電可

3、提高接觸網(wǎng)電壓水平，減少電能損耗。但饋線及分區(qū)亭的保護(hù)及開關(guān)設(shè)備都較復(fù)雜，因此，目前采用較少。9/21/20221、 直接供電方式 兩個(gè)牽引變電所之間將接觸網(wǎng)分成兩個(gè)1、直接供電方式單邊和雙邊供電為正常的供電方式，還有一種非正常供電方式（也稱事故供電方式）叫越區(qū)供電，如下圖所示。1故障牽引變電所；2越區(qū)供電分區(qū)。9/21/20221、直接供電方式單邊和雙邊供電為正常的供電方式，還有一種非正1、直接供電方式 越區(qū)供電是當(dāng)某一牽引變電所因故障不能正常供電時(shí)，故障變電所擔(dān)負(fù)的供電臂，經(jīng)開關(guān)設(shè)備與相鄰供電臂接通，由相鄰牽引變電所進(jìn)行臨時(shí)供電。這種供電方式稱越區(qū)供電。因越區(qū)供電增大了該變電所主變壓器的負(fù)

4、荷，對(duì)電器設(shè)備安全和供電質(zhì)量影響較大，因此，只能在較短時(shí)間內(nèi)實(shí)行越區(qū)供電，是避免中斷運(yùn)輸?shù)呐R時(shí)性措施。9/21/20221、直接供電方式 越區(qū)供電是當(dāng)某一牽引變電所因故障不1、直接供電方式 復(fù)線區(qū)段供電方式與上述基本相同，但每一供電臂分別向上、下行接觸網(wǎng)供電，因此牽引變電所饋出線有四條。同一側(cè)供電臂上、下行線實(shí)行并聯(lián)供電，可提高供電臂末端電壓。越區(qū)供電時(shí)，通過分區(qū)亭開關(guān)設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。復(fù)線區(qū)段供電情況如下圖所示。圖 復(fù)線區(qū)段供電示意圖 9/21/20221、直接供電方式 復(fù)線區(qū)段供電方式與上述基本相同，但每2、吸流變壓器回流線裝置BT 在牽引網(wǎng)中，每相距1.5km4km間隔，設(shè)置一臺(tái)變比為1:1的

5、吸流變壓器。吸流變壓器設(shè)在分段中央，其原邊串入接觸網(wǎng)，副邊串入沿鐵路架設(shè)的回流線?；亓骶€通常就懸掛在鐵路沿線的接觸網(wǎng)支柱外側(cè)的橫擔(dān)上。9/21/20229/19/20222、吸流變壓器回流線裝置BT1牽引變電所；2饋電線；3接觸網(wǎng)；4電力機(jī)車；5鋼軌；6回流線；7吸流變壓器；8吸上線。9/21/20222、吸流變壓器回流線裝置BT1牽引變電所；2饋電線；31接觸網(wǎng)；2為軌道；3為回流線；4為吸流變壓器，變比1:1，一次線圈串接入接觸網(wǎng)，二次線圈串接入回流；5為吸上線，一端接回流線，另一端與軌道或吸流變壓器線圈中點(diǎn)連接，以提供從電力機(jī)車到軌道的返回電流流到回流線中去的通路。2、吸流變壓器回流線裝

6、置BT9/21/20221接觸網(wǎng)；2為軌道；3為回流線；4為吸流變壓器，變比 這種裝置的防護(hù)作用在于：把本來是尺寸很大的接觸網(wǎng)軌道大地回路改變成尺寸相對(duì)很小的接觸網(wǎng)回流線回路。 當(dāng)牽引電流流經(jīng)吸流變壓器原邊時(shí)，副邊在回流線中產(chǎn)生很大的互感電勢(shì)。吸流變壓器的作用也就是在接觸網(wǎng)和回流線之間集中地加大互感。2、吸流變壓器回流線裝置BT9/21/2022 這種裝置的防護(hù)作用在于：把本來是尺寸很大的接觸設(shè)吸流變壓器原邊電流為I1，匝數(shù)為1；副邊電流I2，匝數(shù)為2。根據(jù)磁勢(shì)平衡關(guān)系： I2 2 I1 1又因?yàn)樽儽葹?:1，則1=2，所以 I2I1 說明：采用吸流變后，只有變壓器原邊的激磁電流仍流經(jīng)軌道和大

7、地，且電流數(shù)量很小。 如果不設(shè)吸流變，單憑接觸網(wǎng)和回流線之間的分布互感，僅約10-20%牽引電流經(jīng)回流線流回。2、吸流變壓器回流線裝置BT9/21/2022設(shè)吸流變壓器原邊電流為I1，匝數(shù)為1；副邊電流I2，匝數(shù)為 同時(shí)回流線和接觸網(wǎng)中的電流基本上大小相等，方向相反。兩者的交變磁場(chǎng)基本上可互相平衡(抵消)。顯著地減弱了接觸網(wǎng)和回流線周圍空間的交變磁場(chǎng)，使?fàn)恳娏髟卩徑耐ㄐ啪€路中的電磁感應(yīng)影響大大地減小。 缺點(diǎn)：1. 電力機(jī)車處于吸流變壓器附近時(shí)防護(hù)效果差。機(jī)車電流經(jīng)軌道與大地，然后經(jīng)回流線流回，接觸網(wǎng)在a、b段中沒有電流，而回流線中有電流，則在ab段的長度內(nèi)等于沒有防護(hù)。2、吸流變壓器回流線

8、裝置BT9/21/2022 同時(shí)回流線和接觸網(wǎng)中的電流基本上大小相等，方向相回流線cd 中無電流，在接觸網(wǎng)cd 段的長度內(nèi)等于沒有防護(hù)。 兩種情形都使吸流變壓器回流線在半段長度里失去效用，這種現(xiàn)象叫做半段效應(yīng)，失效區(qū)相當(dāng)于分段長度之半。 所以實(shí)際裝置是在供電臂內(nèi)設(shè)置長度不大的許多吸上分段，每個(gè)分段僅長24km，每個(gè)分段中央設(shè)置一臺(tái)吸流變壓器。分段以吸上線為界，吸上線一端接回流線，另一端焊入鋼軌。2、吸流變壓器回流線裝置BT9/21/20222、吸流變壓器回流線裝置BT9/19/2022 按照這種安排，半段效應(yīng)長度大大縮小，且只有處在一個(gè)分段中的機(jī)車的電流而不是牽引網(wǎng)總電流在該分段產(chǎn)生半段效應(yīng)影

9、響。2.使?fàn)恳W(wǎng)阻抗顯著增大。接觸網(wǎng)回流線回路比通常牽引網(wǎng)阻抗要高。應(yīng)用這種裝置的牽引網(wǎng)，其阻抗等于接觸網(wǎng)回流線回路阻抗與吸流變壓器短路阻抗之和。 由于牽引網(wǎng)阻抗增高，有時(shí)可能必要縮短牽引變電所間的距離，或增設(shè)串聯(lián)電容補(bǔ)償，來保證牽引網(wǎng)電壓水平。2、吸流變壓器回流線裝置BT9/21/2022 按照這種安排，半段效應(yīng)長度大大縮小，且只有處在一 日本鐵路為防止通訊干擾，在實(shí)行交流電氣化的前期，在牽引網(wǎng)中普遍應(yīng)用了BT供電方式。 但當(dāng)高速、大功率機(jī)車在這種電路中通過吸流變壓器分段時(shí)，在受電弓上會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈電弧，為了克服此缺點(diǎn)，后來發(fā)展了一種新的牽引網(wǎng)供電方式自耦變壓器供電方式。3、自耦變壓器供電方式A

10、T9/21/20223、自耦變壓器供電方式AT9/19/2022T接觸網(wǎng)；R軌道；F正饋線；AT自耦變壓器AT供電方式：由接觸網(wǎng)T、正饋線F、軌道大地系統(tǒng)R以及每隔一定距離的自耦變壓器(AT)構(gòu)成。AT并聯(lián)于接觸導(dǎo)線與正饋線之間，AT中點(diǎn)與鋼軌相連。3、自耦變壓器供電方式AT9/21/2022T接觸網(wǎng)；R軌道；F正饋線；AT自耦變壓器3、自耦變 結(jié)構(gòu)上：AT方式是用自耦變壓器代替了吸流變壓器，正饋線代替了回流線。自耦變壓器是并入電路，這一改變，首先是消除了接觸網(wǎng)中的吸流變壓器分段。大部分回流流經(jīng)正饋線，從而降低對(duì)鄰近通信線的干擾。自耦變壓器的工作原理： 一次和二次回路共用部分繞組(n2部分)，

11、 而n1只有一次電流通過。3、自耦變壓器供電方式AT9/21/2022 結(jié)構(gòu)上：AT方式是用自耦變壓器代替了吸流變壓器，正 輸入電壓為輸出電壓的2倍，也就是說，通過自耦變壓器可以輸入較高的電壓而得到機(jī)車所需的低電壓。電流則相反，輸入電流為輸出電流的一半。從牽引變電所看，以兩倍接觸網(wǎng)電壓沿線輸送1/2I。 送電電壓加倍，送電電流減半，送電電路中的電壓損失將降低為1/4。 利用AT這個(gè)特點(diǎn)，可增大變電所間的距離和增大傳輸功率，減少牽引網(wǎng)損耗。 缺點(diǎn)：必須在沿線安設(shè)電壓較高、容量較大的自耦變壓器，牽引網(wǎng)設(shè)備的投資相應(yīng)增加。3、自耦變壓器供電方式AT9/21/2022 輸入電壓為輸出電壓的2倍，也就是

12、說，通過自耦 由于AT方式設(shè)備復(fù)雜，一次投資高、運(yùn)營費(fèi)用高、維護(hù)困難，特別在多隧道區(qū)段應(yīng)用更為困難。BT方式由于其半段效應(yīng)、接觸網(wǎng)分段及牽引網(wǎng)阻抗大等弱點(diǎn)，對(duì)高速和重載行車的適應(yīng)能力差。因此，常采用直接供電加回流線(負(fù)饋線)。DN供電方式：由接觸網(wǎng)、鋼軌、沿全線架設(shè)的負(fù)饋線NF(每隔幾公里用P金屬線和鋼軌相連)組成。 由于NF和鋼軌并聯(lián)連接，使得正常運(yùn)行時(shí)鋼軌中負(fù)荷電流的一部分分流到NF中去，因此，可以減少流入大地的電流，減輕對(duì)通訊的干擾危害，降低鋼軌電位，減小饋電回路的阻抗。 DN方式與AT、BT相比，其饋電回路和設(shè)備簡(jiǎn)單、投資省、運(yùn)營維護(hù)方便。 為了能取得最好的防干擾效果，需研究回流線的空間4、帶回流線的直供方式DN9/21/2022 由于AT方式設(shè)備復(fù)雜，一次投資高、運(yùn)營費(fèi)用高1牽引變電所；2饋電線；3接觸網(wǎng)；4電力機(jī)車；5鋼軌；6回流線；8吸上線。4、帶回流線的直供方式DN9/21/20221牽引變電所；2饋電線；3接觸網(wǎng)；4、帶回流線的直供方布置(與接觸網(wǎng)的磁耦合關(guān)系)和設(shè)法降低回流線地、鋼軌地回路的阻抗，以提高回流率。 回流率與各導(dǎo)線地回路自阻抗以及各導(dǎo)線地回路間的互阻抗有關(guān)，當(dāng)回流率=1時(shí)，則接觸網(wǎng)電流完全由回流網(wǎng)吸上，地中電流為零。4、帶回流線的直供方式DN9/21/2022布置(與接觸網(wǎng)的磁耦合關(guān)系)和設(shè)