牽引供電系統(tǒng)簡介

1、牽引供電系統(tǒng)簡介AC110 kV 或系統(tǒng)功能牽引供電系統(tǒng)的主要功能是：將地方電力系統(tǒng)的電源（交流電氣化鐵路:AC220kV，城市軌道交通：中心變電所AC220kV或ACIIOkV宀AC35 kV環(huán)網(wǎng)）引入牽引供電系統(tǒng)的牽引變電所，通過牽引變壓器變壓為適合電力機車運行的電壓制式（交流電氣化鐵路：AC25kV 或 AC2 X 25kV，城市軌道交通：DC750V、DC1500V 或 DC3000V ）,向電力機車提供連續(xù)電能。電力牽引負(fù)荷為一級負(fù)荷，弓I入牽引變電所的外部電源應(yīng)為兩回獨力可靠的電源，并互為熱備用，能夠?qū)崿F(xiàn)自動切換。交流電氣化鐵路及城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)簡圖分別如圖1.1和圖1.2

2、所示。圖1.1交流電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)圖1.2城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)牽引網(wǎng)供電方式1.交流電氣化鐵路交流電氣化鐵路牽引網(wǎng)供電方式大體上可分為三種：直接供電方式（包括帶回流線的直接供電方式）、BT供電方式和AT供電方式。（1）直接供電方式直接供電方式又可分為不帶回流線直接供電方式（圖2.1）和帶回流線的直接供電方式（圖2.2）兩種。O圖2.1不帶回流線的直接供電方式接伊電竟Ml帝四込藪圖2.2 帶回流線的直接供電方式不帶回流線的直接供電方式在我國早期的電氣化鐵路中采用，機車電流完全通過鋼軌和大地流回牽引變電所，牽引網(wǎng)本身不具備防干擾功能。在接地方面，每根支柱需單獨接地（設(shè) 接地極或通過火花間

3、隙），或者通過架空地線實現(xiàn)集中接地（架空地線不與信號扼流圈中性 點連接）。帶回流線的直接供電方式，機車電流一部分通過鋼軌和大地流回牽引變電所（約70%,其余通過回流線流回牽引變電所（約30%。由于流經(jīng)接觸網(wǎng)的電流和流經(jīng)回流線的電流雖然大小不等，單方向相反，且安裝高度比較接近， 兩者對鐵路沿線通訊設(shè)施的電磁干擾影響 趨于抵消，因此牽引網(wǎng)本身具備防干擾功能。在接地方面，接觸網(wǎng)支柱通過回流線實現(xiàn)集中接地，回流線每隔一個閉塞分區(qū)通過吸上線（鋁芯或銅芯電纜，常用VLV-70和2XVLV-150）與信號扼流圈中性點連接（吸上線間距34km）。(2) BT供電方式BT ( Boost Transformer

4、 )供電方式又稱吸流變壓器供電方式，也是在我國早期電氣化鐵路中有采用，其主要目的是為了提高牽引網(wǎng)防干擾能力，但隨著通訊線路電纜化和光纜化，防干擾矛盾越來越不突出，其生命力也已大大降低，該種供電方式目前已經(jīng)基本不采用。如圖2.3所示，吸流變壓器為1:1的單卷變壓器，其原邊串入接觸網(wǎng)中(在絕緣錨段關(guān)節(jié)處)， 次邊串入回流線中，吸流變壓器的間隔為34km,在兩個吸流變壓器的中間設(shè)有吸上線，用于將鋼軌中的牽引電流吸入回流線。機車所處的BT間隔內(nèi)存在“半段效應(yīng)”，即在該BT段內(nèi)接觸網(wǎng)與回流線中的電流并不相等，防干擾效果并不明顯，而在其余BT段內(nèi)兩者的電流大小相等，方向相反，防干擾效果非常明顯。但是，由于

5、BT變壓器自身存在較大的阻抗，且安裝密度較大，其在牽引網(wǎng)中引起的電壓將也較大。因此，在同等條件下，BT供電方式變電所間距小于其它供電方式，且每34km在接觸網(wǎng)內(nèi)存在斷口，斷口兩端因BT自阻抗而存在一定的電壓差，機車通過該斷口時可能會產(chǎn)生電火花，導(dǎo)致接觸網(wǎng)的使用壽命縮短。:Eft：/ n圖2.3 BT供電方式(3) AT供電方式AT( Auto-Transformer )供電方式又稱自藕變壓器供電方式，相對于其它供電方式而言，AT供電方式具有更好的防干擾效果和更大的供電潛力，特別適合于高速和重載鐵路。如圖2.4所示，牽引變電所主變壓器二次側(cè)土 25KV端子分別接于接觸網(wǎng)和正饋線，二次側(cè)線圈中點接

6、于鋼軌。每隔1015公里，將自藕變壓器(AT1、AT2)并入接觸網(wǎng)和正饋線之間， 自藕變壓器中點與鋼軌相連接。另外，上下行各架設(shè)有一根與鋼軌并聯(lián)(通過扼流圈)的保護線，用于接觸網(wǎng)或正饋線的閃絡(luò)保護接地。自藕變壓器實為單繞組變壓器，該繞組設(shè)有中心抽頭。理論上講，除了機車所在的AT段(該AT段存在“半段效應(yīng)”)以外，其余AT段內(nèi)流經(jīng)接觸網(wǎng)中和正饋線中的電流大小相等，方向相反，且電流大小僅為機車電流之半。在鋼 軌和保護線之間每隔 34km設(shè)有吸上線。圖2.4 AT供電方式-T.*i X!-/T 匚 r / I412.城市軌道交通城市軌道交通接觸網(wǎng)一般采用直流供電，接觸網(wǎng)為正極，鋼軌為負(fù)極，機車從相鄰

7、兩變。如圖2.5所示，機車電所取電，即采用雙邊供電方式（交流電氣化鐵路一般為單邊供電） 所需的電流分別來自兩相鄰變電所。:-4-圖2.5直流雙邊供電方式牽引供電設(shè)施功能及分布1.交流電氣化鐵路交流電氣化鐵路牽引供電設(shè)施一般由以下幾部分組成:帶回流線的直接供電方式。如圖 3.1所示，牽引供電設(shè)施由變電所、分區(qū)所、開閉所（分區(qū)所兼開閉所）構(gòu)成。變電所間距一般為4060km （視負(fù)荷大小而定），變電所至相鄰分區(qū)所之間的供電范圍稱為一個供電臂，每變電所有左右兩個供電臂 （終端變電所除外）。正常運行時，一個供電臂的上下行接觸網(wǎng)在首端（變電所）和末端（分區(qū)所）均是并聯(lián)的（上下行供電線引自所內(nèi)同一母線）。圖

8、3.1直接供電方式牽引供電設(shè)施分布示意圖AT供電方式。如圖3.2所示，牽引供電設(shè)施由變電所、 分區(qū)所、AT所、開閉所（分 區(qū)所兼開閉所、AT所兼開閉所）。變電所間距一般為 5080km （視負(fù)荷大小而定），變電所 和分區(qū)所之間設(shè)有1個或2個AT所（視供電臂長度而定， AT間距一般為1015km）。一個供電臂被AT分為若干個供電區(qū)段，從變電所往分區(qū)所方向，這些供電區(qū)段依次稱為第1、第2、第3AT段。各AT段中流經(jīng)接觸網(wǎng)和正饋線的電流大小與列車所在的位置有關(guān)，一般 來說，第1AT段中接觸網(wǎng)與正饋線中電流均較其它AT段大（且接觸網(wǎng)中電流大于正饋線中電流），因此，第1AT段有時需要設(shè)置加強線（同時正饋

9、線截面也加大）。13?。?丁 日圖3.2 AT供電方式牽引供電設(shè)施分布示意圖各牽引供電設(shè)施的功能如下:（1）變電所。用于向接觸網(wǎng)供電，所內(nèi)設(shè)有牽引變壓器（AT方式非單相變壓器供電時設(shè)有自藕變壓器），變電所出口附近接觸網(wǎng)設(shè)有電分相，負(fù)荷電流經(jīng)鋼軌、回流線、大地最終流回牽引變電所。如圖 3. 2所示，正常時一個變電所（如變電所 2）僅對其左右 A B供電 臂供電，當(dāng)相鄰變電所（如變電所 3）解列時，該變電所將通過分區(qū)所對故障變電所的C供電臂進(jìn)行越區(qū)供電（故障變電所的另一供電臂將由其另一相鄰變電所進(jìn)行越區(qū)過電）。（2）分區(qū)所。分區(qū)所位于兩相鄰變電所的中部，出口附近接觸網(wǎng)設(shè)有電分相。正常供電情況下，分

10、區(qū)所用于實現(xiàn)上下行接觸網(wǎng)并聯(lián)運行；越區(qū)供電情況下，分區(qū)所用于實現(xiàn)其左右供電臂的串聯(lián)運行（此時分區(qū)所處的上下行接觸網(wǎng)一般不再并聯(lián)）。直供方式的分區(qū)所內(nèi)僅設(shè)有一些斷路器和開關(guān)設(shè)備等，AT方式的分區(qū)所內(nèi)還設(shè)有自藕變壓器。（3）AT所。用于將自藕變壓器并入接觸網(wǎng)和正饋線之間，降低接觸網(wǎng)中的負(fù)荷電流，延長變電所的供電距離。自藕變壓器中點與鋼軌（經(jīng)N線）的連接是必須的，否則自藕變壓器起不到應(yīng)有的作用。（4）開閉所。一般用于樞紐內(nèi)的接觸網(wǎng)分場、分束供電（有時也用于較長供電臂縮小故障范圍）。開閉所至少應(yīng)有兩回進(jìn)線，一回應(yīng)來自相鄰變電所，另一回可從接觸網(wǎng)上T接。（5）分區(qū)所兼開閉所和 AT所兼開閉所。一般用于大站或編組站，其本身除了具有分區(qū)所的功能外，還可從所內(nèi)母線上引出單獨饋線向其它需要單獨電分段的區(qū)域供電。2.城市軌道交通城軌交通的牽引供電設(shè)施較為簡單， 僅有牽引變電所，正常時雙邊并聯(lián)供電， 故