變電所,分區(qū)所,AT供電

1、開(kāi)閉所開(kāi)閉所(sub-section post)牽引網(wǎng)有分支引出時(shí)，為保證不 影響電力牽引安全可靠供電而設(shè)的帶保護(hù)跳匣斷路器等設(shè)施的控制 場(chǎng)所。多設(shè)于樞紐站、編組場(chǎng)、電力機(jī)務(wù)段和折返段等處。在供電分 區(qū)范圍較大的復(fù)線AT牽引網(wǎng)中，有時(shí)為了進(jìn)一步縮小接觸網(wǎng)事故停 電范圍和降低牽引網(wǎng)電壓損失和電能損失， 也可在分區(qū)所與牽引變電 所之間增設(shè)開(kāi)閉所，也稱輔助分區(qū)所(subsectioning post)。開(kāi)閉所的主要設(shè)備是斷路器。電源進(jìn)線一般設(shè)兩回，復(fù)線時(shí)可由上、 下行牽引網(wǎng)各引一回， 出線則按需要設(shè)置。 當(dāng)出線數(shù)量較多時(shí)， 也可 將開(kāi)閉所母線實(shí)行分段。 單線時(shí)如就近無(wú)法獲得第二電源， 也可只引 一回

2、電源。AT牽引網(wǎng)輔助分區(qū)所(SSP)的典型結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖。圖中，T為接觸 網(wǎng)；F為正饋線，PW為與鋼軌并聯(lián)的保護(hù)線(protection wire);B為斷路器；SD為保安接地器；LA為避雷器；OT為控制回路電 源；PT為電壓互感器；AT為自耦變壓器。保護(hù)線的作用是當(dāng)接觸 網(wǎng)或正饋線絕緣子發(fā)生閃絡(luò)接地時(shí)， 可與保護(hù)線形成金屬性短路， 便 于斷電保護(hù)動(dòng)作。分區(qū)亭分區(qū)亭設(shè)于兩個(gè)牽引變電所的中間， 可使相鄰的接觸網(wǎng)供電區(qū)段（同一供電臂的上、 下行或兩相鄰變電所的兩供電臂）實(shí)現(xiàn)并聯(lián)或單獨(dú) 工作。如果分區(qū)廳兩側(cè)的某一區(qū)段接觸網(wǎng)發(fā)生短路故障， 可由供電的牽 引變電所饋電線斷路器及分區(qū)亭斷路器， 在繼電保護(hù)的作

3、用下自動(dòng)跳 閘，將故障段接觸網(wǎng)切除， 而非故障段的接觸網(wǎng)仍照常工作， 從而使 事故范圍縮小一半。AT所牽引網(wǎng)采用AT供電方式時(shí)，在鐵路沿線每隔10km左右設(shè)置一 臺(tái)自耦變壓器AT，該設(shè)置處所稱做AT所。牽引網(wǎng)的構(gòu)成：1饋電線2接觸網(wǎng)3軌道回路和回流系統(tǒng)（一）牽引變電所 牽引變電所是電氣化鐵路的心臟，它的功能是將電力系統(tǒng)輸送來(lái)的110kV或220kV等級(jí)的工頻交流高壓電， 通過(guò)一定接線形式的牽 引變壓器變成適合電力機(jī)車使用的27.5kV等級(jí)的單相工頻交流 電，再通過(guò)不同的饋電線將電能送到相應(yīng)方向的電氣化鐵路 （接觸網(wǎng)） 上，滿足來(lái)自不同方向電力機(jī)車的供電需要。 牽引變電所一般設(shè)在車 站的一端，在

4、車站和區(qū)間分界處與另一端不同相位的供電臂通過(guò)分相 絕緣器或電分段錨段關(guān)節(jié)相連。 同一方向饋出回路的高壓開(kāi)關(guān)具備一 旁路備用開(kāi)關(guān)，可滿足不間斷可靠供電要求和檢修的需要。（二）分區(qū)所 分區(qū)所是將電氣化鐵路上下行接觸網(wǎng)通過(guò)分區(qū)所并聯(lián)起來(lái)， 以提高供 電臂末端接觸網(wǎng)上的電壓水平， 均衡了上下行供電臂的電流， 降低電能損失；在較重車方向和線路有較大坡道的情況下效果更為明顯； 在 牽引變電所故障情況下， 通過(guò)分區(qū)所可由相鄰牽引變電所實(shí)行越區(qū)供 電。（三）開(kāi)閉所開(kāi)閉所的主要作用是在大的編組站和客運(yùn)站實(shí)現(xiàn)分束、 分段供電， 提 高供電的可靠性， 縮小停電范圍， 減少事故對(duì)鐵路運(yùn)行的影響。 如果 開(kāi)閉所在供電臂

5、末端， 通常將其與分區(qū)所合建。 同樣，不同饋出回路 的高壓開(kāi)關(guān)具備共用旁路備用開(kāi)關(guān)， 可滿足不間斷可靠供電要求和檢 修的需要。（四）饋電線饋電線是牽引變電所與接觸網(wǎng)之間的連接線， 它的功能是從牽引變電 所向接觸網(wǎng)供電。 它由饋出開(kāi)關(guān)引出， 在電分相裝置的兩側(cè)連接到接 觸網(wǎng)上，使之獲得27.5kV電源。（五）接觸網(wǎng)接觸網(wǎng)是電氣化鐵路上的主要供電裝置， 它通過(guò)鋼筋混凝土方柱或等 徑圓支柱及軟橫跨、 硬橫梁，以一定的懸掛形式將接觸線直接架設(shè)在 鐵路線路的上方。它的功能是通過(guò)與電力機(jī)車頂部受電弓的滑動(dòng)接觸 將電能供給電力機(jī)車（或電動(dòng)車組）。從結(jié)構(gòu)形式上看，接觸網(wǎng)由接觸懸掛部分、支持裝置、定位裝置、支

6、柱和基礎(chǔ)組成。1接觸懸掛部分接觸懸掛包括承力索、整體吊弦、接觸線、中心錨結(jié)繩及各種線夾、 全補(bǔ)償下錨裝置等。 承力索承受接觸線的重力， 并將整個(gè)接觸懸掛的 重力和拉力（或壓力）傳給支持裝置， 并通過(guò)吊弦懸掛使接觸線保持 在規(guī)定的高度，電力機(jī)車受電弓滑板同接觸線相接觸取得機(jī)車所需電 能。2支持裝置支持裝置包括腕臂、棒式絕緣子、固定底座、腕臂支撐、斜拉線、承 力索座等。用于支持接觸懸掛，并將其負(fù)荷傳給支柱。2定位裝置定位裝置包括定位管、定位器、定位線夾、定位支撐等，用于固定接 觸線的水平位置。 定位器處于受拉狀態(tài)， 使接觸線沿鐵路線路均勻分 布在機(jī)車受電弓中心運(yùn)行軌跡兩側(cè)， 保證受電弓不脫離接觸線

7、而發(fā)生 弓網(wǎng)事故，并將接觸線的水平負(fù)荷傳給支持裝置。4支柱和基礎(chǔ)支柱和基礎(chǔ)包括鋼筋混凝土方支柱和等徑圓支柱、 鋼柱，軟橫跨、 硬 橫梁、杯形基礎(chǔ)、拉線基礎(chǔ)、橫臥板和底板等。它用于承受接觸網(wǎng)的 全部負(fù)荷，包括上部結(jié)構(gòu)的重力、垂直線路方向的拉力（或壓力）、順線路方向的拉力。其施工質(zhì)量的好壞直接影響到接觸網(wǎng)能否長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。（六）鋼軌和吸上線在電氣化鐵路上，電力機(jī)車是利用走行軌作為牽引電流回路的， 大部 分電流經(jīng)過(guò)與之相連的吸上線 （絕緣電纜）直接回到變電所。由于軌 道與大地之間是不絕緣的，所以牽引電流的一部分要流經(jīng)大地， 從埋 設(shè)在牽引變電所下面的接地網(wǎng)回到變壓器。 同時(shí)鋼軌和吸上線不直接 相連，

8、而是在軌道電路絕緣節(jié)處增設(shè)扼流變壓器， 二者分別與變壓器 的接線柱和中性點(diǎn)牢固連接，從而使?fàn)恳娏骰芈泛蛙壍佬盘?hào)回路各 自形成導(dǎo)通回路，互不干擾。（七）回流線回流線是軌道回路與牽引變電所之間的連接線， 它的作用是將流經(jīng)吸 上線的牽引電流直接回送變電所內(nèi)的牽引變壓器， 一方面減少電能損 失，另一方面降低了對(duì)電氣化鐵路沿線通信、信號(hào)線路和裝置的電磁 諧波干擾。通?；亓骶€與接觸網(wǎng)線路同桿架設(shè)， 每隔一定的區(qū)段通過(guò) 吸上線與鋼軌相連。一）供電方式交流電氣化鐵路是以接觸網(wǎng) 鋼軌 大地為回路的單相不對(duì)稱供電 系統(tǒng)，因此牽引供電所產(chǎn)生的電場(chǎng)和磁場(chǎng)會(huì)對(duì)通信線路產(chǎn)生電磁干 擾。為了減少電氣化鐵路對(duì)通信線的電磁干

9、擾， 在電氣化鐵路改造中 必需采取防干擾措施。經(jīng)過(guò)多年的努力我國(guó)已有了直接供電、自耦變壓供電（簡(jiǎn)稱AT供 電）、吸流變壓器供電（簡(jiǎn)稱BT供電）和帶回流線的直接供電等供 電方式。直供方式， 在牽引網(wǎng)中不加特殊防護(hù)措施， 一般只在通信線路少的山 區(qū)采用，AT和BT供電方式比較復(fù)雜，因此在滬杭、浙贛和京滬線 電氣化改造中均采用帶回流線的直接供電方式。帶回流線的直接供電方式取消BT供電方式中的吸流變壓器， 保留了 回流線，利用接觸網(wǎng)與回流線之間的互感作用， 使鋼軌中的回流盡可 能地由回流線流回牽引變電所， 因而部分抵消接觸網(wǎng)對(duì)臨近通信線路 的干擾，其防干擾效果不如BT供電方式， 通常在對(duì)通信線防干擾要

10、 求不高的區(qū)段采用。 這種供電方式設(shè)備簡(jiǎn)單， 因此供電設(shè)備的可靠性 得到了提高； 由于取消了吸流變壓器，只保留了回流線， 因此牽引網(wǎng)阻抗比直供方式低一些， 供電性能好一些， 造價(jià)也不太高， 所以這種 供電方式在我國(guó)電氣化鐵路上得到了廣泛應(yīng)用自耦變壓器供電方式（AT供電方式） 由于自耦變壓器的作用，接觸網(wǎng)和正饋線的電流均為I/2，方向相 反，有效地減少牽引網(wǎng)對(duì)通信線的干擾。由于自耦變壓器的中性點(diǎn)與鋼軌相連，牽引網(wǎng)的供電電壓為2 x 25 kV，電壓提高了一倍，因此牽引變電所的間距理論上提高了一倍。 例如直供+回流線供電方式牽引變電所間距為20-30km，則AT供電方式為40-60km。AT供電方

11、式用于重載、高速需大電流的牽引供電系統(tǒng)。饋線電流只有直供方式的一半。牽引網(wǎng)阻抗 一AT:0.09Q/km; BT:0.85Q/km;直供：0.33Q/km;直供+回流：0.31Q/km（二）牽引變壓器接線形式電力牽引為一級(jí)負(fù)荷， 牽引變電所應(yīng)由二路電源供電， 當(dāng)任一路故障 時(shí)，另一路應(yīng)正常供電。 牽引變電所從電力系統(tǒng)引入二路電源， 在牽 引變電所內(nèi)裝有牽引變壓器，將電力系統(tǒng)的高電壓（110kV或220kV）降低為27.5kV以單相電饋送給接觸網(wǎng)， 再由接觸網(wǎng)供給 電力機(jī)車。 由于電氣化鐵路的單相牽引負(fù)荷是一個(gè)不對(duì)稱的負(fù)荷， 對(duì) 三相電力系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)序電流和負(fù)序電壓， 為了減少負(fù)序電流和電壓對(duì) 三

12、相電力系統(tǒng)的影響， 通常采用不同接線型式的變壓器來(lái)降低這種影 響，電氣化鐵路的牽引變壓器接線型式有單相、V，v、三相和平衡 變壓器等。2、控制及監(jiān)視設(shè)備3、繼電保護(hù)裝置（1）主變壓器設(shè)有差動(dòng)、瓦斯、過(guò)負(fù)荷、過(guò)熱、低電壓?jiǎn)?dòng)過(guò)電流 等保護(hù)。（2）變電所饋線設(shè)距離保護(hù)， 電流速斷，并設(shè)一次自動(dòng)重合閘裝置3）27.5kV并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置設(shè)速斷、 過(guò)流、差壓、失壓等保護(hù)。4、自用電系統(tǒng)（1）交流系統(tǒng)：變電所設(shè)二段三相380V交流母線，分別由接至27.5kV母線和10kV線路的二臺(tái)自用變壓器供電，二路電源互為 熱備用，設(shè)有自動(dòng)投入裝置。（2）直流系統(tǒng)：采用智能高頻開(kāi)關(guān)直流系統(tǒng)，直流操作電壓為110V，正

13、常時(shí)由整流電源供給直流負(fù)荷， 整流電源對(duì)蓄電池進(jìn)行浮 充電和均衡充電，當(dāng)交流失壓后，由蓄電池供給直流負(fù)荷。（四）分區(qū)所一、二次設(shè)備上海鐵路局管內(nèi)的滬杭、 浙贛和京滬是雙線區(qū)段， 在二個(gè)牽引變電所 中間設(shè)有分區(qū)所， 它將上、 下行接觸網(wǎng)通過(guò)斷路器實(shí)行并聯(lián)供電。 上 海鐵路局管內(nèi)的分區(qū)所按無(wú)人值守設(shè)計(jì)， 高、低壓設(shè)備采用室內(nèi)布置，27.5kV斷路器采用真空戶內(nèi)型式，繼電保護(hù)采用集中組屏式微機(jī) 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，饋線設(shè)二段具有四邊形特性的距離保護(hù)和過(guò)流保護(hù) 及一次自動(dòng)重合閘裝置，自用電系統(tǒng)和牽引變電所內(nèi)的設(shè)備相同。（五）開(kāi)閉所一、二次設(shè)備開(kāi)閉所內(nèi)設(shè)有開(kāi)關(guān)， 是能進(jìn)行電分段或變更饋線數(shù)目的開(kāi)關(guān)站。 上海

14、 鐵路局管內(nèi)的開(kāi)閉所引入二路電源， 正常情況下一主一備， 二回進(jìn)線 間設(shè)有備用電源自投裝置， 其設(shè)備除進(jìn)線隔離開(kāi)關(guān)、 避雷器外， 其余 均采用室內(nèi)網(wǎng)柵間隔布置。開(kāi)閉所按無(wú)人值班有人值守設(shè)計(jì)，27.5kV斷路器采用戶內(nèi)真空斷路器，繼電保護(hù)采用集中組屏式微 機(jī)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)， 它的進(jìn)線設(shè)置過(guò)流保護(hù)、饋線設(shè)置電流速斷保護(hù) 及一次自動(dòng)重合閘，自用電系統(tǒng)和牽引變電所內(nèi)的設(shè)備相同。（六）接觸網(wǎng)設(shè)備接觸網(wǎng)是電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)中的主要供電設(shè)備， 它的功能是向 走行在鐵路線上的電力機(jī)車不間斷地供應(yīng)電能， 由于接觸網(wǎng)是露天設(shè) 置，受到各種惡劣氣象條件的影響， 其工作狀況是隨電力機(jī)車的運(yùn)行 而變化，而且沒(méi)有備用

15、，因而使得接觸網(wǎng)的工作條件非常復(fù)雜。為了滿足各種情況下接觸網(wǎng)可靠取流的要求， 接觸網(wǎng)的接觸懸掛部分 可分為簡(jiǎn)單懸掛鏈型懸掛兩類。 由于接觸線、承力索下錨的形式不同， 鏈形懸掛又有半補(bǔ)償鏈形懸掛與全補(bǔ)償鏈形懸掛之分。 上海鐵路局的 接觸網(wǎng)采用全補(bǔ)償簡(jiǎn)單鏈型懸掛 （見(jiàn)圖2-1），結(jié)構(gòu)高度1400mm。1、接觸線、承力索、附加導(dǎo)線類型正線接觸線采用120mm2銅合金線（CTHA-120），承力索采 用95mm2銅合金絞線 （THJ-95） ； 站線接觸線采用85mm2銅合金線， 承力索采用70mm2銅合金絞線；附加導(dǎo)線采用鋼芯鋁 絞線，其中回流線采用185mm2鋼芯鋁絞線，架空線采用70mm2鋼芯鋁

16、絞線。2、接觸網(wǎng)支持裝置的懸掛類型接觸網(wǎng)沿鐵路縱向架設(shè)， 隨著不同的線路情況， 支持接觸懸掛的結(jié)構(gòu) 也有不同類型， 在區(qū)間主要為支柱腕臂結(jié)構(gòu)， 在站場(chǎng)支持裝置有支柱 腕臂、軟橫跨或硬橫跨結(jié)構(gòu)，在上海鐵路局管內(nèi)這些結(jié)構(gòu)形式都有。 在京滬、滬杭和浙贛線的站場(chǎng)主要采用硬橫跨結(jié)構(gòu)形式， 部分站場(chǎng)如 股道較多的編組站采用軟橫跨形式， 在軟橫跨橫向承力索中使用了張 力自動(dòng)補(bǔ)償裝置，減少溫度的影響。硬橫跨由二個(gè)立柱和一組鋼橫梁組成， 鋼橫梁及所有接觸懸掛的荷載 均豎直傳給立柱，所以立柱受彎矩較軟橫跨小， 因而立柱的容量較小， 從安裝形式看， 立柱高度要求相對(duì)低， 硬橫跨上各支接觸懸掛相互干 擾小，調(diào)整較方便

17、，穩(wěn)定性較好，有利于高速行駛。 硬橫跨的缺點(diǎn)是： 施工要求較嚴(yán)格，有一定難度，造價(jià)高于軟橫跨。京滬、滬杭和浙贛線上的正線定位器選用限位定位器， 限制定位點(diǎn)處 的導(dǎo)線抬升高度， 避免在該處發(fā)生弓網(wǎng)故障。 接觸網(wǎng)的吊弦全部采用 了整體吊弦，減少了運(yùn)營(yíng)后的維修工作量。 道岔處接觸網(wǎng)布置采用交 叉線岔方式。 接觸網(wǎng)高度按滿足開(kāi)行雙層集裝箱的條件設(shè)計(jì)。 支柱側(cè) 面限界需考慮大型養(yǎng)路機(jī)械作業(yè)要求。3、支柱和基礎(chǔ)類型支柱是用來(lái)承受接觸懸掛的負(fù)荷， 根據(jù)材質(zhì)， 支柱有鋼柱和預(yù)應(yīng)力混 凝土柱，形式有橫腹桿、等徑圓桿混凝土支柱、等徑圓鋼柱、角鋼桁 架。在滬杭、浙贛和京滬線的接觸網(wǎng)腕臂柱主要采用橫腹桿式預(yù)應(yīng)力 鋼筋

18、混凝土支柱， 在滬寧線和其它少數(shù)區(qū)間采用直徑400mm等徑 混凝土圓桿（可以從各個(gè)方向受力，但是用鋼筋稍多）。在一些特殊 地段采用圓桿鋼支柱，站場(chǎng)軟橫跨鋼柱采用角鋼桁架支柱。支柱基礎(chǔ)，除了在一些軟土地段采用杯形基礎(chǔ)，主要采用直埋基礎(chǔ)。4、大型建筑屋上的支持裝置接觸網(wǎng)通過(guò)橋梁等大型建筑物時(shí)， 可以利用這些建筑物安裝懸掛構(gòu)件 或支柱，用以懸吊或支撐接觸懸掛。 在滬杭線工程中， 由于錢江二橋 上沒(méi)有可利用的建筑物， 因此采用了用不等徑圓桿的一種硬橫梁形 式， 以滿足接觸網(wǎng)懸掛要求。對(duì)于大客站，如上海站、鎮(zhèn)江、無(wú)錫、 蘇州站，根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)了適宜周圍環(huán)境的接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)形式， 不僅 滿足安裝接觸網(wǎng)要求，和周圍環(huán)境也非常和諧。5、接觸網(wǎng)的絕緣和供電分段形式電氣化鐵路接觸網(wǎng)的絕緣是通過(guò)絕緣子、分相和分段絕緣器來(lái)實(shí)現(xiàn) 的。絕緣子是接觸懸掛對(duì)支柱或其他接地體保持電氣絕緣的重要部 件。絕緣子本身性能的好壞對(duì)接觸網(wǎng)正常工作有著很大的影響，因其 承受著工