牽引變電所簡介

1、發(fā)電廠或變電站（電力系統(tǒng)）輸電線（電力系統(tǒng)）牽引變電所電力機車接觸網(wǎng)鋼軌饋電線鋼軌回流線牽引供電系統(tǒng)接觸網(wǎng)牽引變電所電力機車鋼軌直接供電方式（基本型）接觸網(wǎng)牽引變電所電力機車鋼軌直接供電方式（帶負(fù)饋線）NF接觸網(wǎng)牽引變電所電力機車鋼軌BT供電方式（BT-回流線方式）NFBTBT接觸網(wǎng)牽引變電所電力機車鋼軌BT供電方式（BT-鋼軌方式）BTBT接觸網(wǎng)牽引變電所電力機車鋼軌AT供電方式 AFATATAT 分內(nèi)橋接線和外橋接線。 （1）內(nèi)橋接線:如下圖所示。內(nèi)橋接線中帶有隔離開關(guān)構(gòu)成的外跨條,作為檢修橋斷路器時旁路用。該接線的特點是線路中有一回故障時,不影響供電,但變壓器故障時,造成線路中斷?？紤]到

2、變壓器故障率比進線線路少,因此這種接線可加強牽引負(fù)荷供電的可靠性而對電力系統(tǒng)不會帶來多大影響,目前采用較多。由于解列變壓器時也會造成線路中斷,所以如經(jīng)常需要操作主變壓器時,則不宜采用內(nèi)橋接線。必須注意,采用該接線時應(yīng)與電力系統(tǒng)研究好斷路器檢修時的運行方式。 1客運專線列車負(fù)荷特點牽引功率和列車速度關(guān)系曲線牽引功率和列車速度關(guān)系曲線10016020025030035001002003004002.84.67.413.318.624.8單位重量牽引功率（k W / t )列車速度( k m / h)1客運專線列車負(fù)荷特點負(fù)荷大各國代表性高速列車特性（300km/h以上） 參數(shù)車型國名載重（t）電機

3、(kW)額定功率(kW）噸功率（kW/t）營業(yè)速度(km/h）JR-500日本700285641824026.1300TGV-A法國47911008880018.4300TGV-R法國41611008880021.2300Eurostar法國8161020121220015.0300AVE西班牙42111008880020.9300ETR500意大利63511008880013.5300TGV-Korea法韓7741100121320017.1300AGV 法國35960012720020.1350ICE3德國40050016800020330ICE3-350E德國40055016880022

4、350設(shè)計用車型中國800330481584019.8300速度高密度大功率因數(shù)高諧波含量低動力集中型和動力分散1客運專線列車負(fù)荷特點2牽引供電方式東海道、東北 、上越 、山陽、北陸、盛岡-秋田、盛崗八戶等 所 有 新 干 線 總 長2154km,全部采用AT供電方式,運營速度為260300km/h。日本東南線（426km,270km/h）為AT與直供混合供電方式,而大西洋線、北方線、地中海線總長918km,全部采用AT供電方式,運營速度為300350km/h。法國德國曼海姆斯圖加特、漢諾威維爾茨堡、漢諾威柏林、法蘭克?？坡　⒓~倫堡英格爾斯塔特等所有高速線路全長880km,均采用直接 供 電

5、方 式 , 運 營 速 度 為250330km/h。漢城釜山全長412km,采用AT供電方式,運營速度為300km/h。韓國馬 德 里 塞 維 利 亞（471km,250km/h）采用直接供電方式,馬德里巴塞羅那（730km,350km/h）采用AT供電方式。西班牙都靈佛羅倫薩,羅馬 那 不 勒 斯（620km,300km/h）采用AT供電方式。意大利另外,中國臺灣的臺北高雄高速鐵路也采用AT供電方式。2.1國外供電方式1996年1996年 日本日本山陽線新干線山陽線新干線300km/h300km/hAT方式AT方式1983年1983年 法國法國TGV東南線TGV東南線300km/h300km

6、/hAT和直供混供AT和直供混供1990年1990年 法國法國TGV大西洋線TGV大西洋線300km/h300km/hAT方式AT方式1994年1994年 法國法國TGV北歐線TGV北歐線300km/h300km/hAT方式AT方式2001年2001年 法國法國TGV地中海線TGV地中海線350km/h350km/hAT方式AT方式2003年2003年 韓國韓國漢城釜山漢城釜山300km/h300km/hAT方式AT方式2004年2004年 西班牙西班牙 馬德里巴塞羅那馬德里巴塞羅那350km/h350km/hAT方式AT方式2004年2004年 意大利意大利 都靈米蘭博羅尼亞佛羅倫薩都靈米蘭

7、博羅尼亞佛羅倫薩 300km/h300km/hAT方式AT方式2008年2008年 意大利意大利 羅馬那不勒斯羅馬那不勒斯300km/h300km/hAT方式AT方式50Hz、25kV牽引供電方式（300350km/h）2.1國外供電方式牽引網(wǎng)電壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)供電能力:電壓水平、越區(qū)供電能力運營成本防干擾外部電源適用場合2.2 AT方式與直供方式一般性比較饋線電壓2.3 AT方式的發(fā)展2.3 AT方式的發(fā)展輔助分區(qū)所GISAT間距2.3 AT方式的發(fā)展高速接觸網(wǎng)接地系統(tǒng)法國TGV大西洋線接觸網(wǎng)架空地線、鋼軌和新增的預(yù)埋地線相連,連接點間距為1.21.5公里國外接地方式2.3 AT方式的發(fā)展客運專線

8、接觸網(wǎng)接地系統(tǒng)國外接地方式法國TGV大西洋線預(yù)埋地線埋設(shè)在接觸網(wǎng)支柱外側(cè)路堤內(nèi)。2.3 AT方式的發(fā)展客運專線接觸網(wǎng)接地系統(tǒng)3牽引變電所與接觸網(wǎng) 我國227.5kV開關(guān)設(shè)備過去采用戶外型,布置分散、集成化程度低、施工安裝復(fù)雜、占地面積大、運營維護條件差。27.5kV戶內(nèi)開關(guān)柜（哈大線）227.5kV戶內(nèi)開關(guān)柜（西班牙）3.2 GISGIS的使用壽命和維護使用壽命:30000次維護: 5年一次外觀檢查 10年一次簡單檢查 20年一次換氣檢查牽引變電所總平面布置占用場地面積比較占占 用用 場場 地地 面面 積積 比比 較較01000200030004000500060007000800090001

9、0000高 速 - 2 2 0 k V 戶 外 布 置高 速 - 2 2 0 k V G I S既 有 線 - 2 2 0 k V既 有 線 - 1 1 0 k V變變 電電 所所 布布 置置 方方 式式占占地地面面積積（平平方方米米）27.5和227.5 kV開關(guān)設(shè)備3.2 GIS綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 層隔層間通層信理處通管理理處信地當(dāng)監(jiān)控通遠(yuǎn) 程信處信通理控保測護單元測單元控護保測單元控護保測控元單保護測單元控護保測單元控護保測單元控護保測單元控護保 綜合自動化系統(tǒng)采用分層分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu),充分體現(xiàn)分散控制、集中管理的結(jié)構(gòu)特點,詳見下圖。3.3 二次設(shè)備全所自動化系統(tǒng)3.3 二次設(shè)備牽引

10、供電調(diào)度系統(tǒng)安全監(jiān)控系統(tǒng) 弓網(wǎng)受流系統(tǒng)是高速鐵路關(guān)鍵系統(tǒng)之一,國外300km/h及以上高速鐵路弓網(wǎng)系統(tǒng)選用如下:國別國別線路名稱線路名稱最高運行速度最高運行速度(km/h)接觸線接觸線類型類型接觸線張力接觸線張力(kN)(kN)接觸線波動傳播速度接觸線波動傳播速度(km/h)(km/h)受電弓受電弓類型類型接觸網(wǎng)懸掛類型接觸網(wǎng)懸掛類型日本日本山陽新干線山陽新干線300300CuSn170CuSn1702020414414Win350Win350復(fù)鏈復(fù)鏈法國法國大西洋線大西洋線300300Cu150Cu1502020441441GPUGPU簡鏈簡鏈北方線北方線300300CuSn150CuSn1

11、502020441441地中海線地中海線350350CuSn150CuSn150、CuMg150CuMg1502525493493德國德國法蘭克?？坡》ㄌm克福科隆300300（設(shè)計（設(shè)計330330）Rim120Rim1202727572572DSA380DSA380彈鏈彈鏈紐倫堡英格爾斯紐倫堡英格爾斯塔特塔特300300（設(shè)計（設(shè)計330330）Rim120Rim1202727572572西班西班牙牙馬德里巴塞羅那馬德里巴塞羅那350350CuMg150CuMg15031.531.5553553DSA350DSA350彈鏈彈鏈韓國韓國漢城釜山漢城釜山300300Cu150Cu15020204

12、41441GPUGPU簡鏈簡鏈3.4 弓網(wǎng)受流系統(tǒng)3.4 弓網(wǎng)受流系統(tǒng)受電弓Faero=0.0006xV2N7.12kg6kg5.8kgFsta=90N2496N/m14100N/m70Ns/m70Ns/m80N/m3.5Ns/m3.5Ns/m2Ns/m2Ns/mGPU基本參數(shù) DSA380基本參數(shù) 9.4kg8.1kg23kgFaero=70NFsta=70N6300N/m1200N/m1N/m5Ns/m140Ns/m3.4 弓網(wǎng)受流系統(tǒng)弓網(wǎng)受流質(zhì)量的評價標(biāo)準(zhǔn)采用歐洲標(biāo)準(zhǔn),如下表。評 價 項 目標(biāo) 準(zhǔn)300km/h350km/h平均接觸力 Fm（N）160190接觸力最大標(biāo)準(zhǔn)偏差0.3Fm離

13、線率（%）0.14定位器允許抬升量與最大抬升量之比值23.4 弓網(wǎng)受流系統(tǒng)弓網(wǎng)系統(tǒng)受流評價標(biāo)準(zhǔn)4.設(shè)計暫行規(guī)定的說明4.1 牽引供電正線宜采用225kV(AT)供電方式牽引供電系統(tǒng)應(yīng)保證獨立性和完整性接觸網(wǎng)標(biāo)稱電壓為25kV,長期最高電壓為27.5kV,短時（5min）最高電壓為29kV,設(shè)計最低工作電壓為20kV牽引變電所應(yīng)采用兩回進線,并互為熱備用,進線電源優(yōu)先采用220kV牽引供電系統(tǒng)應(yīng)考慮再生和諧波對電力系統(tǒng)的影響牽引變壓器宜采用單相變壓器牽引變壓器和自耦變壓器采用固定備用方式;變壓器的安裝容量按近期運量需要確定,并按遠(yuǎn)期運量預(yù)留基礎(chǔ),其過負(fù)荷能力應(yīng)滿足高峰小時牽引負(fù)荷的需要正常情況下

14、分區(qū)所及自耦變壓器所處的上下行接觸網(wǎng)實行并聯(lián)4.2 牽引變電所 牽引變電所進線側(cè)宜采用線路變壓器組接線方式 綜合自動化系統(tǒng)宜具有供電臂自動組態(tài),自耦變壓器故障自動解列線路故障區(qū)段自動隔離,故障點自動測距功能。 牽引變電所、分區(qū)所、開閉所、自耦變壓器所宜采用無人值班、無人值守的運營方式 牽引變電所227.5kV側(cè)采用氣體絕緣開關(guān)柜（GIS）,進線電源側(cè)在用地困難情況下,可采用氣體絕緣組合電器（GIS）4.3 牽引供電調(diào)度調(diào)度管理模式應(yīng)符合以下規(guī)定:1.在綜合調(diào)度中心內(nèi)應(yīng)設(shè)置電力調(diào)度系統(tǒng),并作為子系統(tǒng)納入綜合調(diào)度系統(tǒng),負(fù)責(zé)牽引供電系統(tǒng)和電力供電系統(tǒng)的調(diào)度工作。2.在牽引供電維修車間內(nèi)應(yīng)設(shè)置牽引供電

15、維修調(diào)度管理層,負(fù)責(zé)在總調(diào)度層的督導(dǎo)下對牽引供電系統(tǒng)的維修/搶修調(diào)度管理工作。本層配置牽引供電維修調(diào)度管理系統(tǒng),并與綜合調(diào)度系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。3.綜合工區(qū)內(nèi)設(shè)置接觸網(wǎng)維修、搶修作業(yè)層。負(fù)責(zé)在牽引供電維修車間的督導(dǎo)下對牽引供電系統(tǒng)接觸網(wǎng)的維修、搶修管理工作。本層配置接觸網(wǎng)工區(qū)維修管理系統(tǒng),并與綜合調(diào)度系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。4.在綜合檢測中心內(nèi)應(yīng)設(shè)置牽引供電檢測設(shè)備及信息管理系統(tǒng),并與綜合調(diào)度系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。在牽引變電所、分區(qū)所、開閉所、自耦變壓器所內(nèi)應(yīng)設(shè)置安全監(jiān)視系統(tǒng),并實現(xiàn)在供電段、搶修基地的遠(yuǎn)程集中監(jiān)視,主要配置功能宜包括:1.視頻圖象監(jiān)視功能.2.防盜報警功能4.4 接觸網(wǎng)接觸懸掛主要技術(shù)要求應(yīng)符合以下規(guī)定: 1.

16、接觸網(wǎng)宜采用全補償簡單鏈型懸掛或彈性鏈行懸掛,弓網(wǎng)受流質(zhì)量可參照下表規(guī)定的評價標(biāo)準(zhǔn)。弓網(wǎng)受流質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)評價項目數(shù)值平均接觸力Fm(N)如下圖所示最高運行速度下接觸力最大標(biāo)準(zhǔn)偏差 0.3Fm最高運行速度下的燃弧率0.14%定位器允許抬升量與最大抬升量之比值2平均接觸力與運行速度的關(guān)系曲線2.正線接觸線宜采用銅合金材質(zhì),額定張力不宜小于25kN。3.承力索宜采用銅合金絞線。4.接觸線允許工作應(yīng)力應(yīng)不超過其最小拉應(yīng)力的65%,并應(yīng)考慮有關(guān)不利因素引起的折減系數(shù)。支柱、基礎(chǔ)與支柱結(jié)構(gòu)應(yīng)符合以下規(guī)定:1.正線區(qū)間接觸網(wǎng)支持結(jié)構(gòu)應(yīng)采用旋轉(zhuǎn)腕臂結(jié)構(gòu)形式,車站及多股道并行區(qū)段宜采用硬橫跨結(jié)構(gòu),動車段（所）等

17、低速場合宜采用軟橫跨結(jié)構(gòu)。2.路基地段單腕臂柱可采用環(huán)形預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土支柱或鋼柱,高架橋上應(yīng)采用鋼柱,腕臂柱外形宜全線統(tǒng)一。3.支柱基礎(chǔ)宜采用法蘭連接型基礎(chǔ)。接觸網(wǎng)的主要技術(shù)參數(shù)應(yīng)按以下規(guī)定執(zhí)行:1. 接觸線懸掛點距軌面連線的高度宜全線采用5300mm2. 采用簡單鏈型懸掛時,正線接觸線宜設(shè)置0.5L的預(yù)留馳度(L為跨距)3. 正線接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)高度不宜小于1400mm。4. 正線接觸線在最大風(fēng)時對受電弓中心的偏移不宜大于400mm5. 接觸網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)跨距為60m,最大跨距不大于65m,最小跨距不宜小于48m,相鄰距距之比不宜大于1.5:1,橋梁、隧道口、站場咽喉等困難區(qū)段不宜大于1.5:1。6.

18、 正線區(qū)段接觸網(wǎng)錨段長度不宜大于2700mm。接觸網(wǎng)宜與通信、信號等專業(yè)共用接地體,采用綜合接地系統(tǒng)。4.5 電磁干擾防護計算雜音干擾影響應(yīng)根據(jù)機車、動車組的諧波特性。計算電磁影響應(yīng)根據(jù)高速鐵路的聲屏障、橋梁、城市環(huán)境等綜合屏蔽特性。確定無線干擾影響應(yīng)根據(jù)高速鐵路的弓網(wǎng)受流特性。防護措施的選用、應(yīng)從干擾源、設(shè)備和線路各個方面進行技術(shù)經(jīng)濟比選后確定;防雷接地等電磁干擾防護措施應(yīng)采用綜合接地系統(tǒng)。5.國際咨詢成果5.1 背景5.2 牽引供電系統(tǒng)的牽引網(wǎng)供電方式和供電方案牽引變電所的合理間距供電方式牽引變電所間距（km）AT所間距（km）125kV26.9225kV49.711供電方式 由于125k

19、V供電方式分區(qū)所數(shù)量較多,因此不推薦CHI高速鐵路遠(yuǎn)期運營（車速350km/h,列車追蹤間隔3分鐘）采用這種方式。 同時125kV供電方式的電源供電點比225kV供電方式多一倍遠(yuǎn)期牽引變壓器容量 屆時需要130MVA的供電容量才能保證列車的正常運行。接觸網(wǎng)最大電流,接觸導(dǎo)線的載流能力 CHI高速鐵路的接觸網(wǎng)系統(tǒng),與法國高速鐵路地中海的接觸網(wǎng)相似,完全能夠滿足CHI高速鐵路近期和遠(yuǎn)期運營的需要。接觸網(wǎng)電壓水平 列車受電弓的最小電壓表明設(shè)計能滿足CHI高速鐵路近期運營的要求,但不能滿足運營要求,有必要對遠(yuǎn)期進行進一步研究,理由是根據(jù)EN50163:最低持續(xù)電壓（V）標(biāo)稱電壓（V） 最高持續(xù)電壓（V）最高短時電壓（V）（5分鐘）19000250002750029000 盡管CHI預(yù)留了4kV電壓儲備,但在供電分區(qū)所附近還是可能出現(xiàn)較大的壓降,應(yīng)對這一點進行模擬檢驗。 結(jié)論兩種供電方式綜合比較如下:比較內(nèi)容125kV225kV變電所間距+供電容量=接觸網(wǎng)電流=接觸網(wǎng)電壓=電能損耗+總投資+ 總的來說,經(jīng)濟角度的比較顯示出225kV從電方式更有利,再加上該方式在技術(shù)方面的優(yōu)勢,我們認(rèn)為CHI高速鐵路采用225kV方式是更合適的。5.3 高速鐵路接觸網(wǎng)電壓標(biāo)準(zhǔn) 推薦采用EN50163-2004。建議每供電臂的平均有