第三節(jié)電氣化鐵道牽引供電系統(tǒng)38課件

第三節(jié)電氣化鐵道牽引供電系統(tǒng)牽引變電所電氣化鐵路是指設(shè)有牽引供電系統(tǒng)，以電力機(jī)車(chē)作為列車(chē)牽引動(dòng)力的鐵路。電氣化鐵路具有運(yùn)輸能力大、能源省，爬坡能力強(qiáng)、乘務(wù)員工作條件好等優(yōu)點(diǎn)，已成為世界各國(guó)鐵路現(xiàn)代化的發(fā)展方向。電氣化鐵路沿線要設(shè)置完善的、不間斷地向電力機(jī)車(chē)提供電能的設(shè)備。由這套供電設(shè)備構(gòu)成的系統(tǒng)稱謂牽引供電系統(tǒng)，如圖所示。牽引供電系統(tǒng)本身并不產(chǎn)生電能，而是將電力系統(tǒng)的電能傳送給電力機(jī)車(chē)或動(dòng)車(chē)組。牽引供電系統(tǒng)主要包括牽引變電所和接觸網(wǎng)兩部分。牽引變電所

牽引供電系統(tǒng)示意圖牽引變電所1接觸網(wǎng)2牽引供電系統(tǒng)控制3牽引變電所1牽引變電所

（1）定義牽引變電所是設(shè)置于電氣化鐵路沿線，安裝有受電、變電、配電設(shè)備的建筑物。（2）任務(wù)牽引變電所的任務(wù)是將電力系統(tǒng)高壓輸電線輸送來(lái)的110千伏（或220千伏）的三相交流電，變壓為25千伏的單相交流電，向其鄰近區(qū)間和所在站場(chǎng)線路的接觸網(wǎng)送電，保證可靠而又不間斷地向接觸網(wǎng)供電。（每隔40km～60km設(shè)置一座）牽引變電所

（3）設(shè)備在牽引變電所里，主要設(shè)有主變壓器、電壓互感器、電流互感器、高壓斷路器、各種高壓隔離開(kāi)關(guān)以及避雷器等電氣設(shè)備。（4）牽引變電所的供電安全a）電網(wǎng)向牽引變電所供電：我國(guó)電氣化鐵路為國(guó)家一級(jí)電力負(fù)荷。因此，每個(gè)牽引變電所都采用兩路輸電線供電，且兩路輸電線有各自的桿塔、走線，以保證在一路輸電線發(fā)生故障時(shí)，牽引變電所供電不致于長(zhǎng)時(shí)間中斷。牽引變電所內(nèi)還裝有各種控制、測(cè)量、監(jiān)視儀表和繼電保護(hù)裝置等。牽引變電所供電臂供電臂b)牽引變電所向接觸網(wǎng)供電方式：目前。供電方式有兩種，即單邊供電和雙邊供電。牽引變電所單邊供電的接觸線是從兩相鄰牽引變電所之間的接觸線中間部分?jǐn)嚅_(kāi)設(shè)供電分區(qū)，即分成兩個(gè)供電臂，每個(gè)供電臂的接觸線只能從一端的牽引變電所獲得電流。其優(yōu)點(diǎn)是提高牽引供電系統(tǒng)的靈活性和可靠性，當(dāng)某一供電分區(qū)發(fā)生故障時(shí)，只影響本供電臂，而不影響其它供電臂的正常供電，減少了事故影響范圍，因此，我國(guó)一般采用單邊供電方式；雙邊供電是供電分區(qū)間的接觸線可以同時(shí)從兩個(gè)牽引變電所供電獲得電流。雙邊供電可提高接觸線的電壓水平，但發(fā)生事故時(shí)影響范圍大，故較少采用。特殊情況下，越區(qū)供電。接觸網(wǎng)電分相

牽引變電所兩個(gè)供電臂上的電壓是不同相位的，在兩個(gè)不同相位的相鄰接觸網(wǎng)之間必須設(shè)置分相絕緣器，稱為電分相。

分相絕緣器一般由3塊相同的玻璃鋼絕緣件組成，其間為中性區(qū)、不帶電。電力機(jī)車(chē)在經(jīng)過(guò)其間時(shí)，為了防止造成相間短路和拖帶電弧，必須斷電（切斷主斷路器）和禁止雙弓接觸網(wǎng)2接觸網(wǎng)通常，將接觸網(wǎng)、鋼軌、回流線構(gòu)成的電路稱為牽引網(wǎng)。接觸網(wǎng)和鋼軌是牽引網(wǎng)的主體。接觸網(wǎng)是架設(shè)在電氣化鐵路上空，向電力機(jī)車(chē)供電的一種特殊形式的輸電線路，其質(zhì)量和工作狀態(tài)直接影響電氣化鐵路的運(yùn)輸能力。接觸網(wǎng)（一）接觸網(wǎng)種類簡(jiǎn)單懸掛：適用于支線鐵路，列車(chē)運(yùn)行速度不超過(guò)70km/h。鏈形懸掛：用于干線。接觸網(wǎng)2．牽引制式牽引制式是牽引供電系統(tǒng)向電力機(jī)車(chē)或動(dòng)車(chē)組供給電流和電壓的制式。按電流分為直流制式和交流制式兩種。其中，交流制又有低頻單相交流制和工頻單相交流制。目前，包括我國(guó)在內(nèi)的大多數(shù)國(guó)家鐵路接觸網(wǎng)都采用工頻（50Hz）單相交流制。3．牽引網(wǎng)牽引網(wǎng)由接觸網(wǎng)與饋電線、軌道回路、回流線共同組成。饋電線是用于連接牽引變電所和接觸網(wǎng)的導(dǎo)線，把牽引變電所的電能饋送到接觸網(wǎng)；電氣化鐵路利用走行軌（鋼軌）作為牽引電流的回路，常稱軌道回路；回流線是軌道回路和牽引變電所之間的連接線，它把鋼軌中的電流吸回牽引變電所。接觸網(wǎng)4．供電方式按照系統(tǒng)設(shè)備和接線的不同，供電方式分為直接供電、吸流變壓器（BT）供電、自耦變壓器（AT）供電和同軸電力電纜（CC）供電，如圖所示。（1）直接供電方式直接供電方式是在電力牽引網(wǎng)中不加保護(hù)措施的基本供電方式，如圖①所示。其特點(diǎn)是牽引網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，施工及運(yùn)營(yíng)管理方便；但地電流大，對(duì)地下敷設(shè)的金屬管道等有嚴(yán)重的腐蝕作用。（2）吸流變壓器供電方式吸流變壓器（BT）供電方式是在線路中采用吸流變壓器的供電方式，如圖②所示。它是改善對(duì)通信線路干擾的有效手段，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，高速受流時(shí)會(huì)產(chǎn)生電弧，不再采用接觸網(wǎng)（3）自耦變壓器供電方式自耦變壓器（AT）供電方式是在接觸網(wǎng)與正饋線之間并聯(lián)接入一臺(tái)低阻抗的自耦變壓器，繞組的中性點(diǎn)與鋼軌（R）相接，形成兩條牽引電流回路的供電方式，如圖③所示。自耦變壓器能在保證供給電力機(jī)車(chē)的電壓仍是25kV的情況下，將牽引網(wǎng)的供電電壓提高一倍。因此，在理想情況下，接觸網(wǎng)（T）與正饋線（AF）中流過(guò)的電流大小相等，方向相反，在通信線路中產(chǎn)生的影響相互抵消，可有效改善了對(duì)通信線路的干擾。（4）同軸電力電纜供電方式同軸電力電纜（CC）一般沿鐵路的線路埋設(shè)，其內(nèi)導(dǎo)體作為饋電線與接觸線相連，外導(dǎo)體作為回流線與鋼軌相連，僅機(jī)車(chē)運(yùn)行地段才有電流流過(guò)。兩方向相反的饋線和回流線同軸，導(dǎo)體間的回路阻抗很小，因此，能明顯改善電壓質(zhì)量、減少對(duì)通信干擾。目前，其尚在試驗(yàn)階段，未正式采用。牽引供電系統(tǒng)控制3牽引供電系統(tǒng)控制

牽引供電系統(tǒng)設(shè)有電力調(diào)度所，統(tǒng)一指揮供電系統(tǒng)在正常和事故情況下的運(yùn)行工作，并集中管理鐵路沿線分布的許多牽引變電所中的電力設(shè)備。為了完成變電所與調(diào)度所之間的遠(yuǎn)距離信息的適時(shí)自動(dòng)傳輸，需要應(yīng)用遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)進(jìn)行電力調(diào)度的現(xiàn)代化運(yùn)行與管理。牽引變電所內(nèi)部設(shè)備的測(cè)量、控制、保護(hù)若采用繼電器裝置稱為繼電器保護(hù)，若采用計(jì)算機(jī)裝置則稱為微機(jī)繼電器保護(hù)（簡(jiǎn)稱微機(jī)保護(hù)）。牽引供電系統(tǒng)控制1.遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)采集的綜合系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱SCADA（SupervisoryControlAndDataAcquisiton）系統(tǒng)，該系統(tǒng)由調(diào)度端設(shè)備、執(zhí)行端（被控站）設(shè)備和遠(yuǎn)動(dòng)通道組成。系統(tǒng)傳送信息流程，如圖所示。遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)傳送信息示意圖牽引供電系統(tǒng)控制遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)是利用遠(yuǎn)程通信技術(shù)完成遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程信號(hào)、遠(yuǎn)程測(cè)量、遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)等功能。遠(yuǎn)程控制即遙控，從調(diào)度所發(fā)出命令以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方操作與切換。遠(yuǎn)程信號(hào)即遙信，其將被控站的設(shè)備狀態(tài)信號(hào)遠(yuǎn)距離傳送給調(diào)度所。遠(yuǎn)程測(cè)量即遙測(cè)，其將被控站的某些運(yùn)行參數(shù)送給調(diào)度所。遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)即遙調(diào)，調(diào)度所直接對(duì)被控站的某些設(shè)備的工作狀態(tài)和參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。以上功能稱為“四遙功能”。通過(guò)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)，電力調(diào)度人員可以直接掌握變電所斷路器的開(kāi)閉位置狀態(tài)、主要電壓電流量值、接觸網(wǎng)故障點(diǎn)數(shù)據(jù)。牽引供電系統(tǒng)的這種集中監(jiān)視、集中控制，可以保證供電質(zhì)量，提高調(diào)度效率，加快事故處理，實(shí)現(xiàn)值班無(wú)人化或少人化，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，而被廣泛采用。牽引供電系統(tǒng)控制2.變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在牽引供電系統(tǒng)的應(yīng)用，將變電所設(shè)備的保護(hù)、測(cè)量、控制功能綜合考慮，功能分布式配置，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)（以太網(wǎng)）組成整體，通過(guò)通信收集變電所的運(yùn)行狀態(tài)，“四遙功能”下移到保護(hù)裝置，利用計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大功能實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)乇O(jiān)控的功能，即承擔(dān)整個(gè)變電所的信息處理、與上層調(diào)度通信以及全部監(jiān)控、中央信號(hào)和保護(hù)自動(dòng)化的功能，這種一體化綜合系統(tǒng)稱為變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，系統(tǒng)組成見(jiàn)圖。接觸網(wǎng)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用的是分布式多微機(jī)系統(tǒng)，完成一次設(shè)備的監(jiān)視、控制、數(shù)據(jù)采集、時(shí)間順序記錄和屏幕顯示、打印等功能，介入微機(jī)保護(hù)和自動(dòng)裝置。系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是功能綜合化，運(yùn)行管理智能化、自動(dòng)化，設(shè)備操作及監(jiān)控屏幕