牵引变电分类、结构和要求
牵引变电
牵引变电所（traction substation）向电气化铁道或城市轨道交通电力牵引等提供电能和变换、分配电能的电气装置与设施。
其功能是将电力系统的三相交流电经降压、整流或变频后，供电力机车和...牵引变电所（traction substation）向电气化铁道或城市轨道交通电力牵引等提供电能和变换、分配电能的电气装置与设施。
其功能是将电力系统的三相交流电经降压、整流或变频后，供电力机车和动车组使用。
类型与主要设施根据电力牵引采用电流制的不同，牵引变电所区分为直流、低频交流及工频交流三种类型。
直流牵引变电所具有降压和整流两种功能，主要设备有降压变压器及整流装置。
用于直流制电气化铁路、矿山与城市轨道交通电力牵引系统。
低频交流牵引变电所具有降压和变频两种功能，主要设备有降压变压器、变频设备和升压变压器。
电力系统的三相工频交流电，经降压并将工频变换成低频162/3Hz，供具有单相整流子牵引电机的机车使用。
这种牵引变电所在西欧一些国家（德国、瑞士、瑞典等）得到采用。
工频交流牵引变电所的主要功能是降压，主要设备是降压变压器，以及无功、谐波综合补偿装置等，随着工频交流电力牵引制的发展，这类牵引变电所在中国、欧洲等不少国家得到广泛应用。
所有类型牵引变电所，都设有由断路器或快速开关、母线、测量用电流、电压互感器和避雷器等电气设备构成的屋外和屋内式配电装置，用以汇集和分配电能；各种电力变压器和换流设备，用以变换电压（降压和升压）、变换电流（整流）与频率（变频）；设于控制室内的控制、测量、信号、继电保护和自动、运动装置，它们是保证电气设备安全、经济运行的监控和保护设施；还设有供变电所运行、维护和控制、保护等需用的交、直流自用电电源与低压配电装置等。
各种牵引变电所功能与主要设施的示意框图见下图。
主要特点电气化铁路和城市轨道交通牵引变电所为一级电力负荷，要求电力系统必须采用双回进线或由两个电源点的环网进线，对其可靠供电。
牵引供电系统简介
牵引供电系统简介：将电能从电力系统传送给电力机车的电力装置的总称叫电气化铁路的供电系统，又称牵引供电系统，主要由牵引变电所和接触网两大部分组成。
牵引变电所将电力系统输电线路电压从110kV（或220kV）降到27.5kV，经馈电线将电能送至接触网；接触网沿铁路上空架设，电力机车升弓后便可从其取得电能，用以牵引列车。
牵引变电所所在地的接触网设有分相绝缘装置，两相邻牵引变电所之间设有分区亭，接触网在此也相应设有分相绝缘装置。
牵引变电所至分区亭之间的接触网（含馈电线）称供电臂。
牵引供电回路是由牵引变电所——馈电线——接触网——电力机车——钢轨——回流联接——（牵引变电所）接地网组成的闭合回路，其中流通的电流称牵引电流，闭合或断开牵引供电回路会产生强烈的电弧，处理不当会造成严重的后果。
通常将接触网、钢轨回路（包括大地）、馈电线和回流线统称为牵引网。
牵引供电设备的检修运行由供电段负责，牵引供电系统的运行调度则由供电调度负责。
供电调度通常设在铁路局调度所。
牵引供电系统供电示意图如下所示：二、牵引变电所、分区所、开闭所牵引变电所：牵引变电所的任务是将电力系统三相电压降低，同时以单相方式馈出。
降低电压是由牵引变压器来实现的，将三相变为单相是通过变电所的电气接线来达到的。
牵引变压器（主变）是一种特殊电压等级的电力变压器，应满足牵引负荷变化剧烈、外部短路频繁的要求，是牵引变电所的“心脏”。
我国牵引变压器采用三相、三相——二相和单相三种类型，因而牵引变电所也分为三相、三相——二相和单相三类。
随着技术水平的提高，我国干线电气化铁路已推广使用集中监视及控制的远动系统，牵引变电所将逐步实现无人值班，直接由供电调度实行遥控运行。
分区所：分区所设置在两个变电所中间，作用有三：提高供电质量、供电分段、越区供电。
•开闭所：一般设置在大型站场附近，进线由变电所或接触网引入，由开关馈出多个供电线路向多个供电设备供电。
作用是增强供电的灵活性，便于供电设备的运行及检修，便于行车组织，缩小供电事故及故障范围。
牵引变电所
牵引变电所工频单相交流电力机车是功率很大的单相负荷，必然会影响到三相电力系统的对称性。
因此牵引变电所的重要任务不仅是将电力系统送来的高压电变为电力机车所需的电压．而且还通过采用不同形式的变压器及其结线，使电力机车的单相负荷对电力系统的不良影响降低到最小。
根据所采用的变压器的类型不同，牵引变电所通常又分为：单相牵引变电所（包括纯单相变电所，单相V，V结和三相V,V结变电所）；三相变电所；牵引变压器原边额定电压为110 VV A-220 kV，副边额定电压为55 kV或27.5 kV，比牵引网额定电压高10%。
为了提高牵引供电的可靠性，牵引变电所一般都安装两台变压器，即所谓冗余配置。
每台变压器就能承担全部负荷。
正常运行时，一台工作，另一台作为检修或故障时的备用。
第一节单相牵引变电所采用单相变压器的牵引变电所称为单相牵引变电所。
电力机车是单相交流负荷，显然，牵引变电所采用单相变压器最为直观简单，如图2—1所示。
单相变压器的高压绕组AX接三相电源的某两相，例如图中A、C相，电压为110 kV或220 kV 。
低压绕组ax的首端a接到牵引母线上，末端x与钢轨连接。
低压绕组输出电压为27.5 kV。
应该说明，单相牵引变压器和一般单相变压器的绝缘结构不同。
一般单相变压器，或是单独使用，或是组成三相组式变压器，都是一端接高压，另一端接地或接中性点，故可采用分级绝缘，接地端的绝缘水平较低。
而单相牵引变压器的高压绕组两端都接高压，故对地的绝缘要求相同，即所谓全绝缘。
1、三相V,V结线三相V,V结线是将两台V,V结线的单相变压器安装在同一油箱内，所以可视为单相变压器结线。
如图2—6所示。
一台单相变压器的高压绕组为A1-X1，低绕组为al-xl，另一台为A2—X2与a2—x2。
高压绕组引出3个端子A,B,C接三相电源，所以通常又称为三相V,V结线变压器。
第二节馈线电流馈线电流是指牵引变电所牵引侧母线经由馈电线送到牵引网中的电流。
牵引变电所简介
互感器分为电流互感器和电压 互感器，分别用于转换电流和 电压。
互感器的作用是保护设备和测 量仪表。
输电线路与母线
01
输电线路是用于传输电能的导线或电缆。
02
母线是牵引变电所内连接各个设备的导线或电缆。
输电线路和母线的材质和规格根据不同的输电需求进行选择。
03
控制系统与保护装置
控制系统是用于控制牵引变电所 内各个设备运行的装置。
作用
牵引变电所是铁路电气化的核心 设施，能够提高铁路运输效率和 安全性，同时降低运营成本。
组成与结构
组成
牵引变电所主要由变压器、断路器、 隔离开关、母线、电流互感器、电压 互感器等设备组成。
结构
牵引变电所的结构根据其规模和实际 需求可分为电源进线柜、降压变压器 柜、馈线柜、高压开关柜、控制柜等 主要部分。
05
牵引变电所的节能与环保措施
能效提升与节能技术应用
采用高效变压器
选择具有高效率的变压器，以减少能量损失。
优化输电线路
采用低阻抗输电线路，减少线路损耗。
负载自动调整
通过技术手段实现负载的自动调整，使变压器输出与实际负载相 匹配，降低能耗。
环保措施与绿色能源利用
使用清洁能源
优先选择使用清洁、可再生的能源，如风能、太阳能等。
紧固件检查与紧固
对牵引变电所的紧固件进行检查 和紧固，防止松动和脱落。
异常处理与事故应对
异常情况处理
当牵引变电所出现异常情况时，应立即采取措施进行处理，如断 路器跳闸、变压器漏油等。
事故应对
制定牵引变电所的事故应对预案，包括火灾、地震等自然灾害和人 为破坏等情况的应对措施。
应急电源与备用设备
在牵引变电所设置应急电源和备用设备，确保在故障情况下能够及 时恢复供电。
牵引变电所设计原则及其要求
目录第1章牵引变电所设计基础 (1)1.1 概述 (1)1.2 电气主接线设计的基本要求 (1)1.3 电气主接线的设计依据 (2)1.4 主变压器型式、台数及容量的选择 (3)第2章 F所牵引变电所电气主接线图设计说明 (3)第3章短路计算 (4)第4章高压电气设备选择及校验 (5)4.1 高压电气设备选择的原则 (5)4.2 高压电气设备的选择方法及校验 (7)4.2.1 高压断路器和隔离开关的选择 (11)4.2.2 高压熔断器的选择和校验 (13)4.2.3 电流互感器的选择和校验 (14)4.2.4 电压互感器 (14)4.2.5 支柱绝缘子及穿墙套管的选择和校验 (15)4.2.6 母线的选择和校验 (16)4.2.7 限流电抗器选择 (16)4.2.8 避雷器的选择 (17)后记 (19)参考资料 (20)附图 (21)第1章牵引变电所设计原则及要求1.1概述变电所电气主接线设计是依据变电所的最高电压等级和变电所的性质，选择出一种与变电所在系统中的地位和作用相适应的接线方式。
变电所的电气主接线是电力系统接线的重要组成部分，它表明变电所内的变压器、各电压等级的线路、无功补偿设备以最优化的接线方式与电力系统连接，同时也表明在变电所内各种电气设备之间的连接方式。
一个变电所的电气主接线包括高压侧、中压侧、低压侧以及变压器的接线。
因各侧所接的系统情况不同，进出线回路数不同，其接线方式也不同。
电气主结线的基本结线形式有但母线结线，双母线结线，桥形结线和简单分支结线。
牵引负荷侧电气结线特点主要有：1.每路馈线设有备用断路器的单母线结线；2.具有公共备用断路器的结线；3.但母线分段带旁路母线结线。
1.2 电气主接线基本要求电气主接线应满足可靠性、经济性和灵活性三项基本要求：1、灵活性主接线的灵活性主要表现在正常运行或故障情况下都能迅速改变接线方式，具体情况如下：①满足调度正常操作灵活的要求，调度员根据系统正常运行的需要，能方便、灵活地切除或投入线路、变压器或无功补偿装置，使电力系统处于最经济、最安全的运行状态。
3 牵引变电所的主要电气设备资料讲解
一、变压器
1、作用和原理：
i1 u1
N1 N2
Φ
i2 u2
一、变压器
2、变压器的构造:
1—信号温度计；2—铭牌；3—呼吸器；4—油枕；5—油标；6—安全气道； 7—气体继电器；8—高压套管；9—低压套管；10—分接开关；11—油箱；
12—铁心；13—绕组；14—放油阀；15—小车；16—接地端子
常运行； •在设备检修时隔离带电部分，以保证工作人员的安全。
3.3 高压开关设备
一、高压断路器 二、高压隔离开关 三、熔断器 四、高压负荷开关
一、高压断路器
1、功能： 高压断路器（文字符号为QF）是牵引变电所高压电器设备中最 重要的设备，是一次电力系统中控制和保护电路的关键设备。 （1）控制作用，即根据需要将部分电气设备或线路投入或退
一、变压器
（7）散热器：降低变压器油温度，有自冷、强迫风冷和强迫 水冷等措施。
（8）绝缘套管：与箱体绝缘。 （9）瓦斯继电器：当变压器内部发生严重故障时，瓦斯继电
器接通断路器跳闸回路；当变压器内部发生不严重故障 时，瓦斯继电器按通故障信号回路。 （10）温度计：测量油箱上层油温，监视变压器运行是否正常。 （11）调压装置：保证变压器二次侧电压。分有载调压和无载
一、变压器
（1）铁心：用导磁良好的硅钢片叠装而成，形成闭合回路。 （2）线圈：又称为绕组，是变压器的导电回路，用铜线或铝
线绕成多层圆筒形。 （3）油箱：把变压器连成一个整体及进行散热。 （4）油枕：又称为油柜，油枕的作用是储油与补油，减少油
的老化速度。 （5）呼吸器：过滤空气，从而保持油的清洁。 （6）防爆装置：防止变压器油箱爆炸或变形。
牵引供电系统外部电源与供电方式
高速铁路牵引供电系统的实际应用中，需要关注供电能力、电能质量和环 境保护等方面的问题。
磁悬浮列车牵引供电系统
磁悬浮列车牵引供电系统通常采用直流供电方式，通过磁悬浮变电所将来自电网的高压交流电转换为 直流电，为磁悬浮列车提供动力。
牵引供电系统外部电 源与供电方式
目录
• 牵引供电系统概述 • 牵引供电系统外部电源 • 牵引供电系统供电方式 • 牵引供电系统外部电源与供电方式的
优化 • 牵引供电系统外部电源与供电方式的
实际应用案例
01
牵引供电系统概述
牵引供电系统的定义与功能
定义
牵引供电系统是为电气化铁路或 城市轨道交通提供电能的系统， 通过接触网向电力机车或电动汽 车提供所需直流或交流电能。
容量
牵引供电系统外部电源的容量应根据 牵引负荷的大小和运行方式进行选择 ，以确保供电的可靠性和稳定性。
稳定性
外部电源的稳定性对牵引供电系统的 正常运行至关重要，应采取措施确保 电源的电压、频率和波形等参数的稳 定。
03
牵引供电系统供电方式
直接供电方式
01
直接供电方式是一种简单的牵引 供电方式，通过牵引网直接向电 力机车供电。
02
该方式结构简单，投资少，但会 对沿线通信线路产生干扰。
串联电容补偿供电方式
串联电容补偿供电方式是在牵引网中 串联电容，补偿感性负载的无功功率， 提高功率因数。
该方式可以减少对通信线路的干扰， 但需要增加补偿装置和滤波装置。
吸流变压器供电方式
吸流变压器供电方式是通过吸流变压 器将牵引电流从接触网引至回流线， 减少对通信线路的干扰。
牵引供电系统及主要技术装备--铁道电气化技术培训讲义之一
目
录
第一章 概 述 .................................................................................................................................................. 1 第一节 第二节 第三节 第四节 电力系统的基本知识 ........................................................................................................................ 1 电气化铁道供电系统 ........................................................................................................................ 4 牵引网 ................................................................................................................................................ 8 电力机车的相关知识 ...................................................................................................................... 14
1
牵引供电系统及主要技术装备——铁道电气化技术培训讲义之一 ——铁道电气化技术培训讲义之 铁道电气化技术培训讲义之一 2．变电所 变电所是变换电压和分配电能的场所，由电力变压器和配电装置所组成。它的类型除按升压、降压 分类外， 还可按设备布置的地点分为户外变电所和户内变电所及地下变电所等。 若按变电所的容量和重 要性又可分为枢纽变电所、中间变电所和终端变电所。枢纽变电所一般容量较大，处于联系电能系统各 部分的中枢位置，地位重要，如图 1-1 中 A 为枢纽变电所。中间变电所则处于发电厂和负荷中心之间， 从这里可以转送或抽引一部分负荷，如图 1-1 的变电所 B。终端变电所一般是降压变电所，它只负责供 应一个局部地区或一个用户的负荷而不承担功率的转送，如图 1-1 的 C、D。对于仅装有受、配电设备 而没有电力变压器的称为配电所。 3．电力网 电力网是联系发电厂和用户的中间环节， 由变电所和各种不同电压等级的电力线路所组成。 其作用 是输送和分配电能。 在电力网中包括输电网和配电网。 输电网是将发电厂发出的电能升压后通过输电线送到邻近负荷中 心的枢纽变电所。 输电线还有联络相邻电力系统的作用。 配电网则是将电能从高压变电所降压后分配到 用户去的电力网部分。 目前，我国电力网的电压等级主要有 0.22、0.38、3、6、10、35、110、220、330、500kV。现在， 代表性的电压是：从发电厂送出的主干系统的送电电压为 200kV~500kV；到用户附近地区，降压到 35~110kV；对于大容量用户，就用这种电压直接供电；在配电系统中用高压 6~10kV 或 380、220V 供 应给一般用户。 对于用电量较大的企业，例如大型化工企业、冶金联合企业、铝厂及大型冶炼厂等，我国已开始采 用 110 千伏或 220 千伏电压直接对工业企业送电，以减少电力网的电能损失和电压损失。 高压输电具有节约电能、 节约有色金属和提高电压质量等优点， 随着大型电厂的建设和输电距离的 增力，要求逐步提高输电电压。目前；某些国家输电电压已达到 750kV，我国也已达 500kV。根据国民 经济发展的需要，我国电力部门正在根据国情从技术经济等方面研究更高电压的输电问题。 图 l—l 具有大容量的水电厂、火电厂和热电厂。图中的水电厂容量较大且输送距离较远，所以把电 压升至 220kV 经高压输电线路送到枢纽变电所。火电厂相对水电厂输送距离近一些，所以把电能升压 到 110kV 送到地区变电所，并通过枢纽变电所构成环形电网。热电厂则总是建在热用户附近，它除了 以较低电压向近区用户供电外，还升压与地方电力网相联系。
高速动车组概述动车组牵引供电要求
（2）降低电气化铁路对电力系统的影响。
19
高速动车组概述动车组牵引供电要求
电气化铁路的单相牵引负荷是一个不对称的负荷，对三相电力 系统产生负序电流和负序电压。要减轻负序电流和负序电压对三 相电力系统的影响，需要牵引变电所采用换相接线方式或不同接 线型式的变压器。
2．变电所保护装置
20
一个变电所有十多台断路器，每台断路器
d.可靠性。要求保护装置的元件和接线处于良好状态，该动作时均能正 常工作。
第二节 高速接触网
22
高速动车组概述动车组牵引供电要求
一、接触网的构成 二、接触悬挂形式 三、接触网的性能要求 四、接触线及承力索
8
2. 吸流变压器供电方式
吸流变压器的供电方式（简称BT供电方式）是在牵引网中架 设有吸流变压器－回流线装置的一种供电方式。目前，在我国 电气化铁路上采用较为广泛，如图所示：
高速动车组概述动车组牵引供电要求
9
吸流变压器的变比为1:1，它的一次绕组 串接在接触网（T）上，二次绕组串接在专为 牵引电流流回牵引变电所而特设的回流线（NF） 上，所以也称吸流变压器－回流线供电方式 （简称吸－回方式）
高速动车组概述动车组牵引供电要求
1
动车组牵引供电要求
第一节 动车组供电 第二节 高速接触网 第三节 高速受电弓
高速动车组概述动车组牵引供电要求
2
第一节 动车组供电
一、供电方式 二、牵引变电所
动车组牵引供电系统的组成
3
高速动车组概述动车组牵引供电要求
动车组牵引供电系统
牵引变电所
保证质量良好并不 间断地向动车组供 电
接触网
在动车组运行中通 过与受电弓良好的 摩擦接触将电能传 给动车组
牵引供电系统基本原理1-1
1 牵引供电系统的构成 2 牵引网供电方式（直供，BT, AT); 3 变压器、压互、流互原理
4 电气化铁路接地系统
5 扼流变压器工作原理
6 继电保护原理
参考书籍
1.《牵引供电系统分析》李群湛 贺建闽 2.《电气化铁道供电系统》曹建猷 3.《交流电气化铁道牵引供电系统》谭秀炳
1 牵引供电系统的构成
轨道: 在非电牵引情形下只作为列车的导轨。在电力牵引时，轨道除仍 具有导轨功能外，还需要完成导通回流的任务。因此，电力牵引的轨道， 需要具有良好的导电性能。
回流线:是连接轨道和牵引变电所的导线。通过回流线把轨道中的 回路电流导入牵引变电所的主变压器。
电气化铁路三大技术课题
① 负序电流：
动态单相取流，产生负序电流输入电力系统； 措施：三相-两相变压器；变电所换向连接；
牵引变电所
把电力系统供应的电能变换成适合电力机车牵引要求的电能
牵引变电所: 把电力系统供应的电能变换成适合电力机车牵引要求的电 能。
馈电线: 连接牵引变电所和接触网的导线。它将牵引变电所变换后的 电能送到接触网。
接触网: 是一种悬挂在轨道上方，沿轨道敷设的、和铁路轨顶保持一 定距离的输电网。通过电动车组的受电弓和接触网的滑动接触，牵引电能 就由接触网进入电动车组，从而驱动牵引电动机使列车运行。
电力系统向牵引供电系统供电示意图
牵引变电所：核心元件为变压器 (1) 三相YNd11接线； (2)单相Ii接线； (3)单相Vv接线； (4) Scott接线。
牵引网： 由馈线、接触网、轨（地）、回流线组 成。
（1） 直接供电方式 （2） 带回流线的直接供电方式 （3） 吸流变压器(BT)供电方式 （4） 自耦变压器(AT)供电方式
牵引变电所基本知识
牵引变电所基本知识 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】XXX供电段教育培训教材牵引变电所基本知识2012年目录第一章电力牵引供电系统组成用电能做为铁路运输动力能源的牵引方式称为电力牵引。
电气化铁路沿线设置一套完善的、不间断地向电力机车供电的设备，通常将这种完整的、可靠的工作系统称为电力牵引供电系统。
电力牵引供电系统由地方发电厂、110KV高压输电线、牵引变电所、馈电线、接触网、轨地回流线等组成。
在电气化铁路沿线，为了保证可靠供电、检修方便，每隔一定的距离就会分布着具有一定功能的所亭，有牵引变电所、分区亭、开闭所、AT所组成。
一、牵引变电所牵引变电所是电气化铁路的心脏，其作用是将110KV（220 KV）三相交流电变换成（或55）KV单相工频交流电，并供给电力牵引网和电力机车，此外，有少数牵引变电所还需担负10KV动力负荷。
所以，牵引变电所具有三个主要功能：接受三相电能；降压分配电能；减相以单相馈出供给牵引网。
二、分区亭在电气化铁道上，为了提高运行可靠性，增加供电工作的灵活性，在相邻变电所供电的相邻两供电分区的分界处常用分相绝缘器断开，若在断开处设置开关设备和相应的配电装置，则组成分区亭。
在复线电气化区段，分区亭的主要功能：（1）使同一供电臂上的上、下行接触网并联工作或单独工作。
当并联工作时，分区亭内的断路器闭合以提高接触网的末端电压；单独工作时，断路器打开。
（2）同一供电臂上的上、下行接触网（并联工作）发生短路事故时，由牵引变电所相应的馈线断路器和分区亭中的断路器配合动作，切除事故区段，缩小事故范围。
非事故区段仍可正常供电。
（3）当某牵引变电所全所停电时，可闭合分区亭中的越区隔离开关，有相邻牵引变电所向停电牵引变电所进行越区供电。
总之，分区亭的作用是：对单线牵引网，使两相邻供电臂单独工作或实现越区供电。
对双线牵引网，使上、下行接触网并联，提高末端电压，缩小事故范围和必要时的越区供电。
高速铁路牵引供电系统概论
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多路馈线，用以实现对站场各股道群的分别供电控制。 （1）进线和馈线都经过断路器，可灵活地对各分区 接触网停、供电 （2）在断路器上可实现短路故障保护，从而缩小事故 停电范围 （3）对AT牵引网，往往同ATP合建，增强对供电臂供电
的灵活性
自耦变压器（AT）所（AT Post, ATP） AT供电系统，除变电所、分区所和开闭所外，
复链形悬挂
特点： 在结构上，承力索和接触导线之间加了一根辅助承力索。 接触网的张力大，弹性均匀，安装调整复杂，抗风能力强
2.3 高速接触网的主要结构参数
导线高度 ：指接触导线距钢轨面的高度。一般地，高速铁路 接触导线的高度比常规电气化铁路的接触导线低。原因： ①高速铁路一般无超级超限列车通过，车辆限界为4 800 mm； ②为了减少列车空气阻力及空气动态力对受电弓的影响， 受电弓的底座沉于机车车顶顶面，受电弓的工作高度较小。 所以，高速铁路接触导线的高度一般在5 300 m左右。
X2
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x1 a2
牵引变电所简介
接触网
牵引变电所
电力机车
钢轨
直接供电方式（带负馈线）
NF
2、BT供电方式
BT供电方式是在牵引网中架设有吸流变压器—回流线装置的一种供电方式，目前在我国电气化铁路中应用较广。吸流变压器的变比为1：1，它的一次绕组串接在接触网（1）中，二次绕组串接在专为牵引电流流回变电所而设的回流线（NF）中，故称之为吸流变压器—回流线供电方式，如下图所示。在两个吸流变压器中间用吸上线将钢轨与回流线连接起来，构成电力机车负荷电流由钢轨流向回流线的回路。两个吸流变压器之间的距离称为BT段，一般BT段长2—4Km。
（二） 牵引变压器接线方式简要说明：
下面列表简要说明变压器各种接线方式的比较
（三）牵引变电所分类及典型接线 牵引变电所，按照电压等级分，有110KV、220KV和330KV三种，下面列出四种变电所典型接线： （1） V/V变 （2）平衡变（上海局） （3）全三相（霸州所） （4）AT所
（2）外桥接线：如下图所示。该接线的特点是变压器故障不影响线路，变压器的投入和切除方便，线路穿越功率只经过桥断路器，但线路故障时影响一台变压器的供电。这种接线往往用于电力系统中比较重要的系统联络线上。
3、双T接线：双T进线是目前采用较普遍的一种接线方式，它在变电所要求有两回进线时采用。一般情况下，其中一回引自电源点的专用间隔，另一路进线可从电力系统的各供电线路上T接。双T接线比上述两种接线型式都简单，双回进线在供电要求不高的场合，采用一回主供，另一回备用。若两回进线均能作为主供回路，并能作为互为备用，可取消外跨条，在供电要求高的场合，应优先采用两回进线均能作为主供的方案。
牵引变电所中的受电设备、牵引变压器和馈电设备等的配置，连接方式形成牵引变电所的主接线，并以主接线图表示。牵引变电所的类型直接决定变电所牵引侧的馈线形式，而牵引变压器的接线方式对牵引侧的接线形式都有直接影响。 我国现有牵引变电所采用的主接线，根据牵引变电所的类型和牵引变压器的接线方式，可分为四种， （1）三相YN/D11接线（Y/△接线） （2）单相V/V接线 （3）单相并联接线 （4）三相/两相斯科特接线
简述牵引变电所的主要功能和类型
简述牵引变电所的主要功能和类型一、引言牵引变电所是电力系统中的一个重要组成部分，主要用于供应电气化铁路牵引系统的电能。
随着城市化进程和交通运输的发展，牵引变电所在现代社会中扮演着越来越重要的角色。
本文将从功能和类型两个方面对牵引变电所进行详细介绍。
二、功能1. 供应牵引系统所需的电能牵引变电所主要功能是为铁路交通提供稳定、可靠、高质量的供电服务。
它通过将高压输电线路中的交流电转换成适合铁路交通使用的直流电，满足铁路交通对于大功率、稳定性好、质量高的用电需求。
2. 控制和保护牵引系统除了供应所需的电能外，牵引变电所还需要对传输过来的直流信号进行控制和保护。
在列车启动时需要提供初始励磁以及在列车刹车时需要回收能量等，这些都需要通过控制器来实现。
3. 维护稳定运行状态为了确保铁路交通运行安全和正常，牵引变电所还需要维护其自身稳定运行状态。
在电力系统中，牵引变电所承担着重要的负荷调节和稳定控制的功能。
当系统出现异常情况时，牵引变电所可以通过调节输出电压和电流来维护系统的稳定运行。
三、类型1. 交流牵引变电所交流牵引变电所主要用于供应铁路交通的交流电能。
它将高压输电线路中的交流电转换成适合铁路交通使用的低压、高频率的交流电。
该类型变电所通常包括开关设备、变压器、整流器、滤波器等设备。
2. 直流牵引变电所直流牵引变电所主要用于供应铁路交通的直流电能。
它将高压输电线路中的交流电转换成适合铁路交通使用的直流电。
该类型变电所通常包括开关设备、整流器、滤波器、逆变器等设备。
3. 混合式牵引变电所混合式牵引变电所是一种结合了交直两种形式的复合型变电站，可以同时供应铁路交通对于不同形式用能需求。
该类型变电站由于结构复杂，需要配备更多设备，因此建设成本较高。
四、结论牵引变电所是电力系统中的重要组成部分，主要用于为铁路交通提供稳定、可靠、高质量的供电服务。
根据其功能和类型不同，可以分为交流牵引变电所、直流牵引变电所和混合式牵引变电所三种。
变电所架构介绍
变电所架构介绍王石玉一、概述变电架构是变电所、变电站等室外导线、设备的主要支持结构的统称。
它是根据变电所的电压等级、规模、设备布置、施工运行条件以及当地的气候条件来确定的。
根据电气的性质，不同的电压等级，要求导线之间、导线对地、导线对构筑物要求保持一定的距离，因此变电架构特点是柱高而断面细小，属于大柔度结构。
二、架构分类就工艺布置型式分类，架构有中型布置、半高型布置、高型布置。
半高型布置、高型布置多用于电压等级高的变电所。
目前，电气化铁路牵引变电所均为中型布置。
就其用途分类，架构分进线架、母线架、中央门型架、转角架、变压器组合架等，单杆设备支架等。
就架构的外形分类，架构常用的形式有AH型进出线架构、A∏型带避雷线支架进出线架构、A∏型架构、Aח型架构、∏型架构、转角架构、大字形架构、带拉线进出线架构等。
就架构受力情况分类，架构有：中间架构、终端架构，打拉线架构。
就架构采用的材质分类，一般有：现场预制钢筋混凝土架构、钢筋混凝土柱钢梁架构、钢架构、钢管混凝土复合架构。
三、各类型架构特点及应用架构的布置形式、架构外形由变电所电压等级、导线、设备布置情况决定，架构采用的材质与架构本身所承受的荷载大小有关，变电所的电压等级高，架构本身所承受的荷载大，电压等级低，架构本身所承受的荷载小。
各种材质的架构有其相应的优缺点和适用范围。
现场预制钢筋混凝土架构现场预制钢筋混凝土梁柱，施工工作量大，需采用大量的模板。
属早期的变电架构，早已淘汰。
钢筋混凝土柱钢横梁架构由预应力环形截面混凝土圆杆或非预应力环形截面混凝土圆杆、轻钢桁架梁共同组成的架构。
优点是环形截面混凝土圆杆和横梁均可以工厂化定型生产，工艺简单，节约钢材，造价低，尤其是预应力环形截面混凝土圆杆架构更是节约钢材，基本后期无维护问题。
轻钢桁架梁材料利用合理、外形轻巧。
缺点是环形截面混凝土圆杆承载能力有限；结构自重大，运输、安装不便；单杆长度一般不超过12米，需根据需要现场组装；进线架构因满足受力要求，一般需为人字形支柱，平面占位大；另外预应力环形截面混凝土圆杆或非预应力环形截面混凝土圆杆存在混凝土裂缝问题。
牵引变电所1(牵引变电所的运行与维护)
7、开闭所
交流电力牵引系统开闭所实际上是起配电作用的开关站，是在牵引网有分支引出时， 为不影响电力牵引安全，保证供电可靠而设置带保护断路器等设施的控制场所。在离牵引 变电所较远的铁路枢纽地区，除线路区间外，还有许多负载如枢纽编组站、客车站、电力 机务段等需要牵引供电，为了保证供电的可靠性和灵活性，缩短事故范围，一般将接触网 横向分组和分区供电。一般在这些负载附近设立开闭所，由开闭所的多路馈线向接触网各 分组和分区供电，如图所示。
三相—两相牵引变压器接线
斯科特接线优缺点：
采用斯科特接线的三相——两相牵引变电所优缺点如下：
优点：将三相对称电压变换成两相对称电压，又将副边两个单相负载变成原 边的三相对称负载，大大降低了牵引负荷对系统的负序影响，同时利用逆斯科特 接线变压器可以使变电所获得三相对称自用电源。 缺点：变压器制造难度大，绝缘要求全绝缘设计，成本高。
纯单相接线图
优点：变压器容量得到充分利用，且变电所的主接线简单，设备少，占地面积小，投 资少。 缺点：（1）单相负荷在三相系统中形成负序电流较大，虽经换相连接在总体上可减少 对三相系统的影响，但在局部的影响是较大的，故只用于电力系统容量较大，地方电网较 发达地区，铁路的负荷电流对它们来说所占比例可忽略不计。 （2）不能实现双边供电，且牵引变电所中无变电所自用三相电源，所需电源只 能从附近电网引入或由劈相机、单相—三相变压器等方式供给。
材料：为了减小涡流和磁滞损耗，提高磁路的导磁性，铁芯采用0.35-0.5mm厚的硅钢片
UN
额定电流
IN
4
又称铁损，是指变压器一个绕组加上额定电压，其余绕组开路
空载损耗
PO
时，在变压器中消耗的功率。变压器的空载电流很小，它所产 生的铜损可忽略不计，所以空载损耗可认为是变压器的铁损。
牵引变压器
使用方法
在制造牵引变压器时，使用 NOMEX绝缘纸后需采取以下措施。 （1）加强对变压器绕组温升的计算，严格控制绕组温升。 （2）使用模拟计算软件对变压器内部的温度进行模拟计算，为确定 NOMEX绝缘纸和普通绝缘纸 2种材料的 分界提供依据，根据Satons变压器油本身特征，合理地确定上述 2种材料的使用界限，避开油和普通绝缘纸裂解、 绝缘电击穿或热击穿的危险。 （3）增加和改善线圈内的油路，以降低变压器油的温升，避免油裂解。 （4）改善外部冷却系统，增加变压器的冷却能力，降低变压器正常负荷时的温升。 （5）改进内线圈在圆周上的支撑，使变压器能承受高过载及短路时产生的机械压力。
牵引变压器
一种特殊电压等级的电力变压器
01 分类标准
03 优缺点 05 应用
目录
02 工作原理 04 使用方法
牵引变压器是将三相电力系统的电能传输给二个各自带负载的单相牵引线路。二个单相牵引线路分别给上下 行机车供电。在理想的情况下，二个单相负载相同。所以，牵引变压器就是用作三相变二相的变压器。
工作原理
变压器的工作原理和分析：变压器---利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的 一种电器是电能传递或作为信号传输的重要元件。
1、单相结线变压器原理：
牵引变压器的原边跨接于三相电力系统中的两相；副边一端与牵引侧母线连接，另一端与轨道及接地连接。 牵引变压器的容量利用率高，但其在电力系统中单相牵引负荷产生的负序电流较大，对接触的供电不能实现双边 供电。所以，这种结线只适用于电力系统容量较大，电力比较发达，三相负荷用电能够可靠地由地方电得到供应 的场合。另外，单相牵引变压器要按全绝缘设计制造。
优缺点
1、单相结线变压器
优点：容量利用率可达100%；主接线简单，设备少，占地面积小，投资少。
高铁变电所高压配电装置—牵引变电所配电装置的配置与结构
二、屋外配电装置结构与配置
牵引变电所屋外配电装置结构特点如下： 3．电源进出线间隔与主变压器间隔对称布 置， 4．将电压互感器、避雷器间隔布置在母线的 延长端或主变压器间隔的延长端，以靠近主变 压器和减少占地面积。 5．电源进出线间隔应布置在分段母线的中 部，尽量使母线各段通过的电流比较均匀。 6．两汇流母线架构间接入的单元间隔数一般 不应超过3～4个。
二、屋外配电装置结构与配置
• 牵引变电所屋外配电装置结构特点如下： • 1. 屋外配电装置根据电气设备和母线布置的高度和层次
结构分为中型、半高型和高型。牵引变电所屋外配电装置 ，通常采用中型配电装置：所有电气设备安装在较低的基 础和支架上，处在同一平面内。母线一般采用软母线，用 悬式绝缘子串悬挂在较高水平面的门形架构上，母线水平 面高于电气设备的水平面。 • 2.主接线中每一回路的电气设备组成一个间隔，间隔之间 没有专门间隔物。一般屋外配电装置是由电源进线间隔， 变压器间隔，电压互感器、避雷器间隔，及母线联络（或 旁路母线）断路器间隔等组成。配电装置的纵向距离与母 线的套数、架构的型式等因素有关。
二、屋外配电装置结构与配置
牵引变电所屋外配电装置结构特点如下： • 7．应将两主变压器间隔布置在不同的备布置整齐、规律，进出线避免交叉，维修、运
输设备安全、方便。 • 9.为防大气过电压的危害，变电所四周设有单独避雷针。为
防止感应过电压危害，母线上挂有避雷器。 • 10.电缆沟的配置应使控制电缆和电力电缆走的路径最短。
二、 屋内配电装置结构与配置
牵引变电所屋内配电装置结构特点： • 2. 屋内配电装置的布置要方便设备的操作、搬
运、检修和试验，间隔可单列或双列布置，布置 应对称，操作通道和维护通道的最小宽度满足下 表的规定。
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直接供电方式
牵引变电所
接触网
电力机车
直接供电方式（基本型）
钢轨
还有一种直接供电方式称为带回流线的直接
供电方式，它是在接触网支柱上架设一条与钢 轨并联的回流线，称为负馈线（NF），如下图。 利用接触网与回流线之间的互感作用，使钢轨 中的回流尽可能地由回流线流回牵引变电所， 减少了电气空间，因而能部分抵消接触网对邻 近通信线路的干扰，但其防干扰效果不及BT供 电方式。这种供电方式可在对通信线路防干扰 要求不高的区段采用，能进一步降低牵引网阻 抗，供电性能要好一些，但造价稍高。
BT供电方式（BT—回流线方式）
牵引变电所
BT
BT
电力机车 BT供电方式（BT-回流线方式）
NF 接触网
钢轨
在没有设置回流线的区段，也可以使用BT— 钢轨方式，如下图，以减少对通讯的干扰。
牵引变电所
BT
BT
接触网
电力机车 钢轨
BT供电方式（BT-钢轨方式）
3、AT供电方式
AT供电方式既能有效地减轻牵引网对通 信线路的干扰，又能适应高速、大功率电 力机车的运行。这种供电方式每隔10Km左 右在接触网与正馈线之间并联接入1台自藕 变压器，其中性点与钢轨相接。自藕变压 器将牵引网的供电电压提高1倍，而供给电 力机车的电压仍为25KV，其工作原理如下 图所示。
下面，对常用供电方式做一简单介绍。
1、直接供电方式
这是一种最简单的供电方式。在线路上，机车 供电由接触网—轨—地直接构成回路，对通信干 扰不加特殊防护措施，如下图所示。电气化铁路 最早大都采用这种供电方式。这种供电方式最简 单，投资最省，牵引网阻抗较小，能损也较低， 供电距离一般为30—40Km。电气化铁路的单相负 荷电流由接触网经钢轨流回牵引变电所。由于钢 轨与大地是不绝缘的，一部分回流由钢轨流入大 地，因此对通信线路产生感应影响，这是直接供 电方式的缺点，它一般用在铁路沿线无架空通信 线路或通信线路已改用地下屏蔽电缆的区段，必 要时，也常将通信线迁到更远处。
（二）供电方式 ：
随着交流电气化铁路的飞速发展和科学技术 的不断进步,世界各国铁路研究采用了很多种新的 牵引供电技术。 目前, 广泛采用和正在研究的有: 直接供电方式、BT（吸流变压器）供电方式、 AT（自耦变压器）供电方式和CC（同轴电力电 缆）供电方式。
交流电气化铁道对邻近通信线路的干扰主要
是由接触网与地回路对通信线的不对称引起的。 如果能实现由对称回路向电力机车供电，就可以 大大减轻对通信线路的干扰。采用BT、AT、CC 等供电方式就是为了提高供电回路的电气对称性， 其中，CC供电方式效率最高，但投资过大。目 前，电气化铁路多采用BT、AT供电方式。
带负馈线的直接供电方式
牵引变电所
NF 接触网
电力机车 钢轨
直接供电方式（带负馈线）
2、BT供电方式
BT供电方式是在牵引网中架设有吸流变压器— 回流线装置的一种供电方式，目前在我国电气化 铁路中应用较广。吸流变压器的变比为1：1，它 的一次绕组串接在接触网（1）中，二次绕组串接 在专为牵引电流流回变电所而设的回流线（NF） 中，故称之为吸流变压器—回流线供电方式，如 下图所示。在两个吸流变压器中间用吸上线将钢 轨与回流线连接起来，构成电力机车负荷电流由 钢轨流向回流线的回路。两个吸流变压器之间的 距离称为BT段，一般BT段长2—4Km。
4、各种供电方式比较
由于高速电力牵引的速度快、电流大， 因此要求供电系统的供电质量要高，并应 尽量减少电分相、电分段的数量。BT供电 方式虽然在通信线路防干扰方面性能较好， 但由于它在接触导线中串入了吸流变压器， 伴随一个火花间隙，使一个供电臂的接触 导线分成很多段，因此会大大影响高速列 车运行的安全性及列车速度；同时牵引网 的阻抗大，变电所间距小，电分相数量多， 因此不适合高速电力牵引。
牵引变电分类、结构和要求
基本知识
一、牵引供电制式分类
（一）前言： 我国电气化铁路采用单相50HZ，25KV牵引供电
系统。牵引供电系统由牵引变电所（包括分区亭、开 闭所、AT所）、馈电线、接触网、钢轨和回流线等 组成。
由于从电力部门供电系统的高压线路供给电气化 铁路的电力参数为三相50HZ，110（或220）KV，故 需在电气化铁路沿线布设牵引变电所，以完成供电参 数的转换。
BT供电方式的工作原理是：
由于吸流变压器的变比为1：1，当吸流变 压器的一次绕组流过牵引电流时，在其二次 绕组中强制回流通过吸上线流入回流线。由 于接触网与回流线电气空间距离较近，流过 的电流大致相等，方向相反，因此对邻近通 信线路的电磁感应绝大部分被抵消，从而降 低了对通信线的干扰。这种供电方式由于在 牵引网中串联了吸流变压器，致使牵引网的 阻抗比直接供电方式约大50%，能耗也较大， 供电距离也较短（单线一般为25Km左右，双 线一般为20Km左右），投资也比直接供电方 式大。
AT供电方式
牵引变电所 AT
AT
ATபைடு நூலகம்
接触网
电力机车
钢轨
AF AT供电方式
电力机车由接触网受电后，牵引电流一般由钢轨 流回，由于自藕变压器的作用，从钢轨流回的电流， 经自藕变压器绕组和正馈线（AF）流回变电所。当 自藕变压器的一个绕组流过机车电流时，其另一个 绕组感应出电流供给电力机车。
自藕变压器供电方式的牵引网阻抗很小，约为直 接供电方式的1/4，因此电压损失小，电能损耗低， 供电能力大，供电距离长，可达40—50Km。由于牵 引变电所间的距离加大，从而减少了牵引变电所的 数量，也减少了电力系统对电气化铁路供电的工程 投资。但由于牵引变电所和牵引网比较复杂，因此 加大了电气化铁路自身的投资。这种供电方式一般 用在重载、高速等负荷大的电气化铁路上。在电力 系统较薄弱的地区，为了减少电源部分投资，经技 术经济比较也可采用这种供电方式。由于牵引负荷 电流在接触网和正馈线中方向相反，因而对邻近的 通信线路干扰很小，其防干扰效果与吸流变压器— 回流线供电方式相当。
牵引变电所的功用是：从电力系统引入电源后， 经变电所牵引变压器将引入的三相电或两相电转换为 27.5（或2*27.5，即55）KV单相电，馈送至牵引网。
下面是电力牵引的输、供电系统示意图：
~ 发电厂或变电站（电力系统） 输电线（电力系统） 牵引变电所 馈电线
接触网
钢轨回流线
电力机车 钢轨
牵引供电系统