《牵引供电系统》_第六章_牵引供电系统一次系统课件
牵引供电系统
牵引供电系统第一章牵引变电一次设备一、概述1、什么叫牵引供电系统?牵引供电系统由哪几部分组成?铁路从地方引入110kv电源，通过牵引变电所降压至27.5kv送至电力机车的整个系统叫牵引供电系统。
牵引供电系统由以下几部分组成:地方变电站、110kv输电线、牵引变电所、27.5kv馈电线、接触网、电力机车、轨回流线、地回流线。
2、牵引供电系统的供电方式有哪几种?有以下三种: 直供方式---以钢轨与大地为回流；BT方式---电流通过吸流变压器与回流线再返回变电所，限制对通信线路的干扰；AT方式---利用自耦变压器对接触网供电，以减少对通信线路的干扰。
3、什么叫牵引网?通常将接触网、钢轨回路(包括大地)、馈电线和回流线组成的供电网称为牵引网。
4、牵引变电所的作用是什么?牵引变电所从地方引入110kv高压，通过牵引变压器降至适合电力机车运行的27.5kv 电压，送至接触网，供给电力机车运行。
其作用是接受、分配、输送电能。
5、牵引变电一次设备包括什么?牵引变电一次设备由以下几部分组成:牵引变压器、断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、母线、避雷器、电抗器、电容器、接地装置等。
6、牵引变电所有哪几个电压等级?交流:110kv, 27.5kv, 10kv ,380v ,220v ,110v直流:220v(110v)7、牵引变电所对接触网的供电方式有哪几种?牵引变电所对接触网的供电有两种方式:单边供电和双边供电。
接触网通常在相邻两牵引变电所的中央断开，将两牵引变电所间两个供电臂的接触网分为两个供电分区。
每以供电分区的接触网只能从一端的牵引变电所获得电能，称为单边供电。
如果在中央断开处设开关设备时可将两供电分区连通，此处称为分区亭。
将分区亭的断路器闭合，则相邻牵引变电所间的两个接触网供电分区可同时从两变电所获得电能，此方式称为双边供电。
8、牵引变电所一次接线方式有哪几种?牵引变电所一次接线主要有桥式接线和双T型接线两种。
6.第6章 牵引供电计算.
双边供电
1.5k 1 I Lr pd = (1 + ) 3 m
2 A 2 x
2k 1 I Lr ps = (1 + ) 3 m
2 A 2 x
峨眉校区
电气工程系
§6-2 平均运量法
三．牵引供电计算
12. 牵引网平均电压损失 单边供电
双边供电
I A Lr 1 ud = (1 + ) 3 2m I A Lr 1 us = (1 + ) 6 m
《地铁设计规范》（GB50157—2003）规定：
直流750V牵引供电系统允许的电压波动范围为500～ 900V，直流1500V牵引供电系统允许的电压波动范围 为1000 ～1800V。
峨眉校区
电气工程系
§6-2 平均运量法
四．牵引供电计算几点说明 2. 牵引电压损失计算
B. 计算内容： 正常双边运行方式下，供电区间牵引网产生的最大压降； 任一中间牵引变电所解列，同相邻牵引变电所构成大双 边供电方式下，供电区间牵引网产生的最大压降； 端头牵引变电所解列时，由次端头牵引变电所单边供电 的区间牵引网产生的最大压降。
ΔA——列车单位能耗［kW·h/（t·km）］ Uc —— 牵引网额定电压（KV）
v —— 列车平均运行速度（km/h）
G —— 列车质量（t）
峨眉校区 电气工程系
§6-2 平均运量法
三．牵引供电计算
2. 区间平均列车数 单行平均列车数
Nt NL m= = T v
上、下行平均列车数
峨眉校区 电气工程系
§6-2 平均运量法
四．牵引供电计算几点说明 1. 牵引整流机组容量计算
牵引供电系统简介PPT课件
拓扑结构三相不对称； 变压器接线特殊。
.
牵引供电系统主要技术问题
• 电压水平 • 无功功率 • 负序电流 • 谐波 • 通信干扰
电气化铁道的供电要求 • 安全可靠供电 • 保证供电质量 • 降低投资和运营费用 • 提高电磁兼容水平
.
.
目前多采用分散式供电
内桥接线
外桥接线
双T接线 .
单母线分段
1.3 牵引变电所向牵引网的供电
• 单线
电 分 相
SS1
SP
SS2
单 边 供 电
SS1
SS2
双 边 供 电
.
复线
SS1
SP
单边分开供电
SS1
SP
单边并联供电
SS1
SP
单边全并联供电
.
SS1
SS2
双边纽结供电Βιβλιοθήκη 1.4 牵引网向电力机车的供电
.
（3）带负馈线的直接供电方式
F T
Us
I
R
• 防干扰效果不如BT供电方式； • 牵引网阻抗界于直接供电方式和BT供电方式之间； • 目前应用比较广泛。
.
（4）自耦变压器供电方式（AT方式）
自耦变压器 Auto-transformer
T
Us
R
F
• 防干扰效果与BT方式相当 • 牵引网阻抗小，输送容量大，供电臂长（可达40～50km） • 结构复杂，投资大，维护费用高
• 变电所两侧的牵引网区段被称作供电臂。 • 变电所的主要设备
牵引变压器（有多种接线方式） 断路器（SF6、真空、少油、油断路器），隔离开关 避雷器、避雷针 电压互感器、电流互感器 二次设备（控制、保护、测量、计量、监视和电源设备） 无功补偿装置、调压装置
电力牵引供电系统
多，继电保护复杂，会使成本增加。
• 双侧供电 电源来自电力系统的两个地区变 电所，给铁路供电的输电线是联络这两个 地区变电所的道路。根据可靠性的要求及 实际情况，双侧供电可分为图3的双路输电 线和单路输电线两种类型。但不论哪种类 型，各路输电线的容量应不小于相关牵引 变电所容量之和。单路输电线方式一次侧 进出开关少，投资也少，供电可靠性不及 双路方式，但一输电线或一电源分别故障 仍不会导致牵引变电所失电。
牵引变电所
接触网
• 接触网是一种悬挂在电气化铁道钢轨上方 并和轨顶保持一定距离的链型或单导线的 输电网。电力机车的受电弓和接触网滑动 接触取得电能。
馈电线
• 馈电线是联接牵引变电所和接触网的导线。 它把牵引变电所变换完备的牵引用电能输 送给接触网。馈电线大都采用大截面的钢 芯铝绞线。
轨道
复线环状供电方式
• 牵引变电所同侧的上、下行牵引网由同相 牵引母线供电，在供电臂末端将上、下行 牵引网联通，可构成环状供电方式
• 复线牵引网环状供电方式
复线全并联供电方式
• 每隔数百米将上、下行接触网进行死连接， 便于充分利用接触网导线截面的供电方式
• 这种方式的网内电压降和电能损失较小， 但上、下行牵引网在电气上无法分开，发 生短路事故时的影响范围较大。
• 习惯上将馈电线、接触网、钢轨、回流线 统称为牵引网。
分区亭（SP）
• 分区亭设于两个牵引变电所的中间，可使相邻的 接触网供电区段(同一供电臂的上、下行或两相邻 变电所的两供电臂)
•
牵引供电系统简介PPT课件
连接牵引变电所和接触网的导线
• 接触网
沿线路露天敷设，通过和受电弓的滑动接触把电能输送给电力机 车的供电设施。由接触线、承力索以及支持、悬挂和定位等装置组成。 从牵引网角度关注的是接触线、承力索和加强线等载流导线。
• 牵引变电所
拓扑结构三相不对称； 变压器接线特殊。
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牵引供电系统主要技术问通信干扰
• 变电所两侧的牵引网区段被称作供电臂。 • 变电所的主要设备
牵引变压器（有多种接线方式） 断路器（SF6、真空、少油、油断路器），隔离开关 避雷器、避雷针 电压互感器、电流互感器 二次设备（控制、保护、测量、计量、监视和电源设备） 无功补偿装置、调压装置
.
牵引网（Traction Network）
（1）直接供电方式（T-R方式, Trolley-Rail）
T R
结构简单，投资少，维护费用低； 一部分电流从大地回流，对邻近通信线干扰大。
.
（2）吸流变压器供电方式（BT方式）
吸流变压器 Booster Transformer
F T
Us
I
R
• 防干扰效果好； • 牵引网阻抗偏大； • 电力机车过BT时，易产生电弧； • 由于是串联系统，可靠性较低。
.
（5）同轴电缆供电方式（CC方式）
同轴电缆 Coaxial Cable
T Us
R CC
• 防干扰效果好，占用空间小； • 牵引网阻抗小； • 投资大
.
1.5 牵引供电系统的特点及主要问题
• 负荷特点
移动性，变化剧烈，非线性，单相； 电流回路不可靠，存在薄弱环节（弓网受流）
牵引供电系统
牵引供电系统第一节系统组成一、组成与要求在城市轨道交通牵引供电系统中，电能从牵引变电所经馈电线、接触网输送给电动列车，再从电动列车经钢轨（称轨道回路）、回流线流回牵引变电所。
由馈电线、接触网、轨道回路及回流线组成的供电网络称为牵引网。
牵引供电系统即由牵引变电所和牵引网组成，其中牵引变电所和接触网是牵引供电系统的主要组成部分。
牵引变电所：供给城市轨道交通一定区域内牵引电能的变电所。
其主要包括整流机组、直流开关柜、负极柜、轨电位限制装置组成。
接触网（或接触轨）：经过电动列车的受电器向电动列车供给电能的导电网（有接触轨方式和架空接触网两种方式）。
馈电线：从牵引变电所向接触网输送牵引电能的导线。
回流线：用以供牵引电流返回牵引变电所的导线。
电分段：为便于检修和缩小事故范围，将接触网分成若干段称为电分段。
轨道：列车行走时，利用走行轨作为牵引电流回流的电路。
在采用跨座式单轨电动车组时，需沿线路专门敷设单独的回流线。
牵引变电所的数量、容量和设置的距离是根据牵引计算的结果，并经济技术比较后确定的。
它们一般设置在城市轨道交通沿线若干车站及车辆段附近。
每个牵引变电所按其所需容量设置两组牵引整流机组并列运行，沿线任一牵引变电所故障解列，由两侧相邻的牵引变电所共同承担该区段的全部牵引负荷。
牵引变电所的容量和设置的距离一般需考虑以下设计原则和技术条件：1．正线任一牵引变电所故障时，其相邻牵引变电所应采用越区供电方式，负担起该区段的全部牵引负荷，此负荷应满足远期高峰小时负荷。
2．牵引变电所的数量及其在线路上的位置，应满足在事故情况下越区或单边供电时，接触网的电压水平。
3．在任何运行方式下，接触网最高电压不得高于1800V，高峰小时负荷时，全线任一点的电压不得低于1000V。
二、运行方式牵引变电所向接触网供电方式有两种，即单边供电和双边供电。
城市轨道交通接触网（或接触轨）在每个牵引变电所附近由电分段进行电气隔离，分成两个供电分区，每个供电分区也称为一个供电臂，如列车只从所在供电臂上的一个牵引变电所获得电能，这种供电方式称为单边供电。
牵引供电系统简介
牵引供电系统简介一、系统功能牵引供电系统的主要功能是：将地方电力系统的电源（交流电气化铁路：AC110 kV或AC220kV，城市轨道交通：中心变电所AC220kV或AC110kV→AC35 kV环网）引入牵引供电系统的牵引变电所，通过牵引变压器变压为适合电力机车运行的电压制式（交流电气化铁路：AC25kV或AC2×25kV，城市轨道交通：DC750V、DC1500V或DC3000V），向电力机车提供连续电能。
电力牵引负荷为一级负荷，引入牵引变电所的外部电源应为两回独力可靠的电源，并互为热备用，能够实现自动切换。
交流电气化铁路与城市轨道交通牵引供电系统简图分别如图1.1和图1.2所示。
图1.1 交流电气化铁路牵引供电系统图1.2 城市轨道交通牵引供电系统二、牵引网供电方式1.交流电气化铁路交流电气化铁路牵引网供电方式大体上可分为三种：直接供电方式（包括带回流线的直接供电方式）、BT供电方式和AT供电方式。
（1）直接供电方式直接供电方式又可分为不带回流线直接供电方式(图 2.1)和带回流线的直接供电方式(图2.2)两种。
图2.1 不带回流线的直接供电方式图2.2 带回流线的直接供电方式不带回流线的直接供电方式在我国早期的电气化铁路中采用，机车电流完全通过钢轨和大地流回牵引变电所，牵引网本身不具备防干扰功能。
在接地方面，每根支柱需单独接地（设接地极或通过火花间隙），或者通过架空地线实现集中接地（架空地线不与信号扼流圈中性点连接）。
带回流线的直接供电方式，机车电流一部分通过钢轨和大地流回牵引变电所（约70%），其余通过回流线流回牵引变电所（约30%）。
由于流经接触网的电流和流经回流线的电流虽然大小不等，单方向相反，且安装高度比较接近，两者对铁路沿线通讯设施的电磁干扰影响趋于抵消，因此牵引网本身具备防干扰功能。
在接地方面，接触网支柱通过回流线实现集中接地，回流线每隔一个闭塞分区通过吸上线（铝芯或铜芯电缆，常用VLV-70和2xVLV-150）与信号扼流圈中性点连接（吸上线间距3～4km）。
带回流线的直供型牵引供电系统课件
目录
• 牵引供电系统概述 • 带回流线的直供型牵引供电系统的基本原
理 • 带回流线的直供型牵引供电系统的设备与
元件 • 带回流线的直供型牵引供电系统的性能与
优势 • 带回流线的直供型牵引供电系统的应用与
案例
01
牵引供电系统概述
牵引供电系统的定义与特点
牵引供电系统定义
带回流线的直供型牵引供电系统的组成与结构
组成
带回流线的直供型牵引供电系统主要由牵引变压器、供电线路、回流线、轨道电 路和机车等部分组成。
结构
该系统的结构相对简单，牵引变压器将高压电降压后直接供给轨道电路，然后通 过回流线将电流回流到牵引变电所。同时，机车在轨道上运行时通过受电弓直接 从轨道电路中获取电能。
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牵引供电系统是指为电动牵引机 车提供电能的系统，包括牵引变 压器、牵引网、回流线等设备。
牵引供电系统特点
牵引供电系统具有大电流、高电 压、高频率等特点，同时需要具 备稳定、可靠、高效等特性。
牵引供电系统的组成与功能
牵引供电系统的组成
牵引供电系统主要由牵引变压器、牵引网、回流线等设备 组成。
牵引变压器的功能
靠回流线将电力回馈给牵引变压器，形成完整的电流回路。
带回流线的直供型牵引供电系统在城市轨道交通中具有广泛的应用，它 可以提高列车的牵引力和速度，同时还能减少对城市环境的噪音和污染 。
高速铁路中的带回流线的直供型牵引供电系统
在高速铁路中，带回流线的直供型牵引供电系统通常 采用交流电源，通过牵引变压器将电力供应给列车。 列车通过受电弓接收电力，并依靠回流线将电力回馈 给牵引变压器，形成完整的电流回路。
带回流线的直供型牵引供电系统的运行原理与流程
城市轨道交通车辆--电力牵引传动系统 ppt课件
ppt课件
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牵引工况 电能
机械能
牵
受
引
电
网
弓
逆 变 器
牵引 电动机
电能
城轨车辆：
制动工况
机械能
电气牵引时，DC750V或DC1500V直流电压，然后经三
相逆变器变为交流三相电压，给牵引电机供电，实现电能到
机械能的转换。
电气制动时，牵引电机机械能转换为电能，经三相逆变
器变为直流电压反馈到电网，实现机械能到电能的转换，也
• 从主(降压)变电站及其以后的部分统称为“牵引供电系 统”。
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牵引变电所
• 牵引变电所的任务就是将电力系统提供的三相工频交流电 通过变压或变流转变为本线电动车辆可用的电源。
• 根据电流制的不同，牵引变电所又分为直流牵引变电所和 交流牵引变电所。
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• 城市轨道交通采用直流供电制式是因为城市轨道交通运输 的列车功率并不是很大，其供电半径（范围）也不大，因 此供电电压不需要太高，还由于直流制比交流制的电压损 失小（同样电压等级下）。
称为再生制动；或通过制动电阻，将机械能转化为热能。
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电能
牵
受
引
电
网
弓
牵引工况
牵引 变压器
变流器
整
逆
流
变
器
器
机械能
牵引 电动机
电能
制动工况
机械能
干线铁路车辆： 电气牵引时，25kV交流电经变压器降压后，经四象限变
流器变为直流电压，然后经三相逆变器变为交流三相电压， 给牵引电机供电，实现电能到机械能的转换。
➢ 根据牵引电机可分为：
牵引供电系统
适用：工矿企业、城市地上交通和地铁供电， 由于相对距离较近，对供电电压的安全性却要求 较高，所以采用电压较低的直流制供电更有优越 性。矿山运输的直流电电压为1500V，城市电车 为650~800V，地铁为720~820V。 2）低频单相交流制 即牵引网供电电流为低频单相交流的电力牵引 2 16 Hz，牵引电压为15KV或 电流制。电流频率为 3 11KV。 优点：导线截面减小，送电距离也可相应地提 高到50~70Km；电力机车上采用交流整流子式牵 引电动机，容易变压。且低频整流相对容易， 电抗也小。
4）标幺值 ●发电机 ●变压器
X d
''
S 100 S X T % Sd X T 100 SN Xd%
d N
''
取100MVA
●输电线（接触网） 2.短路容量
X X
S U
按表1.4 取
d 2 d
牵引供电计算和设计所需要的短路容量，主要 指电力系统在牵引变电所进线点（通常称为负载 点）短路时的短路容量。
Байду номын сангаас
3.牵引变电所一次侧的供电方式
1）一边供电：牵引变电所的电能由电力系统中 一个方向的发电厂送来。
国家规定，电气化铁道为一级负荷，牵引变电 所必须由两路输电线供电，而且每路输电线要有 各自的杆塔和走线。
2）两边供电：牵引变电所的电能由电力系统中 两个方向的发电厂送来。
3）环形供电：是指若干个发电厂、地区变电站 通过高压输电线路连接成环形的电力系统，牵引 变电所处于环形电力系统的一个环路之中。 牵引变电所一次侧供电方式，决定于电气化铁 路所经过的地区电力系统的具体情况。两边供电 或环形供电比一边供电的可靠性更高，且有更好 的供电质量（频率稳定、电压波动幅度较小）。 因此，牵引变电所一次侧供电方式，应尽可能采 用两边供电和环形供电。
牵引供电PPT课件全
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项目一：认知电力牵引供电系统
任务二：认知牵引供电系统
•任务描述：
通过学生绘制电气化铁道牵引供电系统示意图，列表说明 牵引变电所引入线方式、接触网供电方式、牵引供电系统供电 方式等技能训练，使学生认知牵引供电系统相关知识，能根据 实际线路设计合理的牵引供电方式。
•成果展示：
牵引电力系统原理示意图 变电所一次侧的主接线方式列表 接触网的供电方式列表 牵引供电系统供电方式列表 识别**变电所引入线方式、**线路接触网供电方式、 牵引供电系统供电方式
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• 开闭所是扩充馈线用的，象编组站、机务段等； • 分区所是复线电气化铁路不同供电臂之间为提供上下行接
触网并联和越区供电功能而设置的。
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3）分段绝缘器：
分段绝缘器又称分区绝缘器，是接触网电气分段的常用 设备。它安装在各车站装卸线、机车整备线、电力机车库线、 专用线等处。在正常情况下，机车受电弓带电滑行通过。
第37页/共58页
×
×
×
×
×
×
× ×
×
双 “T”方式
第38页/共58页
C
C
B
A
第39页/共58页
第40页/共58页
2）双边供电：机车由相邻的两个变电所供电，由断路器合闸实现。 要求：设置分区所来缩小故障范围，和检修的停电范围。
复线双边供电设备复杂，保护困难，目前我国只采用复线单 边供电。 三、牵引供电系统向电力机车的供电方式 （ 一）直接供电方式
受电弓-接触网系统是高速列车获得动力的唯一途径
第4页/共58页
一、牵引供电系统的组成与作用
G 电力系统(发电厂）
牵引供电系统
牵引供电系统牵引供电系统是指为电气牵引车辆在运行过程中提供电力的系统。
牵引供电系统的设计和运行是交通运输的重要组成部分，特别是电气化铁路、电气胶轮车和电气地铁等交通工具的运营。
本文将讨论牵引供电系统的基本结构、工作原理和常见故障及解决方案。
基本结构牵引供电系统的基本结构包括两部分：接触网和接触网配电系统。
接触网是通过架空线路将电力输送到电气牵引车辆的触点上，而配电系统则负责将电能分配到接触网上的各个部分。
接触网通常由钢制上行线及钢制下行线组成，在两条线路之间悬挂的弹性线圈保持钢制上行线的张力，同时具有压在下行线上的力。
接触网配电系统由变电站、分段开关、隔离开关、牵引变压器和组合开关等组成。
变电站是牵引供电系统的核心设备，它将输送电压由高压变成适合电气牵引车辆的低电压。
分段开关用于分段，以便进行检修和维护工作。
隔离开关用于断开接触网和电气牵引车辆之间的电气连接。
牵引变压器是通过变压器将高压电能逐步变成电气牵引车辆所需的低电压。
组合开关用于控制配电系统的操作。
工作原理接触网通过上行线将高压电力输送到牵引变压器，在牵引变压器中将高压电能变成低电压电能，然后牵引变压器通过下行线将低电压电能输送到电气牵引车辆的触点上。
电气牵引车辆的牵引系统和辅助供电系统通过触点连接到接触网上，从而获取所需的电力。
在牵引供电系统的工作过程中，接触网将高压交流电输送到牵引变压器，通过牵引变压器将高压转换为低电压，供电给电气牵引车辆。
通过运用继电保护及其他电气保护设备，来保证接触网和牵引车辆之间的安全和稳定的电气连接。
常见故障及解决方案牵引供电系统因为工作原理的复杂性，有时候会出现不同的故障。
以下是常见的故障及解决方案：接触网脱落接触网脱落通常经常发生在高速运行中。
接触网脱落会导致接触网配电系统的保护装置动作，并给地面人员造成威胁。
对于接触网脱落的处理，一般有两种解决方案：第一种是通过调整钢制上行线张力来修复接触网的位置，第二种是通过使用特殊挂钩来吊起接触网，从而重新修复接触网的位置。
城市轨道交通供电与牵引系统ppt课件
轮开关调阻和
R0
无触点斩波调 CH
阻。 图 5.12 斩波调阻原理图
图 5有.11 触有触点点开道交通系统概论
直流牵引调速系统-基本形式（调压法） （2）斩波调压
U RL
U
t on T
U
Ton
T
直图 5流.13斩直流波斩电波电路路原原理理
uR L
U
URL
城市轨道交通系统概论
6.1.2 直流电力牵引系统
1. 直流电动机 2. 直流牵引调速系统 3. 牵引电动机的电气制动 4. 牵引主回路及其控制
城市轨道交通系统概论
1. 直流电动机
直流电动机由定子转子两部分构成。
极掌 S
极心
N ···
励磁绕组
···
S
机座
转子
N
直流电动机的磁极和磁路
城市轨道交通系统概论
旋转磁场
n0
60 f1 p
(转/分）
方向:顺时针
CF
S
B
X
切割转子导体
Blv
右手定则
感应电动势 E20
感应电流 I2
旋转磁场
Bli
左手定则
电磁力F
电磁转矩T
n
城市轨道交通系统概论
转差率 由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场
旋转的方向一致，但转子转速 n 不可能达到与旋转
磁场的转速相等，即
n n0 异步电动机 如果: n n0
交流变 频凋速 1980
德国 慕尼黑
B型 DC 750 第三轨
1H0
交流变 频调速 1980
德国 纽伦堡
DC 750 第三轨
195 交流变 频调速 1981
牵引供电系统
牵引供电系统说起电气化铁路，大家可能首先想到的就是线路两旁一根根的线杆与列车头顶密如蛛网的电线吧。
没错电气化铁路与普通铁路最明显的不同在于，它除了地上一条线（轨道）、还有天上一张网（接触网），是一种立体化的线路。
电力机车所需的电能来自发电厂由输电线路、变电装置、牵引用电网络、回流电路等组成的供用电系统供应。
世界各国采用的供电制式各不相同，我国的电气化铁路选择了25千伏单相工频（50赫兹）交流供电制式。
这种供电制式与工业生产所使用电流频率简称工频相同能使牵引动力获得最佳效果。
从天上到下，一套复杂完整的大系统为电气化列车的运行提供了保证。
1电气化铁路的心脏——牵引变电所牵引变电所是牵引供电系统的心脏，它的主要任务是将国家电力系统送来的三相高压电变换成适合电力机车使用的单相交流电。
牵引变电所从国家电网引入220千伏或110千伏三相交流电将三相电转换为适合电气列车使用的单相交流27.5千伏电源并送上接触网。
除此而外，它还起着供电保护、测量、控制电气设备提高供电质量，降低电力牵引负荷对公共电网影响的作用。
为确保牵引供电万无一失，牵引供电系统都采用“双备份”模式，两套设备通过切换装置可以互为备用并随时处于“战备”状态，以备不时之需。
通常将变电所设备分为一次设备与二次设备，一次设备是指接触高电压的电气设备，如牵引变压器、高压断路器、高压隔离开关、高压（电压与电流）互感器、输电线路、母线、避雷器等，它们主要完成电能变换、输送、分配等功能。
二次设备则主要是控制、监视、保护设备。
随着科技的发展，二次设备更加的集成化与智能化，形成了牵引变电所自动化系统为牵引变电所的远动控制提供了可能。
2电气化铁路的动脉——接触网当我们乘坐在电气化铁路的旅客列车上出行时，会看到路基两旁有一根根电杆竖立着顶端安装有单臂结构装置伸向线路侧上方且悬挂有电线，并将其固定在距轨道面一定高度的地方，在股道多的车站或编组站，悬挂结构及各种线网多如蛛网。
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Ire Iek
额定热稳定电流的持续时间一般为2s，需要大于2s时，推
荐4s。
§6.1 高压电器设备
(7)合闸时间
指从断路器操动机构合闸线圈接通到主触头接触这段时间 要求动作迅速。 (8)分闸时间 指从断路器操动机构分闸线圈接通到电流终止(电弧熄灭) 这段时间，包括固有分闸时间和熄弧时间两部分。 额定热稳定电流的持续时间一般为2s，若大于2s时，用4s (9)自动重合闸 采用自动重合闸的断路器，其重合间隔时间一般为1s。这 就要求断路器的绝缘和灭弧能力满足在很短的时间内可靠 地分合几次短路故障电流。
3、电弧的伏安特性 直流电弧电阻是一个非线性电阻，其与弧长成正比。电弧
长度越长，所需的外电源的电压越高，电弧越容易熄灭。
交流电弧的熄灭时间是电弧电流在零点处；直流电弧没有 此特性，因此其灭弧更难。
§6.1 高压电器设备
4、熄灭电弧的基本方法
提高开关的分断速度。
采用多断口。 吹弧或吸弧灭弧。 采用灭弧性能优越的介质。
§6.1 高压电器设备
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准确度是指在规定的二次负载范围内，一次电流为额定值 时，最大电流误差的百分数。 测量用的电流互感器的测量精度等级： 0.1、0.2、0.5、1、3、5五个准确度级，特殊的有 0.2S
和 0.5S级。
保护用电流互感器按用途可分为： 稳态保护用(P)和暂态保护用(TP)两类，常用的稳态保 护用电流互感器准确级有5P和10P。
对供配电系统进行过电流和过电压保护。
改善供配电系统的电能质量。
§6.1 高压电器设备
3、高压电器分类： 按电流制式，分为交流和直流。交流电器大量应用在电气 化铁道，直流电器主要应用城市轨道交通供电系统。
按照安装地点，分为户内式和户外式。户内式的工作电压
一般为35kV及以下的电压等级；户外式的工作电压一般都 在35kV及以上电压等级。
§6.1 高压电器设备
(2)额定电流 表征断路器通过长期电流能力，是断路器在规定的温升 下允许连续长期通过的电流。
§6.1 高压电器设备
(3)额定开断电流(Uek)
定义：在额定电压下断路器能保证可靠开断的最大电流。 用来表征断路器开断能力。 开断电流有一个最大值，称为极限开断电流。 三相断路器额定短路容量
一次电流I1增加时误差将减少；但当I1数倍于额定电流（即
发生短路）时，由于铁芯饱和，误差随I1增加而加大。 故
互感器应工作在额定电流附近。 二次侧负载及其功率因数对误差也产生影响。 此外，在铁芯中还会产生剩磁使互感器误差增大
§6.1 高压电器设备
(3)电流互感器的准确度和额定容量
电流互感器的用途分类 按用途分为测量用和保护用两大类。 差别：测量用互感器的精度要相对较高，但更容易饱 和。
§6.1 高压电器设备
4、特殊要求： 用于控制电路通断的开关设备，熄灭电弧的能力要强；
监视和测试电路状态的器件，测量精度要高；
继电保护用的电压、电流互感器，不但测量精度要高， 而且在高压或大电流作用下不饱和。
§6.1 高压电器设备
二、开关电器的灭弧原理
1、电弧的形成和危害
当用开关电器断开电流时，若电路电压不低于10~20V， 电流不小于80~100mA，动触头和静触头之间会产生火花，这
2、电流互感器的发展趋势
新型互感器：磁光式、霍尔式、电子式互感器等。
磁光式利用法拉第磁光效应，霍尔式利用霍尔效应。 电子式电流互感器
利用Rogowski空芯线圈构成一次TV，工作原理未变，但与常规电 磁TV不同。 线性度、稳定性能和暂态响应极好。 应用于中低压系统时，该测量信号可直接引接至测量及控制保护等 二次设备；应用于高压系统时，低电压信号需经积分、A/D、光电
相不完全星形接线。这种接线适用于中性点不接地的高压电路中。
三相星形接线，每相均装设电流互感器。这种接线适用于各种三相
负荷不平衡的三相三线制和四线制供配电系统。
两相电流差接线，A、C两相装设电流互感器，极性交叉相连，流
过电流继电器KA的电流为A、C两相电流之差。这种接线适于中性点
不接地的三相三线制电路中供作过电流保护之用。
§6.1 高压电器设备
(10)允许分合次数 用以衡量断路器的使用寿命，一般分有机械寿命和电气寿 命。 断路器允许空载分合次数即机械寿命，根据标准，普通断
路器一般为2000次。
断路器电气寿命是指其允许分合短路电流或负荷电流的次 数，为了加长断路器的检修周期，应当尽可能延长其分合
短路电流的电气寿命，而对于保护、控制用的经常操作的
§6.1 高压电器设备
一般0.1、0.2级主要用于实验室精密测量、标准电流互感器
和供电容量大的场合；0.5级的常用于计费用的电能表； 0.5~1级的用于发电厂、变电所的盘式仪表和技术上用的电 能表；3级、5级的用于测量和某些继电保护上；5P和10P级 的用于继电保护应用。 电流互感器的额定容量 Se2
§6.1 高压电器设备
(6)电流互感器使用注意事项
电流互感器工作时二次侧不得开路，二次侧不允许串
接熔断器和开关。 电流互感器二次侧有一端必须接地，防止一次、二次 绕组绝缘被击穿，一次侧的高电压窜入二次侧。 在安装和使用电流互感器时，必须保证其接线特别是 极性连接正确。
§6.1 高压电器设备
第6章 牵引供电系统一次系统 本章主要内容：
高压电器设备；
牵引供电系统电气主接线
3
牵引供电系统的装置布置
牵引变电所的运行维护和检修试验 本章节的大部分知识已学过，因此以回顾为主。
§6.1 高压电器设备
一、高压电器的用途及分类
1、高压电器定义： 在高压系统中，用来对电路进行开、合操作，切除和隔离 事故区域，以及对电路状态进行监视、保护及数值测量的电 气设备。 2、高压电器的功能 控制电路的通断。 改变电能或信号的形式。
个火花就是电弧。
电弧的存在会对电力系统和设备造成危害。
§6.1 高压电器设备
2、电弧熄灭的必要条件 必要条件：使触头间隙介质去游离的速度大于游离速度。 去游离是指触头间自由电子和正离子不断消失的现象。 影响游离和去游离的主要因素有电弧温度、触头材料、触 头间介质的特性等。
§6.1 高压电器设备
根据使用场所，分为户外式和户内式。 当电压等级在110kV及以上时，常采用串级式结构，但串 联级数为多为两级，以免导致误差增大。
§6.1 高压电器设备
(5)电流互感器的接线形式
应用较广泛的有四种： 一相式接线，通常在B相。用于负荷平衡的三相电路中。 两相式接线，一般在A、C两相装设电流互感器，形成V形连接，即两
LED变换成光纤数字信号后再通过光纤传送至至二次设备。
§6.1 高压电器设备
七、电压互感器
功能：实现电压的变换。
1、电磁式电流互感器 (1)工作原理 电压互感器的额定变比 K e 为：
一次侧额定电流
Ie1 W1 Ke Ie2 W2
二次侧绕组匝数
§6.1 高压电器设备
(2)电压互感器的误差
电气寿命长，检修周期长，密封性能好，维护少，且没有
燃烧爆炸危险。 缺点：制造成本较高。 应用：电气化铁路已广泛采用LNI-27.5 型SF6断路器。
§6.1 高压电器设备
(3)真空断路器。利用真空作为绝缘及灭弧手段。 高真空中几乎不存在气体游离的问题。 优点：燃弧时间短，灭弧速度快，体积小，重量轻，灭 弧室不用检修，寿命长。 缺点：容易发生截流现象；真空度的保持和量测、触头 材料期待改进；真空中散热效果差。。 应用：在电气化铁路牵引变电所馈线侧广泛采用，且一 般做成手车式。
§6.1 高压电器设备
2、断路器的操动机构
手动操动机构
电磁操动机构
弹簧储能式操动机构
液压操动机构
§6.1 高压电器设备
3、高压断路器的主要技术参数 (1)额定电压(Ue) 又称标称电压，是断路器长期工作的标准电压。
为了适应系统要求，又规定了与各级额定电压相应的最
高工作电压。
对220kV及以下电压等级，允许其最高工作电压较额定电压约 高15%左右； 对330kV及以上电压等级，允许其最高工作电压较额定电压约 高10%。断路器在最高工作电压下，应能长期可靠地工作。
相角误差 的定义为：
&) arg I & arg( I 2 1
电流互感器误差的危害：
电流误差能引起所有仪表和继电器产生误差， 大角度误差会对反映相位的测量仪表和保护装置产生不良影响。
§6.1 高压电器设备
影响电流互感器的主要因素
激磁电流I0是影响误差的主要因素
Sek 3U e Iek
(4)动稳定电流(idw)
表征断路器通过短时电流能力的参数，反映断路器承受短 路电流电动力效应的能力。 断路器在合闸状态下或关合瞬间，允许通过的电流最大峰 值，称为电动稳定电流，又称为极限通过电流。
§6.1 高压电器设备
(5)额定短路关合电流(ieg)
定义：断路器能够可靠关合的短路电流最大峰值。 额定短路关合电流和动稳定电流在数值上是相等的，等于 额定开断电流的2.55倍，即: i i 1.8 2 I 2.55 I eg dw ek ek (6)额定热稳定电流(ire)和热稳定电流的持续时间(tre) 断路器的额定热稳定电流等于额定开断电流。即
电压误差能引起所有仪表和继电器产生误差， 大角度误差会对反映相位的测量仪表和保护装置产生不良影响。
§6.1 高压电器设备
影响电压互感器的主要因素 电压互感器本身的构造及材料 一次绕组电压U1 二次负载及其功率因数
§6.1 高压电器设备
(3)电压互感器的准确度和额定容量 准确度是指在规定的二次负载范围内，一次电流为额定值 时，最大电流误差的百分数。 测量用的电流互感器的测量精度等级：