铁道牵引供电系统综述(1)
牵引供电系统
牵引供电系统牵引供电是指拖动车辆运输所需电能的供电形式。
例如城市电车、城市地下铁道、工厂矿山的电力交通运输供电等，都可称为牵引供电。
电气化铁道供电，因其用电量大、分布广，因而形成相对独立于电力系统的电气化铁道牵引供电系统。
统。
一、牵引供电系统的电流制一、牵引供电系统的电流制工频单相27.5KV 交流牵引供电系统主要由牵引变电所和牵引网两部分组成。
成。
其主要作用是从电力系统取得电能，其主要作用是从电力系统取得电能，其主要作用是从电力系统取得电能，并送给沿铁路线运行的电力机车。
并送给沿铁路线运行的电力机车。
并送给沿铁路线运行的电力机车。
牵引牵引供电系统的构成可用图1一2所示的示意图说明。
所示的示意图说明。
（一）一次供电网络（一）一次供电网络 一次供电网络是指直接向牵引变电所供电的地区变电所（或发电厂）及高压输电线路。
输电线路一般分为两路，电压为110 kV 。
近年来，也有采用220 kV 的，相比之下，后者电源的可靠性和稳定性等技术指标相对较高。
上述高压输电线路虽然专门用于牵引供电，上述高压输电线路虽然专门用于牵引供电，但由国家电力部门修建并管理，但由国家电力部门修建并管理，并以牵引变电所的110 kV 进线门形架为分界点。
进线门形架为分界点。
（二）牵引变电所（二）牵引变电所牵引变电所的作用是降压，并将三相电源转换成两个单相电源，然后通过馈电线分别供电给牵引变电所两侧的接触网。
（三）牵引网（三）牵引网牵引网是由馈电线、接触网、钢轨、回流线组成的双导线供电系统。
馈电线是连接牵引变电所母线和接触网的架空铝绞线。
馈电线除直接送电给接触网外，还要送电给附近车站，机务折返段，开闭所等，所以馈电线的数目较多，距离也可能较长。
较多，距离也可能较长。
流过电力机车的负荷电流经钢轨和回流线回到牵引变电所回流箱。
由于钢轨对地并非绝缘，所以部分电流沿大地流回到牵引变电所，形成地中电流。
（四）分区亭（四）分区亭为了增加供电的灵活性，提高运行的可靠性，在两个相邻牵引变电所供电的接触网区段通常加设分区亭，分区亭的作用是：(1)可以使相邻两供电区段实行并联供电或分开供电，也可使复线区段的上、下行实行并联或分开供电。
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。
牵引供电总结
1、.牵引供电系统的组成：牵引变电所 ，牵引供电回路 ，开闭所，分区所，自耦变压器站，牵引网（供电线，接触网，回流线，分相绝缘器，分段绝缘器，供电分区）牵引变电所：在牵引变电所内装设有牵引变压器，将电力系统110kV 或220kV 的高压降低为27．5kV 或2×27．5kV(自耦变压器供电方式)，以单相电馈送给牵引网，供电力机车使用。
分区所：接触网通常在两相邻牵引变电所的中央断开，将相邻的牵引变电所中间的两个供电臂分为两个供电分区没在中央断开出设置开关设备可以将两个供电分区联通，此处的开关设备称为分区所。
分区所可以使相邻的接触网供电区段实现并联或单独工作，可以增加供电的灵活性和运行的可靠性。
自耦变压器站:在沿线每隔10-15km 设置一台自耦变压器，用于自耦变压器供电方式。
2、供电电流制：直流制：600v ，750v ，1500v ，3000v 。
低频交流制：15kv/16.67hz ，11kv 或12.5kv/25hz ；单相工频交流制：27.5kv/50hz 。
3、牵引网的供电方式：直接供电方式（DF ）,直接加回流供电方式（DN ），自耦变压器供电方式（AT ），吸流变压器供电方式（BT ），CC 供电方式。
DF :牵引变电所将电能通过馈线传输到接触网，接触网通过受电弓连接到变压器仪一次测，然后通过钢轨流回变电所。
特点：供电回路的构成最简单，工程投资、运营成本和维修工作量都少；但对邻近通信线路的干扰影响严重，钢轨电位比其它供电方式要高。
DN ：在直接供电方式的结构上增设与轨道并联的架空回流线，就成为带回流线的直接供电方式，特点：原来流经轨道、大地的回流，一部分改由架空回流线流回牵引变电所，其方向与接触网中馈电电流方向相反，架空回流线与接触网距离较近，因此，相当于对邻近通信线路增加了屏蔽效果。
牵引网阻抗和轨道电位都有所降低。
AT:自耦变压器供电方式，简称AT 供电方式。
特点：它无需提高牵引网的绝缘水平及可将供电电压提高一倍。
高速铁路电力牵引供电系统
高速铁路电力牵引供电系统作者：石军来源：《城市建设理论研究》2013年第26期摘要电力牵引是一种新型有轨运输牵引动力形式。
在干线铁路，铁路交通运输和工矿运输中有着广泛的作用。
电力牵引是利用电能作为牵引动力，将电能转换为机械能，驱动铁路列车、电动车组和轨道交通车辆等有轨运输工运行的一种运输形式。
关键词高速铁路电力供电系统Abstract electric traction is a new type of rail transport traction power form. In the trunk railway, has a wide range of railway transportation and mining transport. Electric traction electrical energy is used as traction power, converting electrical energy into mechanical energy, drive train, EMUs and rail vehicles are a form of transport rail transport operation.Keywords high speed railway power supply system.中图分类号：U224 文献标识码：A一、电力牵引供电系统的概述（一）电力牵引供电系统电力牵引供电系统，是指电气化铁路中由牵引变电所和接触网组成的向电力机车供给牵引用电能的系统。
牵引变电所将电力系统通过高压输电线送来的电能加以降压和变流后输送给接触网，以供给沿线路行驶的电力机车。
有些国家电气化铁路有时由专用发电厂供电。
电力牵引供电系统按照向电力机车提供的电流性质分为直流制和交流制，交流制又分工频单相交流制和低频单相交流制。
我国电气化铁路采用工频单相交流制电力牵引，直流制电力牵引仅用于城市轨道交通运输系统和工矿运输系统。
牵引供电系统(第一章 绪论)
3、德国
1971年9月21日，西德铁路开行最高时速200公里的ICE城 间特快列车，这是德国真正向现代铁路高速运输发展的第 一步。1971年，开工建设第一条高速新线汉诺威—维尔茨 堡铁路，并于1991年正式开通运营。目前，ICE高速列车 可通达德国境内多数大城市，ICE列车可通行的范围6300 公里以上，列车速度最高可达300公里/小时。截至2015年 底，已建成的高速铁路共计约4000公里。
• 开闭所应尽量设置在枢纽地区的负荷中心处，以 减少馈线的长度和馈线与接触网的交叉干扰。
三、分区亭（SP） 为了增加供电的灵活性，提高运行的可靠性，
在两个牵引变电所的供电区间常加设分区亭。分 区亭常用于牵引网为双边供电，或复线区段牵引 网为单边供电，但上下行接触网在末端并联时。 这时，分区亭起到平时将两个供电臂或上下行接 触网联络起来的作用，这样，当事故发生时，可 缩小停电范围和实现越区供电。
电力系统向牵引变电所供电的方式可分为单 电源供电，双电源供电和混合供电。当同一电气 化区段有不同那个的电力系统功能供电时，在牵 引网的分界处，应设置分相电分段而不应并联。 牵引变电所设置两台变压器，它要求双电源供电。
二、牵引变电所对牵引网的供电
我国铁路运输分为单线区段和双线区段
1、单线区段
• 单线区段中，牵引变电所馈出线有两条，分别向 上行和下行接触网供电。
• 补充: BT供电方式
在牵引网中，每相距1.5km—4km间隔，设置一台变 比为1:1的吸流变压器。吸流变压器设在分段中央，其原 边串入接触网，副边串入沿铁路架设的回流线。回流线通 常就悬挂在铁路沿线的接触网支柱外侧的横担上。
1—接触网；2—为轨道；3—为回流线； 4—为吸流变压器，变比1:1，一次线圈串接入接触网，二次线圈串接 入回流；5—为吸上线，一端接回流线，另一端与轨道或吸流变压器线 圈中点连接，以提供从电力机车到轨道的返回电流流到回流线中去的 通路。6—为位于远端的吸上线处的电力机车；
铁路牵引供电系统基础知识
总结
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谢谢大家！
6
牵引网
牵引网是由馈电线 （供电线）、接触网 、钢轨、大地和回流 线组成的供电系统， 完成对电力机车的送 电任务。
馈电线：连接牵引变电所和接触网的导线和电缆。它把牵引变电所 主变压器二次侧27.5KV的电压输送到接触网。
接触网：一种特殊的输电线，架设在铁路上方，机车受电弓与其磨 擦受电。
钢轨、大地和回流线：牵引变电所处的横向回流线，它将轨或与轨 平行的其它导线与牵引变压器指定端子相联。又能大大降低牵引负 荷电流对通信的干扰。
和保护线间的辅助联接PW 保护线 R 钢轨 ATP 自耦变压器所SP分 区所 AT处采用横向连接线CPW实现轨道、保护线和AT中性点的连接，通过 放电器（SD）将AT的中性点与大地相连。与不并联的AT供电方式比 ，全并联AT供电更具有线路载流能力大、供电区段长、适应高速等 优点。
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越区供电
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接触网分相绝缘器
分相绝缘器（电分相）：串在接触网上，目的是把两相不同的供电区分开，并使机车光 滑过渡，主要用在牵引变电所出口处和分区处。
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分区所（SP），开闭所（SSP)
SP: 为了增加供电的灵活性，提高运行的可靠性，在两个牵引变电所的供电区间常加设分 区所
SSP:实际上是起配电作用的开关站。开闭所就是高压开关站，从严格意义上讲是“高压配 电”站，仅仅起配电作用，实现环网供电、双路互投等功能。
带回流线的直接供电方式，是在接触网同高度的外侧增设了一条回流线，减轻了接触网对 邻近通信线路的干扰。这种供电方式的特点是：结构简单，投资和维护量小；供电可靠性 高；牵引网阻抗比直供和BT方式都小，能耗较低，供电距离增长；防干扰效果强于直供不 如BT供电方式。
高速铁路牵引供电系统简介
高速铁路牵引供电系统第一节电气化铁路的组成由于电力机车本身不带原动机，需要靠外部电力系统经过牵引供电装置供给其电能，故电气化铁路是由电力机车和牵引供电系统组成的。
牵引供电系统主要由牵引变电所和接触网两部分组成，所以人们又称电力机车、牵引变电所和接触网为电气化铁道的三大元件。
一、电力机车（一）工作原理电力机车靠其顶部升起的受电弓和接触网接触获取电能。
电力机车顶部都有受电弓，由司机控制其升降。
受电弓升起时，紧贴接触网线摩擦滑行，将电能引入机车，经机车主断路器到机车主变压器，主变压器降压后，经供电装置供给牵引电动机，牵引电动机通过传动机构使电力机车运行。
（二）组成部分电力机车由机械部分(包括车体和转向架)、电气部分和空气管路系统构成。
车体是电力机车的骨架，是由钢板和压型梁组焊成的复杂的空间结构，电力机车大部分机械及电气设备都安装在车体内，它也是机车乘务员的工作场所。
转向架是由牵引电机把电能转变成机械能，便电力机车沿轨道走行的机械装置。
它的上部支持着车体，它的下部轮对与铁路轨道接触。
电气部分包括机车主电路、辅助电路和控制电路形成的全部电气设备，在机车上占的比重最大，除安装在转向架中的牵引电机之外，其余均安装在车顶、车内、车下和司机室内。
空气管路系统主要执行机车空气制动功能，由空气压缩机、气阀柜、制动机和管路等组成（三）分类干线电力牵引中，按照供电电流制分为：直流制电力机车和交流制电力机车和多流制电力机车。
交流机车又分为单相低频电力机车(25Hz或16 2/3Hz)和单相工频(50Hz)电力机车。
单相工频电力机车，又可分为交--直传动电力机车和交—直—交传动电力机车。
二、牵引变电所牵引变电所的主要任务是将电力系统输送来的110kV三相交流电变换为27.5（或55）kV单相电，然后以单相供电方式经馈电线送至接触网上，电压变化由牵引变压器完成。
电力系统的三相交流电改变为单相，是通过牵引变压器的电气接线来实现的。
铁道牵引供电—铁道牵引供电系统
目录
Contents
学习目标
铁道牵引供电系统
铁道供电系统
牵引供电系统
电气化铁路的供电系统是将发电厂的电能从电力系统传送到电力 机车的电力设备。
牵引供电系统
牵引变电所
接触网
铁道供流电
高压输电线
110kV、220kV 三相交流电
接触网
牵引变电所
NF
式
铁道供电系统
自耦变压器供电方式
I/2
AT1
AT2
AT3
J
25kV QB
G
25kV
G-钢轨 QB-牵引变电所
I/2 Q-正馈线 AT-自耦变压器
Q
J-接触网 U-牵引网电压
铁道供电系统
牵引变电所对牵引网的供电方式
单
牵
边 供
引 网
单边供电
电
的 供
上下行并联供电 上
分区所
电 方 式
下
双边供电
行
并
联
供
电
铁道供电系统
接触网的组成
支柱
棒式绝缘子 平腕臂
接触网 定位管
平腕臂
定位器 定位管支撑
铁道供电系统
接触网的供电方式
接
触 网
直接供电方式
的 供
带回流线的直接供电方式
电 方
自耦变压器供电方式
电气化铁路牵引供电系统简介讲解
牵引网（Traction Network）
• 由馈电线、接触网、轨道、回流线等设施构成的输电网络 • 馈电线（Feeder，引出线:Lead Wire）
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双边纽结供电源自.4 牵引网向电力机车的供电（1）直接供电方式（T-R方式, Trolley-Rail）
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。
• 轨道
牵引电流的回流导线；支撑与导向；信号专业轨道电路
• 回流线
指连接轨道和牵引变电所的导线
牵引供电系统示意图
电力系统 牵引变电所
YNd11接线 单相Ii接线 单相Vv接线 YN 接线 YN 接线 Scott接线 YNd11d1接线
直接供电方式 带回流线的直接供电方式 吸流变压器(BT)供电方式 自耦变压器(AT)供电方式
接触网
牵引网
钢轨
额定电压25kV，正常工作范围20~29kV。
电气化铁路牵引供电系统简介精选
牵引电流的回流导线； 支撑与导向； 信号专业轨道电路
• 回流线
指连接轨道和牵引变电所的导线
• 其他设施
负馈线（回流线），吸上线 ，BT ，AT ，正馈线 ，保护线，地线 ， 供电线
牵引供电系统的其他设施
• 分区所（Section Post, SP）
设于两变电所之间 ， 把电气化铁道牵引网分成不同供电区段， 设有开关设备 ，根据运行需要可以连接同一供电臂的上 、下行接触 网 ， 或连接不同的供电臂以实现越区供电。
第一章 绪论——牵引供电系统简介
1.1 电气化铁道与牵引供电系统 1.2 电力系统向电气化铁道的供电 1.3 牵引变电所向牵引网的供电 1.4 牵引网向电力机车的供电 1.5 牵引供电系统的特点及主要问题
1. 1 电气化铁道与牵引供电系统
• 电气化铁道（Electric Railways）
使用外部输入的电力能源（electric power ）来驱动列 车行驶的铁道运输方式。
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
（3）对AT牵引网 ，往往同ATP合建 ，增强对供电臂供电的灵活性
• AT所（AT Post, ATP）
AT供电系统 ， 除变电所 、分区所和开闭所外 ，在牵引网上放置 自耦变压器的场所。
1.2 电力系统向电气化铁道的供电
• 电气化铁道属一级负荷 ，对供电可靠性要求高 • 牵引变电所一般设置两台变压器 ，要求有两回独立电源
• 由馈电线、接触网、轨道、回流线等设施构成的输电网络
牵引供电系统
& K +1 & 1 & Iax = z Iα − Iβ Kz + 2 Kz + 2 & 1 & 1 & Iby = − Iα − Iβ Kz + 2 Kz + 2 & = − 1 I + Kz +1 I & & Iax α β Kz + 2 Kz + 2
由原次边磁势平衡得
YN,d11牵引变压器的额定容量利用率为 牵引变压器的额定容量利用率为
( 3 2.645 ) I e ⋅ 2U e × 100% = 75.6% K=
= 3U e I e × =
YNd11接线牵引变的优缺点
原边采用YN接线， 原边采用YN接线，中性点接地方式可与一次系统配合 YN接线 绕组， 有∆绕组，构成三次谐波通路，减少波形畸变 绕组 构成三次谐波通路， 技术成熟，安全可靠， 技术成熟，安全可靠，造价较低 在二次测可获得三相电能、提供自用电和地区负荷 在二次测可获得三相电能、 容量利用率不高 变电所主接线较复杂，设备多，占地面积大， 变电所主接线较复杂，设备多，占地面积大，工程投资 较高
(A) 接供电臂 (X) (a)
(B) (Y) (b) (c)
(C) (Z) 接供电臂
(x) (y) (A) (B) (C) (a) (c) (b)
(z)
展开图
二、 电压、电流相量的规格化定 向
在牵引供电系统分析中， 在牵引供电系统分析中 ， 对所有牵引变压器 均都采用规格化定向（ 又称为减极性定向 减极性定向， 均都采用 规格化定向（又称为 减极性定向 ， 即在 规格化定向 这种定向下，原次边绕组磁势相互抵消） 这种定向下，原次边绕组磁势相互抵消）。 (1) (2) 原边绕组电压、电流采用电动机惯例定向， 电动机惯例定向， 原边绕组电压、电流采用电动机惯例定向 电压 次边绕组电压、电流采用发电机惯例定向 发电机惯例定向， 次边绕组电压、电流采用发电机惯例定向， 电压 即牵引变压器从电力系统吸收电能； 即牵引变压器从电力系统吸收电能； 即牵引变压器是次边负荷的电源； 即牵引变压器是次边负荷的电源； (3) 负荷吸收正功率。 负荷吸收正功率。
电气化铁路牵引供电系统简介
（1）注意与电传动内燃机车的区别； （2）电能具有不能大量储存的特点。
电气化铁道包括：电力机车（含电动车组） 沿线的供电设施
• 牵引供电系统（Traction Power Supply Systems） 向电力机车提供电能的沿线供电设施从电能的传输、
分配角度构成牵引供电系统。 牵引供电系统主要包括：牵引变电所 牵引网 专用高压供电线路
• 其他设施
负馈线（回流线），吸上线，BT，AT，正馈线，保护线，地线， 供电线
牵引供电系统的其他设施
• 分区所（Section Post, SP）
设于两变电所之间，把电气化铁道牵引网分成不同供电区段， 设有开关设备，根据运行需要可以连接同一供电臂的上、下行接触 网，或连接不同的供电臂以实现越区供电。
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。
（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
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
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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。
高速铁路牵引供电系统安全风险综述
负荷特性）进行安全风险影响分析。牵引 供电设备沿线路架设，零部件繁多、结构 复杂且大都安置在室外，受外界环境影响 较大。据相关研究。大多数元件的故障率 随气候条件的变化而变化，气候因素对系 统及设备的可靠性指标具有不可忽视的影 响。例如高速铁路的接触网，不仅频繁与 受电弓高速动态接触摩擦，而且大多架设 在高架桥之上，露天架设且无备用的情况 使得牵引供电系统容易受到雷电等自然灾 害的影响，造成跳闸故障与经济损失。另 一方面，高速铁路牵引负荷的变化剧烈、 冲击频繁，其负荷特性可能引发电能质量 问题与事故，说明内部服役环境同样对牵 引供电系统及各个设备的可靠性具有影 响。同时，牵引负荷特性造成系统内部出 现的电能质量问题。造成的过电压会对避 雷器产生较大的破坏作用，可能直接引起 爆炸事故，影响和危害设备及系统安全， 因而牵引供电系统内部服役环境也是必须 加以考虑的风险因素之一。
区域治理
智能电力与应用
高速铁路牵引供电系统安全风险综述
马英嗄
包头铁道职业技术学院，内蒙古 包头０１４０００
摘要：高速铁路供电系统是高速铁路系统的重要组成部分，其安全可靠性关乎高速铁路的正常运营。为降低高速铁路牵引供电系 统安全风险，实现高速铁路全寿命周期内的安全可靠运行，对高速铁பைடு நூலகம்牵引供电系统安全风险评估研究进行了综述分析。本文指出供 电系统风险来源，并提出评估供电系统安全风险的方法，为提升高铁供电系统的运营安全管理水平提供参考。现如今我国高速铁路进 入了快速发展的时期，截止２０１５年１（】月，我国是世界高速铁路运营里程最长、运营速度最高、在建规模最大的国家。在追求高速度 运行的同时，安全问题也凸显出来。铁路运营要以安全为先导，需对高速铁路的各个系统进行安全风险排查并制定相应防控措施。供 电系统作为高速铁路重要予系统之一，有必要对其分析，并制定相应的风险控制措施。
高速铁路牵引供电系统概论
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星形－延边平衡变压器
星形－曲折延边平衡变压器
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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。
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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。
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和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和二次设备，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（电压和电流）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和智能化，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。
铁道牵引供电系统综述(1)教案资料
铁道牵引供电系统综述(1)高速铁路引供电系统综述张膑侨陈文卿黄福万黄业帆谢卓林（桂林电子科技大学机电工程学院·广西桂林 541004）摘要：探讨我国高速铁路的牵引供电系统的原理。
首先介绍我国高速铁路牵引供电系统的发展历程。
然后从供电方式、变压器、牵引变电所以及保护装置4个方面介绍我国高速铁路牵引供电系统现状，接着介绍国外高速铁路牵引供电系统的现状并指出可借鉴之处，最后展望我国高速铁路牵引供电系统的未来发展方向。
关键词：中国高铁；牵引供电系统；发展历程；现状Abstract: The principle of traction power supply system of the railway.At first introducing the traction power supply system’s development path. And then making an introduction of traction power supply system’s advantages and disadvantages from Power supply,trans former,Traction Substation and protective device. Then introducing the current situation of foreign high-speed railway traction power supply system and pointing out the advantages which we can learn from.The last having a outlook of high-speed railway traction power supply the future direction of the system.Key words: China Railway; traction power supply system; development path; status quo.1 引言近年来，我国的高速铁路交通建设发展迅猛，取得了一次又一次骄人的成绩。
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高速铁路引供电系统综述张膑侨陈文卿黄福万黄业帆谢卓林（桂林电子科技大学机电工程学院·广西桂林 541004）摘要：探讨我国高速铁路的牵引供电系统的原理。
首先介绍我国高速铁路牵引供电系统的发展历程。
然后从供电方式、变压器、牵引变电所以及保护装置4个方面介绍我国高速铁路牵引供电系统现状，接着介绍国外高速铁路牵引供电系统的现状并指出可借鉴之处，最后展望我国高速铁路牵引供电系统的未来发展方向。
关键词：中国高铁；牵引供电系统；发展历程；现状Abstract: The principle of traction power supply system of the railway.At first introducing the traction power supply system’s development path. And then making an introduction of traction power supply system’s advantages and disadvantages from Power supply,transformer,Traction Substation and protective device. Then introducing the current situation of foreign high-speed railway traction power supply system and pointing out the advantages which we can learn from.The last having a outlook of high-speed railway traction power supply the future direction of the system.Key words: China Railway; traction power supply system; development path; status quo.1 引言近年来，我国的高速铁路交通建设发展迅猛，取得了一次又一次骄人的成绩。
随着我国高速铁路网的逐渐密集，铁道交通相对低廉的价格，速度的提升以及铁路硬件设施的逐渐完善和服务水平的逐渐提高，铁路渐渐成为了我国人们出行的重要工具之一。
铁道交通快速发展，给我国人们的生产生活带来了极大的便利，从而促进了地区之间的经济快速发展，文化的交流与传播。
同时，作为列车运行能量来源的牵引供电系统，成为了行业研究课题的热点，并在同相供电、牵引变压器的研究中取得丰硕成果。
【1】本文将通过供电方式、变压器、牵引变电所以及保护装置4个方面介绍我国高速铁路的详细情况，然后通过与国外一些国家高速铁路的牵引供电系统做出对比并指出我国高速铁路牵引系统的优点与不足，最后展望我国高速铁路牵引系统的发展方向。
2 牵引供电系统发展历程牵引供电系统是电力机车的能源系统，主要由牵引变电所和牵引网组成。
牵引变压器作为变电所中的核心元件，其作用是将电力系统提供的电能转换并送至牵引网。
同时，牵引网电压水平直接受牵引网供电方式影响。
因此，本节主要从牵引变压器、牵引网供电方式两个方面依次介绍牵引供电系统技术发展历程。
【1】2.1 牵引变压器牵引负荷为单相负荷且具有随机波动的特点，所以对电力系统而言，牵引负荷是不对称负荷，其产生的负序电流将影响电能质量。
另外，牵引变压器容量也随着铁路运量与列车速度的增长而不断增加。
因此，牵引变压器的技术发展过程是负序抑制效果逐步提高与变压器容量不断增大的过程。
铁路运输早期，运输量小，速度慢，对于能量的要求不高，对于牵引变压器的容量要求自然不高，用单相牵引变压器即可满足容量的要求。
同时，单相牵引变压器利用率高，造价低，对于工程建设投资低的优点符合当时的国民经济水平状况。
因此，单相牵引变压器是早期铁路供电系统中的常见变压器类型。
随着国民经济的快速发展，铁路运输量逐渐增大，对列车速度要求的逐渐提高，单相变压器的容量慢慢难以满足列车运行过程中的能量需求。
为了满足铁路对大容量变压器的需求，YNd11接线牵引变压器得到广泛采用。
YNd11 接线牵引变压器容量较大、结构简单、制造工艺成熟，且其次边仍保持三相，不但能为接触网供电，同时也能为变电所提供三相电源[1]。
文献［10］分析了其运行特性。
YNd11 接线变压器虽满足了对容量的需求，但它对负序电流却没有抑制效果，影响电网电能质量［11］。
为了改善 Ynd11 接线变压器的负序问题，我国1985 年在京秦线上采用了 Scott 接线牵引变压器，此后在大秦线、郑武线等区段上也广泛运用。
Scott 接线变压器具有较大的容量与优良的负序抑制效果。
众多研究和实际运行结果表明，Scott 接线变压器能很好地抑制负序电流。
但 Scott 接线变压器也具有结构复杂、制造难度大、占地面积大、工程建设成本高的缺点。
【1】2.2 牵引网供电方式【1】牵引网供电方式技术发展过程是牵引网供电能力不断增强与其对通信影响不断减小的技术发展过程。
为此，我国电气化铁路牵引供电方式主要经历了3 种供电方式: 直接供电方式、吸流变压器－回流线供电方式、带回流线的直供方式和自耦变压器供电方式。
我国最初的电气化铁路广泛采用直接供电方式（如图 1所示），由接触网和轨－地直接构成回路。
直接供电方式具有结构简单，投资少，维护方便的优点，适合我国当时铁路运量小，线路少，列车运行速度低的基本情况。
随着铁路运输量日趋增大且逐渐向平原经济发达地区和城市延伸，直供方式暴露了其对周围通信线路电磁干扰大的缺点。
随着铁路运量不断增大和高速铁路及重载铁路的发展，同时具有一定负序抑制效果及较大容量的 V 型接线牵引变压器在新建工程中得以应用。
与Scott 接线变压器相比，V 型接线牵引变压器具有更高的容量利用率、相对较低的制造成本、更少的占地面积及工程投资等优点，因此，V 型接线牵引变压器在我国电气化铁路广泛应用。
图1 直接供电方式简图Fig．1 Direct feeding system diagram为了减少对通信的影响，国内部分线路开始采用吸流变压器－回流线供电方式，简称 BT 供电方式。
（如图2所示）BT 供电方式通过在牵引网上装设变比为1∶ 1 的吸流变压器，使电流通过回流线流回牵引变电所，从而减少对周围通信的影响。
但采用 BT 供电方式，又会造成牵引网阻抗增大、供电距离缩短、工程造价高、易造成火花间隙等缺点，这些缺点限制了 BT 供电方式在我国的广泛应用。
图2 BT 供电方式简图Fig．2 Boost transformer feeding system diagram考虑到直接供电方式和 BT 供电方式的缺点，我国铁路开始广泛采用带回流线的直供方式和自耦变压器供电方式，简称 DN 供电方式和 AT 供电方式，它们不仅具有较强的供电能力和较小的牵引网阻抗，而且还能减轻对周围通信的影响。
并且AT 供电方式因为其供电能力强、供电距离大，牵引网压损、能量损失小的特点，广泛应用于我国高速、重载铁路及客运专线。
同时，对 AT 供电方式的改进产生了全并联 AT 供电方式，电压损失相对于普通的 AT 供电方式更小，具有更强的供电能力。
2.3 本章小结本章首先根据电力机车能源系统的主要组成成分为牵引变电所和牵引网络，而牵引变压器作为牵引变电所的核心元件，供电方式直接影响牵引网的供电电压水平，因此本章主要以牵引变压器和供电方式的逐渐完善的过程来阐述高速铁路牵引供电系统的历史发展进程。
变压器作为电力系统的主要谐波来源及其接线问题产生的负序电流造成的负序作用极大地影响着电力系统的电能质量。
供电方式的不恰当会对铁路周围的通信线路产生电磁干扰，而良好的供电方式不但会降低对周围通信线路的电磁干扰，还具有抑制变压器负序效果的能力。
本章围绕上述指标来展开对牵引变压器和供电方式的逐步完善的历程。
3 牵引供电系统简介牵引供电系统主要由牵引变电所和牵引网组成，其中牵引变电所关心的是牵引变压器类型和牵引变电所接线方式的选择，牵引网的电压水平受供电方式影响。
同时，牵引供电系统的可靠运行依赖于电气保护配置。
因此，本节分别从高速铁路的供电方式、牵引变压器、牵引变电所接线、保护配置这 4 个方面介绍牵引供电系统。
【1】3.1 供电方式【2】全并AT供电系统（如图3所示）广泛应用于高速铁路中，全并联AT网是在复线AT网的基础上将上、下行线路在AT处通过横连线进行并联连接，上下行共用自耦变压器。
即在原有 AT供电方式中，将所有 AT 所处的上下行接触网、正馈线和钢轨并联连接，并在变电所出口处，上下行线路采用同一馈线供电。
图3 全并联AT供电系统示意图Fig. 3 Schematic diagram of all parallel ATpowersupply system 图1为全并联AT供电系统的电流分布特性，沿线上的AT将经过钢轨的电流平均分为四部分到上下行正馈线和接触网。
正馈线和接触网在电气上具有较强的对称性，因此上行线路和下行线路的电流分布也较为相似。
全并联AT供电系统的电流分布可以进一步降低线路中的电流、电压损失和通信线路的电磁干扰。
其供电性能优于单线AT供电系统和复线AT供电系统，提高了牵引网的传输线路长度，可以减少线路中的牵引变电所的数量。
因此，全并联AT供电方式广泛应用于中国高速铁路。
3.2 牵引变压器【1】我国在建和拟建的高速铁路牵引供电系统普遍采用大容量 V/x 接线牵引变压器。
V/x 接线牵引变压器接线方式（如图 4 所示），由 2 台单相变压器组合构成，变压器牵引侧一端与接触网相接，另一端与负馈线相接，中间抽头与钢轨相接。
V/x接线牵引变压器能够提供一个接地中性点，结构较简单，投资较少，容量利用率高，且对负序电流的抑制效率与 V/v 接线相当，适用于 AT 供电系统。
图4 V/x 接线牵引变压器Fig . 4 V /x traction transformer3.3 牵引变电所【1】我国高速铁路供电方式采用大容量 V/x 牵引变电所与 AT 供电方式［14］（如图 5 所示）。
正常运行时，电力系统两路220 kV 进线提供电能，互为热备用。
牵引变电所内采用2 台220/2 ×27．5 kV 牵引变压器，互为备用。
图5 高速铁路牵引变电所接线示意图Fig.5 Wiring diagram of high － speed railway tractionSubstation3.4 自动保护装置【1】合理的继电保护配置是铁路牵引供电系统安全和稳定运行的保证。
高铁的牵引变电所内设置了相同类型的继电保护，只是保护整定值由于牵引网阻抗、机车密度等因素不同而不同。