牵引供电发展及方式

牵引供电

牵引供电绪论

1879年5月，德国西门子和哈尔斯公司建造了世界上第一条电气化铁路。100多年来，随着电机电器制造工业、电子工业和电力工业的发展，电气化铁路运输以其巨大的经济效益受到世界各国的普遍重视，得到飞速发展。

我国铁路电气化事业起始于1956年。1961年8月宝成铁路（宝鸡至成都）宝鸡至凤州段电气化通车；1975年6月宝成铁路全线电气化通车，成为我国第一条电气化铁路。宝成铁路电气化后，该铁路的运能、运量大幅度的增长，推动了我国铁路电气化事业的发展。目前，电气化铁路已经占据了我国铁路发展的绝对主导地位。我国的电气化铁路正逐步向高速铁路发展，以2007年动车组的运行为标志，我国的电气化铁路将迈入世界先进行列。

自1961年8月15日，我国第一条电气化铁路－宝成铁路铁路建成通车，到1980年底，共建成电气化铁路1679.6km，平均每年修建电气化铁路还不到100km，十一届三中全会确定了以经济建设为中心的基本路线。随着我国改革开放的不断向前推进，我国的电气化铁路建设有了较快的发展，在“六五”、“七五”期间共修建了电气化铁路5294.63km，平均每年修建已超过500km，

到2005年，中国电气化铁路总里程达20000公里，截至到2008年10月，中国电气化铁路总里程已达26000公里。

牵引供电系统概述

牵引供电是指拖动车辆运输所需电能的供电方式。牵引供电系统是指铁路从地方引入220（110）KV电源，通过牵引变电所降压到27.5KV送至电力机车的整个供电系统。

例如城市电车，地铁等，我们主要研究的内容是电气化铁道牵引供电系统。在我们这里简称牵引供电系统。

牵引供电优缺点

牵引供电的优越性

电气化铁路运输电力牵引的优越性主要体现在如下几个方面：

1、电力牵引可节约能源，综合利用能源

2、电力牵引可提高列车的牵引重量，提高列车的运行速度

3、电力牵引制动功率大，运行时安全性高强

4、电气化铁路运输的成本费用低

5、电力牵引易于实现自动化，利用采用先进科学技术，利于改善劳动

条件，利于环境保护

牵引供电的缺点

电气化铁路运输电力牵引的缺点主要体现在如下几个方面：

1、基本建设投资较大。

2、对电力系统存在某些不利因素。

因为牵引供电用电是单相负荷，将会在电力系统中产生较大的负序电流和负序电压，而且电力机车的功率因数较低，高次谐波含量较大等都会给电力系统造成不良影响。

3、对铁路沿线附近的通讯线路造成一定的电磁干扰。

4、接触网需要停电检修，要求在列车运行图中留有一定的天窗时间，在此时间内列车要停止运行。

牵引供电电流制

电力牵引采用的电流、电压制式。根据各国的国情不同，主要有如下几种形式：

一、直流制

世界上最早采用的电流制。截至目前，世界上仍占43%左右。这种电气化铁路采用0.75KV（我国城市地铁）、1.5KV、3KV或6KV的直流电，向直流电力机车供电。

其主要优点是：可以简化机车设备。

其主要缺点是：

1、供电电压低（通常只有1500v）；

2、线路损耗大，供电距离短（≤20-30km）。

主要运用于矿山1500v；城市电车650-800v；地铁720-820v。

二、低频单相交流制

20世纪初，西欧一些国家采用，发展很好。这种电气化铁路采用11KV、25Hz；15KV、50/3Hz的单相交流电向电力机车供电。

低频单相交流制频率：16又2/3，电压11-15kv。

低频单相交流制采用原因及优点：

1、有低频的工业电力；

2、整流简单；电抗较小；

3、和直流制相比，导线截面小送电距离长（50~70km）。

缺点：供电频率与工业供电频率不同，故须有变频装置或由铁路专用的低频发电厂供电。

三、三相交流制

个别国家，如瑞士、法国等采用3.6kv的三相交流制，电力机车采用三相交流异步电动机。

其主要优点是：

1、三相对称，不影响电力系统稳定性；

2、牵引变电所和电力机车结构相对简化；

3、三相异步电动机运行可靠、维护方便；机车功率大、速度高、功率因数高（接近于1）；

4、能将无功功率、通讯干扰减到最小。

缺点：机车供电线路复杂，异步电动机调速比较困难。

四、工频单相交流制

是电气化铁道发展中的一项先进供电制，最早出现在匈牙利，电压

16kv，1950年法国试建了一条25kv的单相工频交流电气化铁道，随后日本、前苏联等相继采用（20kv）目前该种电流制已占到40%以上。这种电气化铁路采用25KV工频单相交流电向电力机车供电。这是一种比较先进的电流、电压制，它引起了世界各国的重视。我国的电气化铁路从开始就采用了这种工频单相交流牵引制，为我国电气化铁路的发展奠定了良好的基础。

其主要优点是：

1、供电系统结构简单。牵引变电所从电力系统获得电能，经过电压变换后直接供给牵引网；

2、供电电压增高，既可保证大功率机车的供电，提高机车牵引定数和运行速度，又可使变电所之间的距离延长，导线面积减小，建设投资和运营费用显著降低；

3、交流电力机车的粘着性和牵引性能良好，牵引电动机可在全并联状态下运行，防止轮对空转的恶性发展。从而提高了运用粘着系数；

4、和直流制比，减小了地中电流对地下金属的腐蚀作用，一般可不设专门的防护装置。

一、直接供电方式(TR)

直接供电方式较为简单，是将牵引变电所输出的电能直接供给电力机车的一种供电方式，主要设备有牵引变压器、断路器、隔离开关、所用变、电压互感器、电流互感器、母线、接地系统、交流盘、直流盘、硅整流盘、控制盘、保护盘等设备。

直供方式的优点：结构简单、投资省

缺点：由于牵引供电系统为单相负荷，该供电方式的牵引回流为钢轨，是不平衡的供电方式，对通信线路产生感应影响大。