牵引供电系统简介
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。
牵引供电系统及接触网介绍
限位定位装置（定位管、定位底座、铝合金槽型或矩形定位器 及定位线夹等）
特殊定位器、软定位器等
牵引供电系统及接触网介绍
支柱（按材质分类）
预应力钢筋混凝土支柱（横腹杆式、环形等径式）
钢柱（圆钢、H型钢、角钢格构式）
谢谢大家！
单相变压器
馈电线 27.5KV
牵引供电系统及接触网介绍
27.5kV母线 隔离开关
隔离开关 控制手柄
27.5kV真 空断路器
牵引供电系统及接触网介绍
27.5kV馈电线 与接触网相接
牵引供电系统及接触网介绍
馈线与接 触网相连
牵引供电系统及接触网介绍
露天设置的
特殊输电线. 单一、没有 备用. 电力机车的 受电弓与其 滑动接触. 负载是移动 和变化的.
牵引供电系统及接触网介绍
跨距
接触网支柱沿铁路线路分布时，线路同侧支柱中心至 另一支柱中心的距离。
支柱侧面限界
支柱内侧缘距铁路线路中心的距离。新建电 气化铁路考虑大型养路机械作业，一般不小于3.1米。 电分段 在同一相供电的不同场区、股道间，为方便、灵活 地供电而设置的绝缘设备。 电分相 在变电所出口和不同变电所供电的连接处（供电臂 末端），为隔离不同相或不同变电所电源供电而设置的绝缘 设备。
一般采用铜、铜合金（银铜、镁铜、锡铜）和钢 铝（已淘汰）三种材质。正线选用截面积120（150）平方毫 米，站线选用截面积85平方毫米。 承力所 一般采用铜、铜合金（银铜、镁铜）和钢铝三种 材质制作的19股绞线，正线选用截面积95或120平方毫米 （铜、铜合金），185平方毫米（钢铝）。站线选用截面积 70平方毫米。 接触线高度 接触线距钢轨顶面的高度。《技规》规定：接 触线距钢轨顶面的高度不超过6500mm；在区间和中间站，不 小于5700mm（旧线改造不小于5330mm);在编组站、区段站和 个别较大的中间站战场，不小6200mm;站场和区间宜取一致； 双层集装箱运输的线路，不小于6330mm（兰州枢纽6450mm， 隧道内不小于6350mm）。
铁路供电系统介绍
一次设备介绍
牵引变压器
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。 根据变压器绕组数量及接线方式，主要有： （1）单相变压器 （2）平衡变压器 （3）YN，d11变压器 （4）V/V变压器 （5） V/X变压器 （6）SCOTT变压器
不同运行状态下具有明显差异的电气量有：流过电力元件的相电流、序 电流、功率及其方向；元件的运行相电压幅值、序电压幅值；元件的电压与 电流的比值即“测量阻抗”等。 第二步： 通过比较，保护装置按一定的逻辑关系判定故障的类型和范围，最 后确定是否应该使断路器跳闸、发出信号或不动作，并将对应的指令传给执 行输出部分。 第三步：执行输出元件根据逻辑判断部分传来的指令，发出跳开断路器的跳 闸脉冲及相应的动作信息、发出警报或不动作。
（二）牵引供电系统简介
1 2
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G1 2
3 10
牵引供电系统示意图
1—区域变电所或发电厂；2—高压输电线；3—牵引变电所； 4—馈电线；5—接触网；6—钢轨；7—回流线； 8—分区所；9—电力机车；10—开闭所
（二）牵引供电系统简介
牵引所亭分类 （1）牵引变电所 （2）分区所 （3）开闭所 （4）AT所
进线1
进线2
1QF
2QF
7QF
3QF
4QF
5QF
6QF
8QF
(4)AT所
采用AT供电方式时，在沿线间隔10km左右设置一个自耦变压器站（AT所）
1AT
2AT
接JD
接JD
牵引供电系统名词解释
牵引供电系统名词解释
牵引供电系统是指为城市轨道交通、铁路、有轨电车等交通运输工具提供动力能源的电气系统。
它的主要功能是向行驶中的车辆提供电力，使其具有牵引和制动能力，同时也为车辆提供辅助电源。
在牵引供电系统中，电源为交流或直流电源，通过接触网、第三轨等设备向车辆传输电能。
牵引供电系统通常包括以下主要组成部分：
1.接触网：接触网是铁路牵引供电系统的主要组成部分，它用于提供电力给行驶中的列车。
接触网一般由钢轨、导线和支架组成，通过支架固定在正常的高度和位置。
2.集电装置：集电装置是车辆与接触网之间传递电能的设备，它通过对接触网的接触，将电能传输到车辆上。
3.变电所：变电所是牵引供电系统的电源设备，它将电网输送的高压电流转换为适合运输工具使用的低压电流，并将其输送到接触网上。
4.牵引变流器：牵引变流器是一种用于控制电力输出的电气设备，它将接收到的电能转换为适合电动车辆使用的电流和电压。
5.辅助电源：辅助电源是为车辆提供照明、空调、信号等设备供电的电源，也可以为车辆的启动和停车提供电能。
在牵引供电系统中，各个组成部分之间的协调和运行非常重要，它们共同保证了交通运输工具的牵引和制动能力，保障了交通运输的安全和稳定。
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。
牵引供电系统介绍
一、牵引供电系统组成：
满足牵引供电系统基本要求所采取措施：
（1）牵引变电所进线采用两路电源供电（两路电源引自不 同的电力变电所或同一变电所的两个不同母线），进线 系统采用带跨条的供电方式，主变采用一主一备， 27.5KV（55KV）采用母线分段，馈线采用主备供电 方式（50%或100%备用）等。
（2）采用补偿装置（固定或动态补偿），采用AT供电方 式等。高铁对供电电压的要求：接触网的标称电压为 25KV、长期最高电压为27.5KV、瞬时（5分钟）最高 电压为29KV,设计最低电压为20KV。普速对供电电压 的要求：最高工作电压为27.5KV、瞬时最大值为 29KV, 最低工作电压为20KV、非正常情况下，不得低 于19KV。
二、牵引供电回流方式
以上供电方式的回流线均不直接接钢轨，全部通过扼流 变压器接钢轨。回流线N与保护线PW的区别。
1.直接供电方式回流：所内接地。
二、牵引供电回流方式
AT供电方式（55KV）：通过放电器接地。
二、牵引供电回流方式
AT供电方式（2X27.5KV）,可转换为直供电方式 （TRNF）:所内、接触网端均接地。
二、牵引变电设备－断路器
主要介绍断路器结构形式：单相、二相、三相、 单相：一台操作机构控制一台高压单极 二相：分机械联动（55KV及220KV等级需求较少）和电
气联动。机构联动：一台操作机构通过传动连杆带动二 极同时动作。电气联动：每个单极配备一台操作机构， 通过一套电气控制回路带动二极同时动作。电气联动断 路器：二极间同步问题、分合闸时间问题、与保护装置 间的接口问题 三相：同二相
满足牵引供电系统基本要求所采取措施：
（3）采用补偿装置（固定式或动态补偿方式），提高 机车功率因数（如动车、各谐机车）。 （4）采用Scott、平衡变压器等。 （5）采用直供加回流、AT供电方式等（目前通信方式 基本采用光纤通信，对通信信号的干扰相对减少）
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。
.
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SCADA系统概述
遥调是指 调度所直 接对被控 站某些设 备的工作 状态和参 数的调整
遥测是将 被控站的 某些运行 参数传送 给调度所
遥信是将 被控站的 设备状态 信号远距 离传给调 度所
精选课件
10
兰州交通大学自动化与电气工程学院
LANZHOU JIAOTONG UNIVERSITY
一、牵引供电SCADA系统概述
精选课件
13
兰州交通大学自动化与电气工程学院
LANZHOU JIAOTONG UNIVERSITY
一、牵引供电SCADA系统概述
WINDOWS操作系统 UNIX操作系统
实时多任务操作系统
兰州交通大学自动化与电气工程学院 LANZHOU JIAOTONG UNIVERSITY
精选课件
操作系统
14
一、牵引供电SCADA系统概述
监视的站称为被控站，被控站完成远动系统的数据 采集、预处理，发送接收及输出执行等功能； 信道：远动信息传输的介质（通路）称为信道，可分 为有线信道及无线信道。
精选课件
4
兰州交通大学自动化与电气工程学院
LANZHOU JIAOTONG UNIVERSITY
一、牵引供电SCADA系统概述
SCADA信息的传输
用计算机和人机联接 专用计算机的系统,它 提高了主计算机的工 作负荷能力。
精选课件
21
兰州交通大学自动化与电气工程学院
LANZHOU JIAOTONG UNIVERSITY
二、牵引供电SCADA系统调度端
双机系统
双机系统通常由两台完全相同的主机及外设。 平时一台计算机承担在线功能，另一台处于热备用 状态。当在线机故障时，自动进行切换，由备用机 承担主要任务。
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。
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
& 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
电力牵引供电系统
《电力牵引交流传动及其控制系统》报告—电力牵引供电系统电力牵引供电系统是向电力机车供给牵引用电能的系统。
主要由牵引变电所和接触网组成。
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。
工频指工业标准频率,即50赫或60赫;低频指低于工业标准频率的频率,应用最多的是[92-01]赫,即50赫的三分之一。
各种电流制的电力牵引供电系统的设备有很大的差别。
电流制的发展直流制应用最早，19世纪末电力牵引开始用于铁路干线时，应用的就是直流制。
目前在英、法、日、苏等国直流制仍然大量存在。
直流制是将电力系统的三相交流电降压并变换为直流电供应接触网。
接触网电压有1200伏、1500伏、3000伏等多种。
由于电力机车电压受直流牵引电动机换向条件的限制，接触网电压很难大幅度提高，所以直流制须沿接触网输送大量电流，在接触网上一般须用两根铜接触导线，并应用铜承力索，另加一些平行的铝加强导线来分流，耗费有色金属量较大。
另外，为了保持接触网的电压水平，沿线路每隔10～30公里须设置一个牵引变电所。
直流制的这些弱点，推动了交流制的研究。
交流牵引供电系统20世纪初，工频三相交流制和低频单相交流制相继出现。
工频三相交流制曾在意大利应用，由接触网输送三相中的两相，另一相接地。
后因两相接触网结构复杂、维护困难被淘汰。
低频单相交流制则在德国、瑞典、瑞士等国得到发展。
这种电流制接触网电压一般为 15000伏,在电力机车上降压,使用单相整流子牵引电动机。
交流制的接触网比直流制的简单得多，牵引变电所的设置间距也加长。
采用低频的主要原因是整流子牵引电动机换向困难，不适宜于在工频运转。
低频制需要低频电源，所以低频制电气化铁路必须建设专用低频发电厂，或者在牵引变电所将电力系统送来的工频电流降压并变换成低频电流。
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）。
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。
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SCADA系统概述
够迅速恢复。
高可用性与容错性
冗余设计
采用硬件和软件的冗余设计，确保系统在部分组件发生故障时仍 能正常运行。
负载均衡
合理分配系统负载，避免单个组件过载，提高系统的整体稳定性。
故障检测与自动恢复
实时监测系统状态，发现故障时自动切换到备用组件，确保系统持 续提供服务。
实时性与性能优化
01
实时数据处理
优化数据处理算法，提高系统对 实时数据的处理速度，确保数据 的及时性和准确性。
牵引供电SCADA系统 概述
目 录
• 牵引供电SCADA系统简介 • 牵引供电SCADA系统关键技术 • 牵引供电SCADA系统应用场景与案例 • 牵引供电SCADA系统面临的挑战与解决方案 • 牵引供电SCADA系统发展趋势与展望
01
牵引供电SCADA系统简 介
定义与功能
定义
牵引供电SCADA系统（Supervisory Control And Data Acquisition）是 一种用于监控和控制牵引供电系统的 自动化系统。
02
牵引供电SCADA系统关 键技术
数据采集与传输技术
数据采集
通过传感器、变送器等设备，实时采集牵引供电设备的运行状态、电气参数和 环境信息。
数据传输
利用有线或无线通信技术，将采集的数据传输至系统主站，实现数据的实时共 享。
数据处理与分析技术
数据处理
对采集数据进行清洗、转换和存储，确保数据质量和可用性。
系统应用与发展
应用
牵引供电SCADA系统广泛应用于铁路、地铁、轻轨等轨道交 通领域，实现对牵引供电系统的全面监控和管理，提高运营 效率和管理水平。
发展
随着信息技术和自动化技术的发展，牵引供电SCADA系统将 不断升级和完善，实现更加智能化、高效化的监控和管理， 为轨道交通的安全、可靠、高效运行提供更加有力的保障。
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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ACIIOkV ~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 X25kV，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，弓I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。
交流电气化铁路及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。
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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。
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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 ）
（2）BT供电方式
BT （Boost Transformer ）供电方式又称吸流变压器供电方式，也是在我国早期电气化
铁路中有采用，其主要目的是为了提高牵引网防干扰能力，但随着通讯线路电缆化和光缆化，
防干扰矛盾越来越不突出，其生命力也已大大降低，该种供电方式目前已经基本不采用。
如图2.3所示，吸流变压器为1:1的单卷变压器，其原边串入接触网中（在绝缘锚段关节处），次边串入回流线中，吸流变压器的间隔为3〜4km，在两个吸流变压器的中间设有吸上线，
用于将钢轨中的牵引电流吸入回流线。
机车所处的BT间隔内存在“半段效应”即在该BT段
内接触网与回流线中的电流并不相等，防干扰效果并不明显，而在其余BT段内两者的电流
大小相等，方向相反，防干扰效果非常明显。
但是，由于BT变压器自身存在较大的阻抗，且安装密度较大，其在牵引网中引起的电
压将也较大。
因此，在同等条件下，BT供电方式变电所间距小于其它供电方式，且每3
4km在接触网内存在断口，断口两端因BT自阻抗而存在一定的电压差，机车通过该断口时可能会产生电火花，导致接触网的使用寿命缩短。
图2.3 BT供电方式
（3）AT供电方式
AT （Auto-Transformer ）供电方式又称自藕变压器供电方式，相对于其它供电方式而
言，AT供电方式具有更好的防干扰效果和更大的供电潜力，特别适合于高速和重载铁路。
如图2.4所示，牵引变电所主变压器二次侧土25KV端子分别接于接触网和正馈线，二次侧线圈中点接于钢轨。
每隔10〜15公里，将自藕变压器（ATI、AT2…）并入接触网和正馈
线之间，自藕变压器中点与钢轨相连接。
另外，上下行各架设有一根与钢轨并联（通过扼流
圈）的保护线，用于接触网或正馈线的闪络保护接地。
自藕变压器实为单绕组变压器，该绕组设有中心抽头。
理论上讲，除了机车所在的AT段（该AT段存在“半段效应”以外，其余
AT段内流经接触网中和正馈线中的电流大小相等，方向相反，且电流大小仅为机车电流之半。
在钢轨和保护线之间每隔3〜4km设有吸上线。
2.城市轨道交通
城市轨道交通接触网一般采用直流供电，接触网为正极，钢轨为负极，机车从相邻两变电所取电，即采用双边供电方式（交流电气化铁路一般为单边供电）。
如图2.5所示，机车所需的电流分别来自两相邻变电所。
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图2.5 直流双边供电方式
牵引供电设施功能及分布
1.交流电气化铁路
交流电气化铁路牵引供电设施一般由以下几部分组成：
带回流线的直接供电方式。
如图 3.1所示，牵引供电设施由变电所、分区所、开闭
所（分区所兼开闭所）构成。
变电所间距一般为40〜60km （视负荷大小而定），变电所至
相邻分区所之间的供电范围称为一个供电臂，每变电所有左右两个供电臂（终端变电所除外）。
正常运行时，一个供电臂的上下行接触网在首端（变电所）和末端（分区所）均是并联的（上下行供电线引自所内同一母线）。
图3.1直接供电方式牵引供电设施分布示意图
AT供电方式。
如图3.2所示，牵引供电设施由变电所、分区所、AT所、开闭所（分区所兼开闭所、AT所兼开闭所）。
变电所间距一般为50〜80km （视负荷大小而定），变电所和分区所之间设有1个或2个AT所（视供电臂长度而定，AT间距一般为10〜15km ）。
一个供电臂被AT分为若干个供电区段，从变电所往分区所方向，这些供电区段依次称为第1、第2、第3AT段。
各AT段中流经接触网和正馈线的电流大小与列车所在的位置有关，一般来说，第
1AT段中接触网与正馈线中电流均较其它AT段大（且接触网中电流大于正
馈线中电流），因此，第1AT段有时需要设置加强线（同时正馈线截面也加大）。
攵弓产I 世岂吃/贵2
图3.2 AT供电方式牵引供电设施分布示意图
各牵引供电设施的功能如下：
（1）变电所。
用于向接触网供电，所内设有牵引变压器（AT方式非单相变压器供电时
设有自藕变压器），变电所出口附近接触网设有电分相，负荷电流经钢轨、回流线、大地最
终流回牵引变电所。
如图 3. 2所示，正常时一个变电所（如变电所2）仅对其左右A、B供电臂供电，当相邻变电所（如变电所3）解列时，该变电所将通过分区所对故障变电所的C。