第二章 牵引变电所及牵引网
第二章 高速铁路牵引供电系统的供电方式
第二章高速铁路牵引供电系统供电方式第一节牵引供电系统供电方式交流牵引供电系统可采用的供电方式主要有4种：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回路的干扰。
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，电气化铁路对采用BT、AT供电方式。
下面逐一介绍。
一、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（1）和轨（2）-地直接构成回路，对通信干扰不加特殊防护措施，如图2-1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。
电气化铁路的单项负荷电流由接触网经钢轨流回牵引变电所。
由于钢轨和大地不是绝缘的，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区段，必要时也将通信线迁到更远处。
图2-1带回流线的直接供电方式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），如图2—2所示。
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。
目前我国京广线、石太线均采用此种供电方式。
图2—2二、BT供电方式BT供电方式是在牵引网中架设有吸流变压器—回流线装臵的一种供电方式，目前在我国电气化铁路中应用较广。
吸流变压器的变比是1：1.它的一次绕组串接在接触网中（1）中，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）中，故称之为吸流变压器—回流线供电方式，如图2—3所示。
第2章电力牵引与电气计算
Ig
60A tg U
Байду номын сангаас
It
tg
tg
Ig It
考虑列车正常运行时自用电7A的情况下，列车取
电平均电流为：
Ig
It
tg
760A7 tgU
3.列车取电走行时间内的有效电流：
Ig
1 tg
tg 0
ih2dt
令 Ig KIg ， 为机车取流有效系数 K
一般 K 1.031.05通常取 K 1.05
表2.4 电力牵引标称电压值及接触网允许电压波动限值
标称电压值 （kV）
瞬时最小值 （kV）
最低值（kV） 最高值（kV）
瞬时最大值 （kV）
25
17.5
19
27.5
29
2.5.2 电压波动对牵引过程的影响
F,ν
U IF
ν1(ν2)
U1ν1F1Id1 Ed不突变 U2ν1F2Id2
n U Id Rd Ce
1
IF k n 1P k K 2 gk Ig 2 k 2 k n 1 1 P k Igk h n k 1 P h Igh 2
假定：1.各区间日带电平均电流相同，即：Ig(k)=Ig 2.各区间日带电时分相同，即：Tg(k)=Tg
那么：各区间日带电概率也相同，即：
即：列车在供电分区带电运行时的有效电流等于
其平均电流与有效系数的乘积。
馈线电流
馈线电流是确定主设备容量的主要数据 定义：牵引变电所牵引侧母线经由馈电线送到牵
引网中的电流，即牵引变电所的负荷电流。 牵引变电所馈线电流大小等于供电分区各运行列
车的电流之和。 计算方法： 1.负荷过程法 2.同型列车法 3.概率统计法
1.2.2牵引变电所向牵引网供电方式选择
越区供电
25kV
知识点二、牵引变电所向牵引网供电
(2)双线区段 采用同相的单边供电，分为单边分开供电、单边并
联供电以及全网并联供电。 ①同相一边分开供电（上、下行独立供电)
电力系统
牵引 变电所
牵引 变电所
牵引 变电所
牵引 变电所
上行
上行
下行
下行
知识点二、牵引变电所向牵引网供电
②一边并联供电（末端并联供电、单边并联供电) 在同一供电分区内，上行和下行的接触线在分区末端
知识点二、牵引变电所向牵引网供电
单线区段：只有一条铁路线，上、下行为同一条线，列车 交会只能在车站进行。
电分相（中性段）：电分相绝缘装置串接在分区所或变电
所出口的接触网中，将不同的供电分区分开，避免不同电
压或不同相位的两相邻供电分区相互连通而形成短路。
分区所
分区所
分区所
电分相
电分相
25kV
知识点二、牵引变电所向牵引网供电
分区所 电分相 供电分区
分区所
受流过程
分区所
电力系统
分区所
牵引 变电所
牵引 变电所
牵引 变电所
牵引 变电所
上行
25kV 上行
下行
25kV 下行
知识点二、牵引变电所向牵引网供电
按分区所的运行状态，通常分为：单边供电和双边供电。 1. 单边供电
(1)单线区段：接触线供电分区由牵引变电所从一边供应电 能，此时的供电分区通常称为供电臂(feeding section)。
一、外部电源的供电方式 二、牵引变电所向牵引网供电方式 三、牵引网向电力机车供电方式
牵引变电所基本知识
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4一、牵引变电所4二、分区亭4三、开闭所5四、AT所（自耦变压器站）6五、牵引网供电方式的分类：6第二章牵引变电所的设备及电气接线7一、牵引变电所的设备7二、牵引变电所的电气接线7第三章牵引变压器8一、牵引变压器概述8二、变压器的工作原理9三、牵引变压器的组成10四、变压器的技术参数11五、变压器的巡视及检查项目13第四章高压断路器15一、高压断路器的分类：15二、高压断路器主要结构16三、高压断路器的主要技术参数16四、真空断路器的主要特点：17第五章高压隔离开关18一、隔离开关的结构：18二、隔离开关的分类：19三、隔离开关的主要用途：19四、隔离开关操作注意事项20第六章互感器22一、电压互感器22二、电流互感器23三、互感器立即停运条件24第七章电容器、电抗器25一、高压电容器25二、电抗器26三、并联电容补偿装置27第八章接地装置28一、工作接地29二、保护接地29三、保护接零29四、防雷接地29第九章牵引变电所电气主接线30一、牵引变电所的110KV侧主接线30二、27.5KV（或55KV）侧主接线32三、牵引变电所类型33第十章牵引变电所的二次接线34第十一章高压配电装置35一、对配电装置的基本要求35二、配电装置的形式及其特点35第十二章牵引变电所保护的概述37一、变电所继电保护及自动装置37二、继电保护的种类39第十三章牵引变电所保护种类39一、主变压器保护40二、主变压器及备用电源自动投切装置42三、动力变压器保护42四、馈线保护42五、并联补偿装置的保护45六、牵引变电所保护种类列表46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。
《牵引供电系统》学习包
《牵引供电系统》学习包第一章电力系统与牵引供电系统第一节电力系统电力系统是指发电、送电、变电和用电组成的整体。
电力系统的规模大小、结构合理与否直接关系到国家工农业生产和交通运输的发展。
我国电气化铁道的建设更与电力能源的发展和建设紧密相关。
电力系统的组成可用图1一1的示意图说明。
图中的电力系统如果把发电厂的汽轮机、锅炉、水电厂的水轮机、水库等动力部分包括进来，统称为动力系统。
电力系统主要包括以下几部分一、发电厂发电厂将其他形式的能源转换为电能。
根据能源的不同，发电厂分为火电厂，水电厂，核电厂等。
此外还有地热电厂，风力电厂，潮汐海洋电厂。
（一）火电厂：目前我国仍以燃煤为主的火电厂居多数。
这些电厂多建在煤炭基地附近，故称为“坑口”电厂，其单机容量可达600 MW（兆瓦）。
如果把已作过功的乏气再供给用户作为热能，这种电厂又称为热电厂。
（二）水电厂：水电厂是建于江河之上并把河流的落差能量变成电能的发电厂。
水能发电不仅效率高，而且水能是在自然界不断循环的再生资源，具有用之不竭的特点。
我国水能资源丰富，水能发电的潜力很大，目前世界最大发电机的容量为750 MW o我国水轮发电机的单机容量为700 M W，例如长江三峡装设了数台700 M W的水轮发电机。
（三）核电厂：核电厂是将原子核裂变时所产生的核能转变为电能。
核电厂的重要部分是核子反应堆和蒸汽发生器，相当于发电厂的蒸汽锅炉。
其发电设备仍为一般汽轮机和发电机。
核电厂建设需要大量公用辅助和防护设施，故为了提高效益，核电厂的单机容量较大，近年来多在900 MW以上。
发电机一般采用三相同步发电机，电压多为10.5 kV。
每台发电机都有相应的升压变压器，组成发电机一变压器组。
二、电力网及电网电压电力网简称电网，由输电线路，配电线路和变电所组成。
输电线路的作用是输送电能，其特点是电压较高，线路较长；配电线路的作用是分配电能，电压较低，线路较短。
电网按其规模主要分为地区电网和区域电网，前者多限于一个地区或一个省，电压等级为110～220 kV 。
电气化铁道供电系统2011教学要点
《电气化铁道供电系统》2011教学要点第一章电力系统与牵引供电系统电力系统：电能的生产、输送、分配和使用组成了一个系统，称为电力系统，主要由发电厂、电力网、电能用户组成。
电力网的任务是将电能从发电厂输送和分配到电能用户。
电力网由各种电压等级的输、配电线路和变（配）电站（所）组成。
按其功能常分为输电网和配电网两大部分。
国家规定的电网额定电压分别为(KV)：750、500、330、220、110、60、35、10、6等9个电压等级。
牵引变电所进线电源电压等级主要为110kV，少量采用220kV。
牵引供电系统具有哪些主要特点？由哪几个子系统组成？答：牵引供电系统与一般供电系统相比，具有以下明显特点：(1) 所供负载是一个单相、移动而且是直流的负载。
(2) 供电额定电压为27.5kV(BT)和55kV(AT)，不同于国家电网规定的额定电压。
(3) 供电网不同于电力网，它是通过与电力机车接触而供电，因此又叫接触网。
(4) 具有独特的回流通路(架空回流、轨回流和地回流)。
广义牵引供电系统由：电力系统、牵引变电所、牵引网(接触网、供电线、吸回装置)、电力机车。
狭义的牵引供电系统通常只指牵引变电所和牵引网2大部分。
牵引供电系统的4种电流制：（1）直流制(1500V)，主要用于地铁、矿山等。
（2）低频单相交流制（3）三相交流制（4）工频单相交流制(27.5KV)，我国电气化铁路均采用这种制式。
牵引变电所的4种一次供电方式：（1）一边供电（2）两边供电（3）环形供电（4）辐射供电。
单侧供电方式的可靠性一般比双侧供电方式和环形供电方式要差。
牵引变电所向接触网供电的供电方式：单边供电与双边供电。
第二章牵引变压器及其结线第二章牵引变压器及其结线序号变压器类型输出电压容量利用率对称与否1 单相接线(纯单相单相VV，三相VV量等，60°100%不对称系数1,0.52 三相YN/d11量等，60°75.6%不对称系数0.53 三相不等容量量等，60°94.5%不对称系数0.54 斯科特接线量等，90°92.8%对称5 阻抗匹配平衡型(非阻抗匹配平衡型)量等，90°100%对称三相牵引变压器容量利用率是75.6%，当考虑温度系数kt=0.9时容量利用率可提高到84%容量利用率=定额输出容量/额定容量单相结线在电力系统的电流不对称系数为1，VV结线和三相Y/d结线变压器的不对称系数为0.5。
牵引供电级学习
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§5.3 高速铁路接触 网
接触网——指电气化铁道中，沿铁路线上空架设的向 电力机车供电的特殊形式的输电线路。
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§5.3 高速铁路接触网
一、牵引网的功能及构成
功能：负责向行驶 中的列车提供电能。
复优提简优缺高链点单弹优缺点点机型：链 性点 点： ：车悬 受型链：：结弹运流挂悬型构性弹弹行质：挂悬简不性性速量：挂单均好吊度最：、匀，索，好施度硬本增，工较点身加即方大少的安接便，；长全触、容度可网工易和靠间程造张性电造成力，流价硬是减的低点随少流、。着中畅运受温途程行电度停度维弓发车好修通生事，费过变故可用该；以；点 缺故时寿时点，命化网抢：会 。 的 变修一产，形难次生要，度性较想是大投大保一、资的证件运太火它相输大花在当中，，各困断接使种难时触导温的间网线度事长运腐条情。营蚀件。维和下修磨不费耗使用加附高剧近昂，的，缩接发短触生使事用
在事故情况下，便于抢修和迅速恢复送电。 ➢ 5、尽可能降低成本，特别要注意节约有色 金属及钢材。
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§5.3 高速铁路接触网
七、牵引网供电方式
1、直接供电方式（T-R方式, Trolley-Rail）带 2、负馈线的直接供电方式 3、AT供电方式 4、吸流变压器供电方式（BT方式）
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中心数据服务器用于存储各个监测站点的监测 信息，便于查询各设备的历史运行状况。
在线监测计算机主要用于收集各监测站点的监 测信息，接受各监测站点的报警信息，对监测数据 进行分析、处理。系统利用不同通讯介质实现远程 定时或实时监测。
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第二章 牵引变电所1
Ib
• b
ϕb
ϕa
•
Ua
Ia
将负荷端口电压进行相位比较， 将负荷端口电压进行相位比较， U 引前120°者称为引前相 U a ； ° 引前 另一为滞后相 U b ； 另一端口(无负荷 为自由相 另一端口 无负荷)为自由相 U c 。 无负荷 注：与电力系统的相序一致
• • •
4.次边绕组电流与负荷端口电流的关系 次边绕组电流与负荷端口电流的关系
(c)
3.电压、电流相量的方向 电压、 电压 (1)原边绕组电压、电流采用电动机惯例定向，(看作负 原边绕组电压、电流采用电动机惯例定向， 看作负 原边绕组电压 载)，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。 (2)次边绕组电压、电流采用发电机惯例定向，(看作电 次边绕组电压、电流采用发电机惯例定向， 看作电 次边绕组电压 源)，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)原边绕组电压与实际进线电压一致。 原边绕组电压与实际进线电压一致。 原边绕组电压与实际进线电压一致 (4)次边绕组按同名端与原边绕组电压一致。 次边绕组按同名端与原边绕组电压一致。 次边绕组按同名端与原边绕组电压一致 下标的标注： 下标的标注： (1)电流、电压相量的下标表示其实际相别，与绕组端 电流、 电流 电压相量的下标表示其实际相别， 子号无关。 子号无关。 (2)臂负荷的电压相别与其对应的工作绕组相别一致。 臂负荷的电压相别与其对应的工作绕组相别一致。 臂负荷的电压相别与其对应的工作绕组相别一致
•
•次边三相绕组电流相量图： 次边三相绕组电流相量图： 次边三相绕组电流相量图 • • • 为基准相量： 以 I a 为基准相量： I a = I∠ 0° I b •
地铁牵引供电系统
地铁牵引供电系统摘要牵引供电系统是城市轨道交通系统中最重要的基础能源设施，其功能是为轨道交通系统中的电动汽车供电，保证轨道交通车辆的正常运行。
通过比较供电方案，地铁供电系统采用集中供电系统。
该系统包括电力局变电站变电站与主变电站之间的输电线路以及轨道交通供电系统内部牵引输电与配电。
网络，直流牵引供电网络和车站低压配电网络；牵引供电系统由主变电站，高/中压供电网络，牵引供电系统，电力监控系统，接触网系统，杂散电流保护和接地系统以及供电车间组成。
轨道交通供电系统的主要功能如下：接收和分配电能：主变电站主变压器将110KV高压转换为35KV中压，35KV供电网络将电能分配到每个车站和仓库的牵引变电站和降压变电站。
关键字：集中供电方式；牵引变电所；35KV中压Metro traction power supply systemAbstractTraction power supply system is the most important basic energy facility in urban rail transit system. Its function is to supply electric vehicles in rail transit system and ensure the normal operation of rail transit vehicles. Through the comparison of the power supply scheme, the centralized power supply system is adopted in the subway power supply system. The system includes the transmission lines between the substation and the main substation of the power station and the traction and transmission and distribution of the power supply system in the rail transit. Network, DC traction power supply network and station low voltage distribution network；traction power supply system consists of main substation, high / medium voltage power supply network, traction power supply system, power monitoring system, catenary system, stray current protection and grounding system, and power supply workshop. The main functions of the rail transit power supply system are as follows:Receiving and distributing electric energy: the main transformer of main substation converts 110KV high voltage to 35KV medium voltage, and 35KV power supply network distributes electric energy to traction substation and step-down substation of each station and warehouse.Keywords: centralized power supply mode；traction substation；35KV medium voltage目录第一章绪论 (1)1.1 供电系统的功能 (1)1.2 供电系统的构成 (2)1.3 供电系统电磁兼容 (2)第二章牵引供电系统 (3)2.1 牵引供电运行方式 (3)2.2 牵引供电系统保护 (6)2.3 牵引变电所 (10)2.4 牵引网 (13)第三章牵引供电计算 (14)3.1 概述 (14)3.2 平均运量法 (15)3.3 用平均运量法对罗家庄牵引变电所的计算 (16)第四章结论 (20)参考文献 (21)第一章绪论1.1 供电系统的功能1.1.1 全方位的服务功能地铁供电系统为地铁的安全运行提供服务。
牵引供电系统：第2章 牵引变电所容量计算和选择
时间(包括停站时间，单位为min)；
A—i —列车在 ti内的能耗(kVA·h)；
U ——为牵引网额定电压(25kV)
②双线区段上(或下)行供电臂内第i追踪间隔(相
当于单线第i区间)的列车平均电流
I ti上（下）
2.4
Ai上（下） ti上（下）
流)，轻负荷臂取对应
N
(或线路输送能力)的供
非
电臂有效电流。
②应用非平行运行图区间通过能力 N非来校核。 非平行运行图区间通过能力 N 非的计算见附录B。
计算容量取决于供电臂的日负荷电流曲线，
该曲线与列车电流大小和列车密度有关。
小结
➢牵引负荷侧的电气接线
补偿电容器、电力变压器、自用电变压器 等要求下的接线方法
统计法假定： ①区段上的列车数用固定的平均列车数表示 ②各列车在区段上的位置是独立的相互无关的 ③各列列车取用的电流相互无关
§2.2.1 列车电流
（1）列车瞬时电流 ih :指列车电流的即时有效值 (h=1,2,…,n,h为供电臂内运行的列车数)。
（2）列车平均电流 It :指列车在计算区段运行时间 内，列车瞬时电流ih的平均值；即：
小结
➢牵引负荷侧的电气接线
补偿电容器、电力变压器、自用电变压器 等要求下的接线方法
➢中心/中间/终端变电所的主接线、AT供电
系统变电所的主接线、开闭所/分区所主 接线
➢主接线方案的技术经济分析与比较
第2章 牵引变电所容量计 算和选择
变压器容量计算和选择一般分为三个步骤：
1、根据铁道部任务书中规定的年运量大小和行车 组织的要求确定计算容量，这是为供应牵引负荷 所必0
ihdt
n1
ih
h0
牵引变电所 文档
1.1 电气化铁道牵引供电系统概况电气化铁道的牵引供电系统由牵引变电所（包括分区亭、开闭所、ＡＴ所）、牵引网（馈电线、接触网、钢轨和回流线）、电力机车等组成。
图1-1中所示三相牵引变电所将电力系统110kv或220kv的三相电变成两相27.5kv分别供给变电所两边的供电臂以供电力机车提供电能（如Ａ相和Ｂ相为27.5kv，Ｃ相钢轨），相邻变电所之间的供电臂为同相电。
通过分区亭可以实现越区供电或上下行并联供电。
图1-1 电气化铁道牵引供电示意图牵引变电所：主要是将电力系统传送的220kv或110kv的三相电源转换成牵引网额定电压27.5kv单相交流电，然后向铁路沿线架设的牵引网供电。
分区亭：主要作用是操作设置在两个牵引变电所之间连接两供电分区的开关设备，实现灵活供电，提高运行的可靠性。
开闭所：实质上是个不进行变压的配电所，主要是将从牵引变电所牵引母线上引出的一路馈线电线按需要向分组接触网供电。
一般设置在需要送出多路馈电线的多接触网分组的枢纽站场附近。
接触网：是一种悬挂在电气化铁道线路上方，并和铁路钢轨保持一定距离的链形或单导线的输电网。
牵引电力机车能量获取是通过机车受电弓和接触网的滑动接触来实现的。
馈电线：亦即供电线，是指连接牵引变电所和接触网的导线，把牵引变电所转换完备的牵引用电能送给接触网。
轨道：在电气化铁道系统中，轨道除了作为列车的导轨外，还与接触网组成通道，完成导通回流的任务。
回流线：连接轨道和牵引变电所的导线，把轨道中的回路电流导入牵引变电所。
牵引网：是指有接触网、馈电线、轨道和回流线组成的电能传输的网络。
1.2 牵引变电所的分类牵引变压所分为直流和交流两类。
直流牵引变电所的功能是把区域电网的高压电加以降压和整流，使之成为直流1500伏、750伏或城市交通用600伏电压,再送到接触网，为直流电力机车或电动车辆供电。
交流牵引变电所根据牵引变压器绕组接线不同，又分为三相、单相和三相-两相牵引变电所。
牵引变电所知识讲义
第二章牵引变电所知识１、牵引供电系统的供电方式有哪几种?湘黔线采用了哪一种?答：牵引供电系统的供电方式有以下三种：（１）直供方式－－以钢轨和大地为回流；（２）ＢＴ方式－－电流通过吸流变压器与回流线再返回变电所，限制对通讯线路的干扰；（３）AT方式－－利用自藕变压器对接触网供电，减少对通讯线路的干扰；（4）直供加回流线方式－－回流一部份通过大地和钢轨，一部份经轭流变-吸上线-回流线回流。
段管内湘黔线主要采用直供加回流线方式。
２、牵引变电所对接触网的供电方式有哪几种？湘黔线采用哪一种? 答：牵引变电所对接触网的供电方式有以下两种：（１）单边供电——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,，每一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；（２）双边供电－－相邻两牵引变电所间的两个接触网供电分区均可同时从两个牵引变电所获得电能的方式称为双边供电；湘黔线采用了单边供电。
３、牵引变电所的接线方式有哪几种?湘黔线采用了哪一种?答：牵引变电所的接线方式有桥式接线和双Ｔ接线两种，湘黔线采用了双Ｔ接线。
４、湘黔线牵引变电所１１０KV电源分别由哪些电业局供电?答：湘黔线牵引变电所１１０KV电源具体情况如下：（１）新晃所、岩田铺所、怀化牵引变电所由阳塘变电所的阳新Ⅰ线（５２４）和阳新Ⅱ线（５２６）供电。
小龙门、大江口牵引变电所由阳塘、李家坡、火马冲三个变电所的阳李线（５０８）；阳火线（５１２小龙门）；李火线（５１２大江口）供电，低庄牵引变电所由李家坡、柘溪变电所的柘李线（５３４）和李低线（５０２）供电。
以上电源属怀化电业局（６０１）管辖。
（２）西河、渠江牵引变电所由上渡变电所的上渠Ⅰ线（５０８）和上渠Ⅱ线供电；冷东牵引变电所由冷东变电所的冷冷线（５１８）和上冷线（５２２）供电；涟源牵引变电所由岩口变电所的岩涟线（５０４）和洪溪变电所的洪涟线（５０６）供电；以上电源除洪溪变电所的洪涟线属于邵阳电业局（８０１）管辖外其余电源均由娄底电业局（９０１）管辖，详见附图一。
《高速铁路牵引变电所安全工作规则》
《高速铁路牵引变电所安全工作规则》高速铁路牵引变电所安全工作规则第一章总则第一条在高速铁路牵引变电所（包括开闭所、分区所、AT所、接触网开关控制站，除特别指出者外，以下皆同）的运行和检修工作中，为确保人身、行车和设备安全，特制定本规则。
本规则适用于高速铁路牵引变电所的运行、检修和试验。
第二条牵引变电所带电设备的一切作业，均必须按本规则的规定严格执行。
第三条各部门要经常进行安全技术教育，组织有关人员认真学习和熟悉本规则，不断提高安全技术水平，切实贯彻执行本规则的各项内容。
各铁路局应根据本规则规定的原则和要求，结合实际情况制定细则、办法，并报总公司核备。
第四条对现有不符合本规则规定标准的设备，应有计划的逐步改造或更换。
第二章一般规定第五条牵引变电所的电气设备自第一次受电开始即认定为带电设备。
第六条从事牵引变电所运行和检修工作的有关人员，必须实行安全等级制度，经过考试评定安全等级，取得安全合格证之后（安全合格证格式和安全等级的规定，分别见附件1、2），方准参加牵引变电所运行和检修工作。
每年定期按下表要求进行年度安全考试和签发安全合格证。
应试人员签发安全合格证部门单位领导干部上级业务主管部门运行检修人员各单位主管部门第七条从事牵引变电所运行和检修工作的人员，每年定期进行１次安全考试。
属于下列情况的人员，要事先进行安全考试。
（一）开始参加牵引变电所运行和检修工作的人员。
（二）当职务或工作单位变更，但仍从事牵引变电所运行和检修工作并需提高安全等级的人员。
（三）中断工作连续３个月以上仍需继续担当牵引变电所运行和检修工作的人员。
第八条运行检修人员应掌握紧急救护法，特别要学会触电急救；具备必要的消防知识，特别要具备电气设备消防知识。
第九条对违反本规则受处分的人员，降低其安全等级，需恢复原安全等级时，必须重新通过安全等级考试。
第十条未按规定参加安全考试和取得安全合格证的人员，必须在安全等级不低于三级的人员监护下，方可进入牵引变电所的高压设备区。
牵引变电所及牵引运行方式
10 架空接触网 15 牵引变电所牵引变电所引入两个独立的中压交流电源，并将交流电能转换为直流电能，承担着向电动列车提供直流牵引电能的功能。
本章分为牵引变电所设置和牵引变电所主接线两个部分。
从牵引变电所布点及选址入手，对牵引变电所的设置进行分析；同时对牵引变电所的中压主接线和直流主接线的形式及其运行方式进行分析。
牵引变电所有关计算部分见第 17 章相关内容。
5.1 概 述在沿线布置的众多牵引变电所中，线路中间的某牵引变电所退出，通过直流侧母线或纵向电动隔离开关实现大双边供电的电气连接；当线路末端牵引变电所退出，采用单边供电或上下行牵引网并联，以满足正常运营需求。
牵引变电所的位置与线路敷设形式（地上或地下线路）、直流牵引网电压质量以及线路运输能力有关。
牵引变电所的数量受制于直流牵引电压等级、牵引网最大电压损失允许值等多个因素。
牵引网最大电压损失允许值一般发生在双边供电分区中部或单边供电分区末端，该值应能保证列车的正常启动。
牵引供电系统设计容量应满足远期高峰小时的用电负荷要求。
正常运行方式下，牵引供电系统的电能损耗应最小。
牵引变电所供电效率不得低于 96%。
正线牵引变电所一般与车站合建，在长大区间也有单建形式或箱式牵引变电所形式。
车辆段（停车场）牵引变电所一般紧邻咽喉区布置。
大多数情况下，牵引变电所与车站降压变电所合建，形成牵引降压混合变电所。
牵引变电所中压主接线的基本环节是电源和引出线。
母线是中间环节，起着汇总和分配电能的作用。
按母线形式划分，主要有单母线不分段接线、分段单母线接线两种。
按两套牵引整流机组运行方式划分，有两套牵引整流机组分接两段母线、两套牵引整流机组同接一段母线两种，为保证两套牵引整流机组构成等效 24 脉波整流和出力平衡，城市轨道交通多采用后者。
牵引变电所直流主接线方案是牵引变电所设计的重要内容。
直流主接线按母线形式不同有单母线系统、双母线系统两种主要形式。
先期建成的北京地铁采用了双母线系统，其他城市均采用了单母线系统。
《牵引供电系统》_第二章_牵引变压器
§2.2 单相V/v接线变压器
2、缺点： 在正常工作时，两台变压器均投入运行；
为了保证可靠性，只能采用移动备用的方式；
当一台变压器故障或检修时，变压器的调运和投入时间 较长，且需要必须跨相供电。
§2.3 单相V/x接线变压器
一、基本原理
§2.1 纯单相接线变压器
接上页
前3个牵引变电所和后3个牵引变电所分别构成小循环，6个
牵引变电所共同构成一个完整循环。
§2.1 纯单相接线变压器
2、对称换接相序。
前3个牵引变电所和后3个牵引变电所采用对称连接方式，6 个牵引变电所构成一个循环。
§2.1 纯单相接线变压器
五、优缺点
1、优点：
①主接线简单；②设备少；③占地面积小；④投资少。 2、缺点： ①它不能供应地区和牵引变电所三相负荷用电； ②牵引负荷产生较大的负序电流，对电力系统造成影响； ③接触线的供电也不能实现双边供电。
§2.2 单相V/v接线变压器
一、基本原理
在单相V/v结线变压器接线图中，两台单相变压器高压侧一 端分别接电源的不同相，另一端同时接到另外一相上，故变
压器的高压侧如同一个V字。
两台变压器的低压侧一端分别接各自相连的供电臂，另一端 同时接到钢轨引回的回流线上，这样低压侧也像一个V字。
§2.2 单相V/v接线变压器
& I 1 0 I A & 1 & α I 0 1 & B K I T 1 1 β & I C
+
& (I & aI & a2 I &) 3 I 1 A B C & & 2& &) 3 I 2 ( I A a I B aI C & & & & I 0 ( I A I B IC ) 3
毕业设计-牵引变电所供电系统设计
毕业设计牵引变电所供电系统设计Design of Power Supply System forTraction Substation2013届电气与电子工程学院专业电气工程及其自动化学号学生姓名指导教师完成日期2013年6月10日毕业设计成绩单毕业设计任务书毕业设计开题报告摘要自20世纪80年代以来，我国的电气化铁道有了很大的发展。
目前，电气化已经成为铁路发展的趋势，越来越成为最现代化的铁道。
牵引变电所作为电气化铁路供电系统的心脏，为列车的运行提供电能，是列车安全运行的重要保障。
石太客运专线是我国铁路“四纵四横”客运专线的重要组成部分，连接了石家庄和太原两大铁路枢纽。
本设计的任务是完成石太客运专线中井陉牵引变电所供电系统设计。
根据相关资料，首先确定了牵引供电方案，本设计采用2×25kV工频交流制，AT供电方式，复线区段供电，牵引变压器采用三相VV型式。
然后进行了容量计算，并根据实际情况，计算了牵引网阻抗。
在此基础上分别进行了短路计算、电能电压损失计算。
之后，对电气设备进行了选择与校验。
最后进行谐波分析以及防雷接地的设计，并对供电过程中产生的不良影响给出相应合理的措施。
关键词：牵引变电所牵引变压器AT供电方式客运专线AbstractSince 1980s,our country has made great progress in electrified railway.Currently, electrification has become the trend of the development of the railway,becoming the most modern railway increasingly.As the heart of the electrified railway power supply system,traction substations provide electrical power for the operation of trains,and is an important guarantee for the safe operation of trains.The Shijiazhuang-Taiyuan passenger dedicated line is an important component of China's railway "four vertical and four horizontal"passenger dedicated line,linking Shijiazhuang and Taiyuan, the two major railway hub.The design task is to complete the power supply system for Jingxing traction substation in Shijiazhuang-Taiyuan passenger dedicated line.According to the relevant information,determine the traction power supply scheme firstly.This program utilized the AT power supply, double line-powered, three-phase VV connection for the traction transformer.Then capacity calculation was carried out,and according to the actual situation, the traction network impedance was calculated.On this basis, the short circuit voltage and power loss calculation were carried out respectively.Afterwards, came to the selection and calibration of the electrical equipment.Final step was harmonic analysis and the design of lightning protection grounding,at the same time, the reasonable measures for negative effects of power supply were proposed.Key words: traction substations t raction transformer AT power supplyp assenger dedicated line目录第1章绪论 (1)1.1 课题研究的背景及意义 (1)1.2 电气化铁路牵引供电系统的现状 (1)1.2.1 国外情况 (1)1.2.2 国内情况 (2)1.3 设计主要内容 (3)第2章牵引变电所的供电方式和主接线设计 (5)2.1 牵引供电系统 (5)2.1.1 系统结构 (5)2.1.2 系统的工作特点 (5)2.2 牵引网对电力机车的供电方式 (6)2.3 牵引变电所主接线的设计 (7)2.3.1 概述 (7)2.3.2 高压侧电气主结线的基本形式 (7)2.3.3 220kV侧接线 (10)2.3.4 2×27.5kV侧接线 (10)2.3.5 牵引变压器的接线 (10)2.4 主接线图 (11)第3章牵引变压器容量的计算与确定 (12)3.1 概述 (12)3.2 牵引变压器容量的计算 (12)3.2.1 供电臂1、2平均电流的计算 (13)3.2.2 供电臂1、2有效电流的计算 (16)3.2.3 变压器容量的计算 (16)3.2.4 变压器校核容量的计算 (17)3.2.5 求变压器的安装容量 (19)第4章牵引网阻抗 (20)4.1 概述 (20)4.2 牵引网阻抗计算 (20)4.2.1 导线的类型的选择 (20)4.2.2 导线的相关参数 (20)4.2.3 牵引网阻抗计算相关公式 (21)4.2.4 牵引网阻抗计算的相关数据 (23)4.2.5 牵引网阻抗计算 (23)第5章短路计算 (28)5.1 概述 (28)5.2 三相对称短路计算 (28)5.2.1 一次侧短路计算 (30)5.2.2 二次侧短路计算 (30)5.3 牵引变电所牵引侧短路类型及短路电流计算 (31)5.3.1 短路类型及计算公式 (31)5.3.2 牵引变电所牵引侧短路电流计算 (32)5.4 牵引网短路类型及短路电流计算 (33)5.4.1 短路类型及计算公式 (33)5.4.2 牵引网短路电流计算 (34)第6章牵引变电所电气设备的选择及其校验 (38)6.1 电气设备的选择及其校验的方法 (38)6.2 断路器的选择和校验 (39)6.2.1 断路器介绍 (39)6.2.2 220kV侧断路器的选择与校验 (39)6.2.3 2×27.5kV侧断路器的选择 (40)6.3 隔离开关的选择和校验 (41)6.3.1 隔离开关的介绍 (41)6.3.2 220kV侧隔离开关的选择与校验 (41)6.2.3 2×27.5kV侧隔离开关的选择 (42)6.4 互感器的选择 (43)6.4.1 电流互感器的选择与校验 (43)6.4.2 电压互感器的选择与校验 (45)第7章牵引供电系统谐波分析及对通信线路的影响 (47)7.1 谐波分析 (47)7.1.1 概述 (47)7.1.2 牵引供电系统的谐波与功率因数 (47)7.2 电气化铁道谐波的特点 (48)7.3 电气化铁道谐波的危害 (48)7.4 电气化铁道谐波的抑制 (49)7.4.1 概述 (49)7.4.2 谐波抑制措施 (49)7.4.3 总结 (51)7.5 牵引网对通信线路的影响 (51)7.5.1 概述 (51)7.5.2 静电感应影响 (51)7.5.3 电磁感应影响 (51)7.5.4 减小对通信线路影响的措施 (52)第8章牵引供电系统的电压损失和电能损失 (53)8.1 电压损失 (53)8.2 AT牵引网最大电压降的计算 (53)8.3 VV接线变压器电压损失 (54)8.4 改善供电臂电压水平的方法 (54)8.5 牵引网电能损失 (57)8.5.1 概述 (57)8.5.2 AT牵引网电能损失的计算 (57)8.6 牵引变电所的电能损失 (57)8.6.1 概述 (57)8.6.2 VV接线牵引变压器电能损失的计算 (58)8.7 减小牵引供电系统电能损失的措施 (59)第9章防雷、接地装置及地中电流 (60)9.1 供电线路的雷电防护 (60)9.1.1 概述 (60)9.1.2 防雷措施 (60)9.2 变电所的雷电防护 (61)9.2.1 概述 (61)9.2.2 防雷措施 (61)9.2.3 避雷器的选择 (62)9.3 牵引变电所的接地 (62)9.3.1 概述 (62)9.3.2 接地设计方案 (63)9.3.3 接地装置材料选择 (63)9.3.4 降低接地电阻措施 (64)9.3.5 总结 (64)9.4 地中电流 (64)9.4.1 地中电流的产生 (64)9.4.2 地中电流的特点 (64)9.4.3 地中电流的近似计算 (65)9.4.5 地中电流的不良影响及对策 (66)第10章结论 (67)参考文献 (68)致谢 (69)附录 (70)附录A 外文翻译 (70)附录B 设计图纸 (82)第1章绪论1.1 课题研究的背景及意义自1897年，有了第一条电气化铁路以来，全世界已经有68个国家和地区修建电气化铁路25万公里，承担铁路总运量的80%以上，电气化铁路已经成为一个国家现代化的重要标志。
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3.在加拿大，考虑到燃料的短缺和昂贵，以及因此而需要限 制私用汽车运输的情况，加拿大的在电动悬浮技术领域内 开展研究的开发工作，该项技术在1972年通过广泛的运输 试验，并在金士顿的女王大学开发起来。 4.在美国，发展较慢。 美国磁悬浮运输公司正计划在闹市区修建一条城市磁悬浮 列车线。有报道，美国麻省理工学院在进行一项叫作“行 星列车”—地下真空磁悬浮超音速列车研究计划，最高时 速高达22500km/h以上，是音速的20倍。一旦建成，其经济 效益将是非常显著的。 5.在韩国，1993年，韩国大田世界博览会首次展出了该国研 制的一台长度为18m，重量为25t，定员为40人，时速为 40km/h的磁悬浮列车。
3 维修工作量 4 牵引供电 5 杂散电流腐蚀 6 隧道净空 7 车辆方面 8 线路方面
四、结论： (1)对于DC750V系统第三轨受流方式和DC1500V架空接触 网受流方式，两者均能满足城市轨道交通的功能要求。 (2)在安全性方面，架空比第三轨安全。 (3)综合经济效益方面，虽然隧道工程的投资架空比第三轨 方式略高，但因DC1500V的车辆造价低、变电所数量少， 且能耗低。所以综合经济效益好。
DC1500V系统架空接触网对园形和马蹄形隧道的利用率 较高，但对矩形隧道需略加大净空高度，而矩形隧道通常 为明挖方式施工，因此土建工程增加不多。 8. 车辆取流和电磁干扰 第三轨在道岔和电分段处必须设断口，车辆集电靴在接 触轨断口处不可避免地要有电流冲击而产生电弧和火花， 由此产生的高次电磁波对无线通信有一定的干扰，第三轨 断口处的电流冲击造成车辆取流不平稳，并对列车运行速 度有一定影响。 架空接触网在道岔处和电分段处是连续的，车辆受电弓 始终是平滑的取流，现代技术使得受电弓相对接触网的离 线率非常小，因而产生火花引起的电磁干扰也非常小，允 许列车运行速度较高。
(4) 在第三轨方式中，为引线方便，隔离开关安装位置均 靠近地面设置，从安全方面考虑，通常将隔离开关安装于 柜子中。 隔离开关的设置地点和数量取决于牵引变电所的位置和 数量。
Conductor rail cover
insulator Collecting shoe
二、架空接触网和第三轨的利弊分析
主变电所 作用：将城市电网的高压(110KV或220KV)降压后以相 应的电压等级(35KV或10KV)分别供给牵引变电所和降压变 电所。 为了保证供电的可靠性，一般设置两座以上主变电所， 主变电所由两路独立的电源进线供电，内部设置两台相同 的主变压器。
110KV 电源进线1 单母线分段 的内桥接线 Y Y
三、接触网系统刚性悬挂和柔性悬挂 在地铁领域应用的综合比较 1.国内外发展概况 (1)柔性悬挂方式 柔性悬挂主要由线材(承力索、接触线、辅助馈线。架空 地线等)、绝缘和支承装置及自动张力补偿装置几个部分组 成。 目前，国际上地铁领域采用的柔性悬挂方式所占隧道净空 一般均在300mm至400mm左右。 柔性悬挂方式在我国干线电气化铁路上已使用了几十年， 积累了较丰富的经验，加上通过引进设备，已具备了开发 自己产品的能力。
四、结论 (1)刚性悬挂和柔性悬挂两者均能满足地铁领域的功能要求。 (2)刚性悬挂比柔性悬具有更高的安全可靠性。 (3)刚性悬挂的一次性投资虽比柔性悬挂稍高一些，但其运 行维护费用较低，且能为相专业带来潜在的利益。 因而从总体上和长远利益方面看是一个有利的方案。
第五章 磁浮铁路 Transrapid
Δ
110KV 电源进线2
GK或DL Y Y
Δ
110KV
三绕组 变压器
单母线 分段接线 10KV
降压所 单母线 分段ห้องสมุดไป่ตู้线
降压所 35KV
牵引 变电所 联络开关 牵引变电所
35KV线路 联络开关
3.牵引变电所 作用：将城市电网区域变电所或地铁主变电所送来的 35KV电能经过降压和整流变成牵引变电所用的直流电能。 主接线包括高压交流35KV受、配电系统和直流(750V、 1500KV)受、馈电系统两部分
1.安全性 由于第三轨临近地面，与人身发生接触而导致触电的可 能性较大。 国内外长期的运行经验表明，当列车内发生突发事故， 需要紧急疏散旅客时，在不能马上切断电源的情况下，大 量的旅客涌上线路，这是非常危险的。 在事故状态下，架空接触网方式可以通过降弓使车辆脱 离电源。
2. 投资分析 架空式接触网与第三轨在造价方面相差不多。 牵引变电所DC750V比DC1500V高7000万元。 3.维修工作量 通常情况下，架空接触网由于结构复杂而使维修工作量 大于第三轨。 但随着智能化接触网检测车的普遍应用，可大大减轻日 常维护工作量。 4.供电质量及能耗 (1)供电质量：两种电压的供电质量基本相同。 (2)能耗：在车辆功率相同的情况下，DC750V系统的电流是 DC1500V系统的两倍，在相同线路条件和相同车辆功率情 况下，运行中线路的功率损耗DC750V是DC1500V的大约 200%，这对运营成本核算是不可忽视的。
二、国内磁浮列车的研究 西南交大是我国最早参与磁浮研究的单位之一，在1994 年成功地进行了4个座位，自重4吨，悬浮高度8mm，时速 为30km/h的试验车。 这之后，由铁科院主持、长春客车厂、中科院电工所、 国防科技大学参加，共同研制的长为6.5m，宽为3m，自重4 吨，内设15个座位的单转向架磁悬浮试验车在铁科院环行 试验线的轨距为2m，长为36m，设计时速为100公里的室内 磁悬浮实验线路上成功地进行了试验，填补了我国在磁悬 浮技术领域的空白(低速常导)。
第二章 牵引变电所
二、直流牵引变电所 直流牵引变电所从双电源受电，经整流机组变压器降压、 分相后，按一定整流接线方式由大功率硅整流器把三相交 流电变换为与直流牵引网相应电压等级的直流电，向电动 车组供电。 整流机组是直流牵引变电所的关键设备，为降低整流直 流中的脉动分量和整流变压器一次侧的谐波含量，一般采 12相或24相整流接线方式。 直流牵引变电所间一般不设分区所和开闭所。
5.降压变电所 作用：为车站与线路区间的动力、照明负荷和通信信 号电源供电而设置的。
第三章 牵引网
§4.3 接触轨式接触网 一、基本构成： 接触轨(Conductor rail)是沿电牵引线路敷设的与走行轨 道平行的附加轨，故又称第三轨。 第三轨主要由接触轨、绝缘子、端部弯头、防爬器、 防护器、防护罩和隔离开关等组成。 (1)接触轨通常设在列车前进方向的左侧。我国目前采 用的接触轨为50kg/m高导电率低碳钢钢轨。 (2)绝缘子通常采用额定电压3KV的瓷质绝缘子。 (3)端部弯头设置在接触轨断口的端部，便于车辆受流 器能平滑顺利地过渡。为避免因温度变化及受流器作用时 引起接触轨窄动，在每一段接触轨中部均设置有防爬器。
架空接触网与第三轨对比简表
序 号 方案 项目
技术水平及投 资 架空接触网 第三轨
1 安全性 2
对人身安全不存在危险影响 不利于疏散，易出事 达世界先进水平，银铜合金 技术水平低 电车线 量大，但不影响工务维修 供电质量高，电能损耗小 较小 隧道净空大 取流平稳，电磁干扰小 地面线路无须封闭 量小，但对工务维修 有影响 损耗大 约大50% 净空小 取流不平稳，干扰大 地面线路必须封闭
35KV 电源进线1 单母线不分段 Y Y
Δ
35KV 电源进线2
35KV Y
三绕组 变压器
Y
Δ
二次绕组和整流 器组成多相整流
负母线
+1500V正母线
上行与下行 回 回流线 与走行轨相连 接触网馈线 流 (左侧区间) 线
上行与下行 接触网馈线 (右侧区间)
4.牵引、降压混合变电所 作用：从主变电所获得电能， 经过降压和整流变成动车牵引所 需要的直流电1500V。另外还调 车2台动力变压器经降压后供给 低压配电用。 即在有牵引变电所和降压变 电所的站点合并建成一座牵引降 压混合变电所。
§5.1 概述 一般认为，航空的合理飞行速度应大于500km/h，汽车 的最高合理速度应小于250km/h，而目前的常规火车的运行 速度将在400km/h以内。因为，火车是靠旋转的车轮和轨道 的摩擦力行驶的。车轮转动的越快，摩擦力相应地就减少， 从而使车速受到限制。火车只要在轨道上用轮子行驶，时 速在力学理论上就很难超过400km/h，即认为400km/h以上 时，普通车轮已失去摩擦力，不能产生推力。而现在的发 展需求是高速，城内交通30min以内，城市间应在3小时以 内。要想研制出400km/h以上时速的高速列车，就必须使列 车车辆悬浮起来行驶。
(2) 刚性悬挂方式 刚性悬挂主要由以下几部分组成 ◆ 铝合金汇流排和接触线 ◆绝缘和悬挂装置
将传统断面的接触导线夹装在铝合金汇流排上，再悬挂 于轨道上方给列车传输电能的装置称为刚性悬挂。
2. 两种悬挂方式的综合比较
序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 项目 可靠性 运营维护 精度要求 允许车速 导线磨耗 隧道净空要求 对制造设备要求 投资 国内外使用情况 施工 国产化 其它 刚性悬挂 较可靠，几乎无断线事故 维修调整工作量较少，费用较低 调整精度要求高 ≤100Km/h满足地铁要求 导线磨耗较大 要求隧道空间相对柔性略小 国内现有设备需改造 投资相对柔性悬挂高5%～30% 日、韩、法，运营效果较好 专用施工工具需进口 零部件种类少，工作量较小 根据车辆取流情况，接触线与受电 弓应相匹配。刚柔过渡应处理好 柔性悬挂 存在断线事故隐患 工作量较多，费用多 要求低 允许高速 导线磨耗较小 300mm～400mm 均为一般设备 投资较刚性较低 有成熟的设计 施工工具无需进口 零部件多 接触线数量可根据需 要设置。
所谓车辆悬浮就是车辆本身与路面之间没有机械接触， 能做到这一点的，目前只有用直线电机驱动的磁悬浮列车。 磁浮列车改变了传统斩道车辆靠轮轨摩擦力推进的方式， 采用磁力悬浮车体，直线电机驱动技术，使列车在轨道上 浮起滑行，在交通技术发展上是一个重大突破，被誉为21 世纪一种理想的交通工具。 磁浮列车与现有的常规车相比，其突出的优点表现为： (1)速度快，可达500km/h以上，大大缩短一地到另一地之间 的旅行时间。 (2)安全，由于车辆与轨道相互约束，因此没有翻车或脱轨 的危险。 (3)无污染，乘坐舒适，因为采用了非接触式的行车技术， 没有轮轨接触的噪声，旅客感觉不到纵向冲动和震动。