电力牵引供电系统

• 复线全并联供电方式 SS—牵引变电所
上、下行异相供电方式
• 以牵引变电所不同相牵引母线供不同行车 方向牵引网的一种供电方式
一、结构组成
• 牵引变电所的主要电力设备是单机容量为10000 千伏安以上的降压变压器,称主变压器或牵引变压 器。工矿和城市交通大多采用直流电力牵引，故 直流牵引变电所里除降压变压器外，还有把交流 电变成直流电的半导体整流器。此外，各类牵引 变电所中还有用来接通和开断电力电路的主断路 器、为了检修和安全用的隔离开关，以及为了自 动、远动控制和保护用的自动控制系统和断电保 护系统。
③三相-两相牵引变电所：
• 变压器原边绕组接成T形，与三相高压母线 连接；副边为两相连接，共享端接轨道， 另两端分别接供电分区,由于两者相位差 90°，两分区也需隔开。这种形式的牵引 变电所一定程度上克服了三相和单相牵引 变电所的缺点。中国早期的牵引变电所大 多采用三相牵引变电所，从80年代起出现 采用三相－两相牵引变电所。
变压器供电方式。
• 图5 AT供电方式原理图 T—接触网；R—钢轨；F—正馈线； SS—牵引变电所；AT—自耦变压器。
单边供电方式
• 牵引变电所从一侧单方向向牵引网供电的 方式。
• 复线时，上、下行牵引网可以由同相牵引 母线供电，也可以由不同相牵引母线供电。
• 单边供电示意图 SS—牵引变电所。
• 采用1～2台单相变压器。用一台单相变压 器时，副边绕组的一端接轨道，另一端同 时供给左右两侧的供电分区接触网。为了 检修方便，两供电分区采用相关分段加以 隔离。若用两台单相变压器时，其原边绕 组分别接到高压三相母线中两对不同的母 线上，使三相负载平衡；两个副边绕组按V 形接线,公共点接轨道,其馀两端分别向两侧 的分区供电,并用相关分段。单相变电所的 优点是变压器容量利用较充分。但地区负 荷需专用变压器；简单的单相接线，还影 响三相系统的平衡。
• 图1 牵引网分区供电示意图 T—接触网；R—钢轨；SS—牵引变电所；C—电 分段；
FC—电分相；O—回流线。
• 牵引网的一个重要技术参数是网络的 单位阻抗。它对牵引供电系统多项技 术经济指标包括电压损失、电能损失、 变电所间距和电气化铁路运营成本等 都有重要影响。
• 牵引网供电方式网络结构形式可分为：直 接供电方式、吸流变压器（BT）供电方式、 自耦变压器（AT）供电方式和同轴电缆 （CC）供电方式等。
二、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。
①百度文库相牵引变电所:
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
• 单侧供电 由一个地区变电所给数个牵引 变电所供电，为保证供电可靠性，应采用 双路或同杆双回输电线，并由地区变电所 的不同母线或不同母线分段上引入牵引变 电所，方式有二，见图4。单侧供电方式的 可靠性一般比双侧供电和环形供电方式要 差些，投资比环形供电方式和单路输电线 双侧供电方式少些。当单侧输电线较长时， 为缩小故障范围，可选择适量位置的牵引 变电所进线处进行分段，称该处为支柱牵 引变电所。
电力牵引供电系统
• 电力牵引供电系统（power supply system of electric traction） 从高压电力系统或专用电源经变换供给铁路电 力机车及其辅助设备用电的电力网络。按电流制把它分为 交流制和直流制两大类。20世纪50年代后，大多数都采用 交流制，中国均为交流制。图1是交流电力牵引供电系统 示意图。它取电于电力系统（公用电网），由牵引变电所 和牵引网组成。牵引网实行单相供电，由馈电线（简称馈 线）、接触网、（电力机车）、轨道电路及回流线等组成。 为使电能有效、可靠地供给电力机车，牵引网上还安装有 分相绝缘器、分段绝缘器等设备，供电系统中还设有分区 所、开闭所等。中国规定牵引网额定电压为25kV，额定 频率:50HZ.
• 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)
•
如果分区厅两侧的某一区段接触网发生短路
故障，可由供电的牵引变电所馈电线断路器及分
区亭断路器，在继电保护的作用下自动跳闸，将
双边供电方式
• 牵引网由相邻两牵引变电所从两端同时供 电的方式。
• 图（a）是单线双边供电方式；（b）是双 线双边供电方式。
• 在相邻两牵引变电所中间设分区所，可根 据需要实现牵引网供电方式的转换。在双 边供电牵引网发生短路故障时，分区所断 路器可自动跳闸，使事故范围限制在一个 供电分区内。
• 双边供电示意图 SS—牵引变电所；a—a 相母线；SP—分 区所
• 图2 直接供电方式原理结线 SS—牵引变电所；T—接触网；R—钢轨； IR—轨回流； I—牵引电流；Ie—地中回流。
吸流变压器（BT）供电方式
• 一种可显著降低交流牵引网对平行接近架空通信 线路危险电压和杂音干扰电动势的供电方式。图3 为这种供电方式的原理结线。在牵引网中串联接 入一定数量变比为1:1的吸流变压器，其一次绕组 串联接入接触网中，二次绕组则串联接在专门架 设的“回流线”中，在两相邻吸流变压器间，将 回流线与钢轨作一次并联连接，在回流线的首、 未两端也分别与钢轨连通。借助吸流变压器一、 二次绕组间的互感作用，将直接供电方式时流经 钢轨和大地的回流全部吸入回流线中，使接触网 和回流线的电流达到完全平衡，减轻了对通信线 的电磁感应影响，参见吸流变压器供电方式。
• 图3 BT供电方式原理结线图 H—回流线；T—接触网；R—钢轨； SS—牵引变电所；BT—吸流变压器。
自耦变压器（AT）供电方式
• 牵引网以2×25 kV电压供电，并在网内分散设置 自耦变压器降压至25 kV供电力牵引用。图5是AT 供电方式原理线圈。与接触网同杆架设一条对地 电压为25kV但相位与接触网电压反相的“正馈 线”，构成2×25 kV馈电系统。自耦变压器变比 为2:1，其一次绕组接在接触网与正馈线之间，而 中性点则接至钢轨。在接触网与钢轨和正馈线与 钢轨间形成25 kV电压可供电力牵引用电。这种方 式可在不提高牵引网绝缘水平的条件下将馈电电 压提高一倍，可成倍提高牵引网的供电能力，扩 展牵引变电所间距，牵引供电名项技术指标十分 优越，特别适用于高速和重载电气化铁路，参见自耦
AT所
• 牵引网采用AT供电方式时，在铁路沿线每 隔10km左右设置一台自耦变压器AT，该设 置处所称做AT
牵引网的供电方式
• 牵引网供电方式（power supply schemes of traction network） 牵引网网络结构形式和供电电 源连接方式的总称。电气化铁路牵引网是由分布 在铁路沿线各牵引变电所分区供电的。图1是一般 牵引网分区供电示意图。整个牵引网被分割成若 干供电分区，每个牵引变电所负责向该所两侧的 供电分区供电。当相邻两供电分区的供电电压相 位相同时，可采用“电分段”分段（不带中性嵌 入段），当电压相位不同时则需用带中性嵌入段 的“电分相”分段。
• 在非牵引的情况下，轨道作为列车的导轨 和行车信号之用。在电牵引的情况下，轨 道还起到导通牵引回归电流的作用，是电 路的组成部分。因此，电气化铁道的钢轨 应具有通畅的导电性能。
回流线
• 回流线是与接触网同杆架设的、将轨道中 的牵引负荷电流回输到牵引变电所的架空 输电线。
• 牵引供电回路是：牵引变电所 馈电线 接触网 电力机车 钢轨和大地 回流线 牵引变电所.
故障段接触网切除，而非故障段的接触网仍照常 工作，从而使事故范围缩小一半。
开闭所 （SSP）
• 所谓开闭所，是指不进行电压变换而用开 关设备实现电路开闭的配电所，一般有两 条进线，然后多路馈出向枢纽站场接触网 各分段供电。 进线和出线均经过断路器， 以实现接触网各分段停、供电灵活运行的 目的。又由于断路器对接触网短路故障进 行保护，从而可以缩小事故停电范围。
• 如果按牵引网供电电源分类，则有单边 供电，双边供电，复线上、下行环状供电， 上、下行全并联供电，纽结供电和上下行 不同相供电等方式。
直接供电方式
• 对牵引回流归路不作特别控制，任其自由流经钢 轨和大地的一种牵引网供电方式。由于钢轨和大 地间没有良好的绝缘，由钢轨泄入地中的回流分 量较大，造成接触网和钢轨电流不均衡，对铁路 沿线平行接近的架空通信线产生较大的电磁感应 干捞（参见直接供电方式）。直接供电方式原理 结线见图2。加到接触网上的电压可以是牵引变电 所牵引母线的一相，也可以是经单一三相平衡转 换后的统一单相电压（参见同相供电方式）。
外部供电方式
电力系统与牵引变电所的电气联结方式。它 取决于牵引负荷的用电等级和电力系统的分布 情况。牵引变电所与电力系统的产权分界点在 牵引变电所一次侧进线的门形架处，中国规定 电力牵引为一级负荷，牵引变电所应有两路电 源供电；当任一路故障时，另一路应能正常供 电，其中两路电源可来自不同的地区变电所或 同一地区变电所的不同母线或母线分段，以保 证一级负荷的供电可靠性。外部供电方式主要
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。
• 变压器原边绕组通常为星形连接，副边绕 组为三角形连接。三角形的一个连接点接 铁路行车轨道，另两个连接点分别接牵引 变电所左右两侧的供电分区接触网。由于 两侧相位差60°,需要分段。这种牵引变电 所的优点是变压器副边保持三相，可供变 电所本身和地方的三相用电；缺点是变压 器的容量未能充分利用。
②单相牵引变电所 :
• 放射式供电 当各牵引变电所离开电源差不 多等距并且比单侧供电更经济时，可采用 放射供电方式，见图5。
牵引供电系统主要组成部分与功用
高压架空输电线路
• 电力部门用110KV的高压输电先将电能送入 牵引变电所
牵引变电所
• 电力牵引的专用变电所。牵引变电所把区域电力系统送来 的电能，根据电力牵引对电流和电压的不同要求，转变为 适用于电力牵引的电能，然後分别送到沿铁路线上空架设 的接触网，为电力机车供电，或者送到地下铁道等城市交 通所需的供电系统，为地铁电动车辆或电车供电。一条电 气化铁路沿线设有多个牵引变电所，相邻变电所间的距离 约为40～50公里。在长的电气化铁路中，为了把高压输电 线分段以缩小故障范围,一般每隔200～250公里还设有支 柱牵引变电所,它除了完成一般变电所的功能外，还把高 压电网送来的电能，通过它的母线和输电线分配给其他中 间变电所。
有下述主要几种。 环形供电 见图2，为电力系统将牵引变电所 联成环形网，优点是供电可靠性好，当任一输 电线或电源故障时都不影响牵引变电所的正常 供电。但因牵引变电所一次侧进出线多及开关
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。