牵引供电系统
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。
牵引供电系统的组成
牵引供电系统的组成
牵引供电系统的组成
牵引供电系统是由若干主要部件组成的，其主要部件包括：
①轨道电源：轨道电源是牵引供电系统的核心，主要包括牵引变压器、小阳极、大阴极和电缆等。
牵引变压器是根据轨道电源的所需电压自动调节牵引电流的装置。
小阳极和大阴极是牵引电源的重要组成部分，它们用于将原有的低压电源转换成高压电源。
电缆则用于将牵引电源供应给牵引设备。
②牵引控制系统：牵引控制系统是指控制牵引电源提供的电力供应的装置，主要包括控制器和变频器等。
控制器是控制牵引电源供电的装置，控制电源的输入和输出，并对牵引电源提供的电压进行反馈。
变频器是将电源的输入频率调节为适合牵引设备运行的频率的装置。
③牵引电动机：牵引电动机是牵引设备的核心部件，可以将电能转换为机械能，从而实现牵引设备的运动。
④供电分系统：供电分系统是由多个电源器组成的，用于将牵引电源供应给牵引电动机，它可以分散牵引电源的输出，有效地分配电力，使牵引设备的安全运行。
⑤控制设备：控制设备是指控制牵引电源的供电、控制牵引电动机的转速和牵引设备的运行方向等装置，主要包括变压器、控制器和变频器等。
⑥其他配件：牵引供电系统的其他主要部件还包括避雷器、轨道
线路保护器、接地装置、红外探测器、安全保护装置等。
牵引供电系统SCADA系统
根据分析结果，追踪和定位问题所在，为后 续的修复和优化提供依据。
测试结果评估与讨论
测试结果评估
根据设计要求和测试标准，对测试结果 进行评估，判断系统是否满足预期目标
。
改进措施提出
针对发现的问题，提出相应的改进措 施和建议，优化系统的设计和实现。
问题总结与分类
对发现的问题进行总结和分类，分析 问题的性质、严重程度和影响范围。
监控与控制
通过监控软件对现场设备进行实时监控，并 根据需要远程控制设备的运行。
04
牵引供电系统SCADA 系统设计
设计目标与原则
实时性
可靠性
确保系统能够实时监测牵引供电系统的状 态，及时响应和处理各种事件。
保证系统在各种恶劣环境下都能稳定运行 ，减少故障发生的概率。
可扩展性
安全性
考虑到未来发展的需要，系统应具有良好 的可扩展性，方便后续升级和改造。
数据处理
对采集的数据进行处理，如滤波、计算、转换等 。
数据传输
将处理后的数据通过通信网络传输到服务器或人 机界面。
控制策略实现
故障定位与隔离
通过实时监测和分析数据，定位故障点并自动或手动隔离故障区 域。
越区供电
在故障情况下，实现越区供电以保证列车的正常运行。
负荷分配与优化
根据实时数据和历史数据，对牵引供电系统的负荷进行分配和优 化，提高系统的运行效率和稳定性。
06
牵引供电系统SCADA 系统测试与验证
测试方案制定
测试目的明确
确保牵引供电系统SCADA系统的功能、性 能和安全性满足设计要求。
测试范围确定
涵盖系统的各个模块和组件，包括硬件、软 件和网络通信等。
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。
说明牵引供电系统的构成及各组成部分的作用
说明牵引供电系统的构成及各组成部分的作用【说明牵引供电系统的构成及各组成部分的作用】
牵引供电系统是铁路客运运输系统的核心组成部分，是实现牵引动力的有效传输的重要组成部分。
牵引供电系统的构成及各组成部分的作用，如下：
1、供电系统：供电系统是指从发电厂输送至车辆上的牵引电力系统，包括铁路电力发电厂、变电站、配电线路以及牵引供电设备。
它的功能是将发电厂发出的电能变换为车辆牵引所需的电动力，再通过供电设备输送到车辆上，以满足牵引动力的需要。
2、变电站：变电站是一种电站，用于将高压电能转换为低压或更低压的电能，从而将高压供电线路上的电力转换为低压供电线路上的电动力，以满足牵引动力的需要。
3、牵引变压器：牵引变压器是用于将高压电场转换为低压牵引电力的装置，它的主要功能是将高压供电线路上的电力转换为牵引设备的运行电压，以满足牵引设备运行时所需要的低压电力。
4、牵引控制设备：牵引控制设备是用于控制牵引设备的运行参数，如点火频率、转速和力度等，以实现稳定牵引及可靠运行的装置。
它将由控制中心控制及指挥，以确保列车正确行驶，并避免发生错误或事故。
5、牵引隔离开关：牵引隔离开关是指从发电厂输出的高压电力通过变电站及牵引变压器输送到车辆上时，必须将车辆的多个供电线路隔离开来，以保证车辆的正常运行。
6、车用过滤器：车用过滤器是指将车辆牵引电力通过变电站和牵引变压器输送到车辆上时，需要连接的一种装置，它的功能是将发电厂发出的电能进行过滤，以确保车辆运行的安全性和可靠性。
以上就是牵引供电系统的构成及其各组成部分的作用，要想保障列车牵引顺利安全，供电系统的各部分必须严格按规定运行，以确保安全可靠。
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。
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。
地铁牵引供电系统原理与组成
地铁牵引供电系统原理与组成地铁，咱们日常出行中不可或缺的小伙伴，不知道你有没有想过，地铁是怎么跑起来的呢？这其中就有一个非常重要的环节，就是牵引供电系统。
嘿，听起来可能有点儿枯燥，但我跟你说，这其实是一个很有趣的故事！今天咱们就来聊聊地铁牵引供电系统的原理与组成，保证让你听得津津有味。
1. 地铁牵引供电系统概述首先，咱们得明白，牵引供电系统就是给地铁提供动力的“发电机”。
可以说，没有它，地铁就像没有电的手机，啥也干不了。
简单来说，它的主要任务就是把电能转化为机械能，让地铁快速穿梭在城市的地下。
1.1 牵引供电系统的组成这个系统其实由好几个部分组成，听起来复杂，但别担心，咱们一点一点来。
首先是“供电设备”，它负责把高压电源转化为适合地铁使用的低压电。
接着，就是“变电站”，它就像个变身的魔法师，把电压变得适合地铁跑。
然后是“接触网”，这是地铁与电力的“亲密接触”，确保电流能顺畅地送到列车上。
最后，还有“牵引电机”，这是列车的动力源泉，直接让地铁跑起来，飞速向前。
1.2 牵引供电系统的工作原理说到工作原理，其实就像是一场默契的舞蹈。
电流从变电站出发，沿着接触网一路奔向列车，像是给列车打了个“鸡血”。
列车上的牵引电机接收到电后，就开始工作，带动列车往前冲。
这过程就好比是你喝了咖啡，瞬间充满了能量，准备迎接新一天的挑战。
2. 牵引供电的电气特性接下来，我们再聊聊牵引供电的电气特性。
这个部分有点儿专业，但其实也没那么难。
总的来说，地铁的牵引供电主要是通过直流电和交流电两种形式来提供动力。
2.1 直流电与交流电的区别直流电就像是你的老朋友，稳定可靠，一直都是同一个方向。
它在地铁初期时被广泛使用，动力强劲，容易控制。
但随着技术的发展，交流电开始走入人们的视野，像个新晋的“网红”。
交流电的优点在于能够传输更远的距离，减少能量损耗，简直是为地铁的发展开辟了新天地。
2.2 功率因数的重要性此外，功率因数也是一个必须得提的概念。
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。
高速铁路牵引供电系统精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版高速铁路牵引供电系统1.牵引变电所牵引变电所是电气化铁路的心脏，其作用是将110 kV（220 kV）三相交流电变换成27.5 kV（或55 kV）单相工频交流电，并供给电力牵引网和电力机车。
此外，有少数牵引变电所还需担负10 kV动力负荷。
所以，牵引变电所具有3个主要功能：接受三相电能，降压分配电能，减相以单相馈出供给牵引网。
2.分区亭在电气化铁路上，为了提高运行的可靠性，增加供电工作的灵活性，在相邻变电所供电的相邻两供电分区的分界处常用分相绝缘器断开，若在断开处设置开关设备和相应的配电装置，则组成分区亭。
在复线电气化区段，分区亭的主要功能如下：（1）使同一供电臂上的上、下行接触网并联工作或单独工作。
当并联工作时，分区亭内的断路器闭合以提高接触网的末端电压；当单独工作时，断路器打开。
（2）当同一供电臂上的上、下行接触网（并联工作）发生短路事故时，由牵引变电所相应的馈线断路器和分区亭中的断路器配合动作，切除事故区段，缩小事故范围；非事故区段仍可正常供电。
（3）当某牵引变电所全所停电时，可闭合分区亭中的越区隔离开关，由相邻牵引变电所向停电牵引变电所进行越区供电。
总之，分区亭的作用是：对单线牵引网，使两相邻供电臂单独工作或实现越区供电；对双线牵引网，使上、下行接触网并联，提高末端电压，缩小事故范围和实行必要时的越区供电。
3.开闭所当远离牵引变电所的枢纽站、电力机务段等大宗负荷需要多条馈电线向这些接触网分组供电时，一般采用建立开闭所的办法来解决。
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。
开闭所一般有两条进线，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、供电的灵活运行，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。
开闭所的作用是增加馈线数目，将主线接触网与分支接触网分开，缩小事故范围，提高供电可靠性，保证枢纽站、站场装卸作业和接触网分组检修的灵活性和安全性；降低牵引变电所的复杂程度，还可实现上、下行扭接，保证在事故情况下供电，正常情况下扭接有利于改善牵引网电压水平，降低电能损失。
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。
牵引供电系统简介
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。
图 2.4 AT 供电方式
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。
牵引供电绪论
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。
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。
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。
牵引供电系统保护基本原理全
➢动作时限
t' 0s
没有人为延时，只考虑继电 保护固有动作时间
16
❖保护范围校验
最大运行方式下三相短路时保护范围最大，最小运行 方式下两相短路时保护范围最小。
最小运行方式下两相 短路时的保护范围
Lb%L Lm AiB n100%(15%~20% )
线路全长
ห้องสมุดไป่ตู้17
❖ 电流速断保护的评价
➢ 优点：简单可靠，动作迅速 ➢ 缺点：
jX
Zset
ZK
k
R
jX
1 2 Z set
o
Zset
1 Z K 2 Z set
ZK R
全阻抗继电器
方向阻抗继电器
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方向阻抗继电器的死区及消除死区的方法
当在保护安装地点正方向出口处发生相间短路时,故 障环路的故障电压将降低为零,此时任何具有方向性 的阻抗继电器将因加入的电压为零而不动作,从而出 现保护装置的死区。 为减少和消除死区，可采用以下方法： ➢ 记忆回路 ➢ 装设辅助保护（主要为电流速断保护）
◆相控整流电力机车负荷电流中含有丰富的奇次谐波 分量（三次谐波为最多），而牵引网短路电流接近于 正弦波，因此可利用三次谐波的含量区分正常工作与 故障状态； ◆电力机车通过电分相或空载投入AT，牵引网产生 的励磁涌流接近故障电流，但其中含有较高的二次谐 波分量，因此可利用二次谐波区分励磁涌流和故障电 流。
保护2 电流速断
保护1 电流速断
A
B
C
D
2
1
t
t' 2
t '' 2
t '' 1
t
t ' t
1
l
铁路牵引供电系统基础知识
全并联AT供电方式主接线图
25
全并联AT供电方式特点
全并联AT供电方式与不并联的AT供电方式相比，减小牵引网单位长度阻抗，减少电压损 失和增强供电能力。在相同的负载条件下，可以减少牵引网电力损失大约10％。同时， 由于在每一AT站都进行了并联，负荷电流在上下行牵引网进行了均分，使得线路运行更 加均衡，大大提高了供电的可靠性和带负载能力及减少对周围通讯的干扰。
7
8
接触网
附支定支接 加柱位持触 悬和装装悬 挂基置置挂
础
9
10
AT供电接触网结器（电分段）：分为纵向电分段和横向电分段，前者用线路接触网上，后者用于 站场各条接触网之间。通过其上的隔离开关将有关接触网进行电气连通或断开，以保证供 电的可靠性、灵活性和缩小停电范围等。
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。
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AT供电方式
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AT供电方式牵引网的构成
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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。
12
接触网分相绝缘器
牵引供电系统
适用：工矿企业、城市地上交通和地铁供电， 由于相对距离较近，对供电电压的安全性却要求 较高，所以采用电压较低的直流制供电更有优越 性。矿山运输的直流电电压为1500V，城市电车 为650~800V，地铁为720~820V。 2）低频单相交流制 即牵引网供电电流为低频单相交流的电力牵引 2 16 Hz，牵引电压为15KV或 电流制。电流频率为 3 11KV。 优点：导线截面减小，送电距离也可相应地提 高到50~70Km；电力机车上采用交流整流子式牵 引电动机，容易变压。且低频整流相对容易， 电抗也小。
4）标幺值 ●发电机 ●变压器
X d
''
S 100 S X T % Sd X T 100 SN Xd%
d N
''
取100MVA
●输电线（接触网） 2.短路容量
X X
S U
按表1.4 取
d 2 d
牵引供电计算和设计所需要的短路容量，主要 指电力系统在牵引变电所进线点（通常称为负载 点）短路时的短路容量。
Байду номын сангаас
3.牵引变电所一次侧的供电方式
1）一边供电：牵引变电所的电能由电力系统中 一个方向的发电厂送来。
国家规定，电气化铁道为一级负荷，牵引变电 所必须由两路输电线供电，而且每路输电线要有 各自的杆塔和走线。
2）两边供电：牵引变电所的电能由电力系统中 两个方向的发电厂送来。
3）环形供电：是指若干个发电厂、地区变电站 通过高压输电线路连接成环形的电力系统，牵引 变电所处于环形电力系统的一个环路之中。 牵引变电所一次侧供电方式，决定于电气化铁 路所经过的地区电力系统的具体情况。两边供电 或环形供电比一边供电的可靠性更高，且有更好 的供电质量（频率稳定、电压波动幅度较小）。 因此，牵引变电所一次侧供电方式，应尽可能采 用两边供电和环形供电。
简述电气化铁道牵引供电系统的组成。
电气化铁道牵引供电系统是铁路运输系统中不可或缺的组成部分，其主要功能是为铁路牵引动力提供电能。
该系统的组成主要包括接触网、供电系统、牵引供电设备等几个方面。
1.接触网：接触网是电气化铁道牵引供电系统中最重要的部分之一。
它由电气化铁道沿线的两根悬挂在架空的导线组成，这两根导线之间对应着电气化铁道的两条轨道。
在接触网系统中，导线与运行中的列车之间通过受电弓来实现电能的传输。
受电弓是列车上的一个导电接触器，它与接触网的导线之间形成一个电气连接，从而实现了列车对接触网的电能获取。
2.供电系统：供电系统是电气化铁道牵引供电系统的另一个关键组成部分。
它主要负责为接触网系统提供稳定的电能。
供电系统一般由发电站、变电站和电缆线路等部分组成。
发电站负责发电，将电能送至变电站。
变电站将来自发电站的高压交流电能转化为适合接触网使用的额定电压，然后通过电缆线路输送至各个区段的接触全球信息站。
3.牵引供电设备：除了接触网和供电系统，电气化铁道牵引供电系统还包括了一些专门的牵引供电设备。
这些设备包括牵引变流器、牵引电动机、牵引逆变器等。
牵引变流器是用来将接触全球信息站的交流电能转化为适合牵引驱动装置使用的直流电能的设备。
牵引电动机则是用来提供列车牵引动力的设备，它将电能转化为机械能，从而推动列车行驶。
牵引逆变器则是将列车上的电能转化为适合送回接触网的电能的设备，它可以实现对列车制动时的能量回馈。
在电气化铁道牵引供电系统中，这些不同的组成部分相互配合，共同保障了铁路运输的电能供应和牵引动力输出。
通过接触网、供电系统和牵引供电设备的协同作用，电气化铁道牵引供电系统为铁路运输提供了高效、稳定的电能支持，为铁路运输的安全、高速、高效发挥了重要作用。
电气化铁道的牵引供电系统是现代铁路运输中不可或缺的一部分，它的完备与否直接影响着铁路运输的安全性、可靠性和效率。
接触网、供电系统和牵引供电设备是构成电气化铁道牵引供电系统的关键要素，下面将就这些要素做进一步的深入扩写。
牵引供电系统继电保护原理
测量元件
用于检测被保护设备的故障或异常状态，输出相应的电气量。
逻辑元件
根据测量元件的输出结果，按照一定的逻辑关系判断是否发生故障 或异常，并输出相应的动作信号。
执行元件
根据逻辑元件输出的动作信号，执行相应的断路器跳闸或信号报警 等操作。
继电保护的配置原则
01
02
03
04
可靠性
继电保护装置应能够可靠地检 测和隔离故障元件，避免误动
灵敏度要求
继电保护装置应具备足够的灵敏度， 能够快速、准确地检测到故障信号。
选择性要求
继电保护装置应具备一定的选择性， 优先切除距离故障点最近的断路器， 缩小故障影响范围。
继电保护的优化策略
配置优化
通信优化
合理配置继电保护装置，提高系统的 整体保护效果。
加强继电保护装置之间的通信联系， 确保信息传输的准确性和稳定性。
总结词
牵引变压器是牵引供电系统中的重要设备，其继电保护对于保障牵引供电系统 的正常运行至关重要。
详细描述
牵引变压器的继电保护主要包括过电流保护、电流速断保护、过负荷保护以及 瓦斯保护等。这些保护措施可以有效防止牵引变压器在运行过程中发生短路、 过载等故障，从而保障牵引供电系统的稳定性和可靠性。
输电线路的继电保护
总结词
输电线路是牵引供电系统的重要组成部分，其继电保护对于 保障牵引供电系统的安全性和稳定性具有重要意义。
详细描述
输电线路的继电保护主要包括距离保护、电流保护、方向保 护以及差动保护等。这些保护措施可以有效检测输电线路的 故障，并及时切除故障线路，从而避免故障扩大，保障牵引 供电系统的正常运行。
牵引网与辅助设备的继电保护
智能决策与控制
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。
高铁变电所牵引供电系统认知—牵引供电系统的构成
学 校：
牵引供电系统的构成
牵引供 电系统 示意图
电力牵引是以电能为动力能源，其牵引动力是电力机车。电力机车是一种非自给性机车，必需在电气 化铁道沿线设置一套完善的、不间断的向电力机车供电的设备。由这种设备构成的供电系统叫做牵引供电 系统。牵引供电系统由牵引变电所和牵引网构成，作用是接受电力系统的三相高压电能，经降压、分相后 通过牵引网向电力机车供电。牵引供电系统的构成可用牵引供电系统示意图说明。
Hale Waihona Puke 牵引供电系统的构成电气化铁路牵引供电系统
心脏
牵引变电所
电分相
回流线
列车
牵引变电所 动 脉
接触网 电分相
钢轨
牵引供电系统的构成
1.牵引变电所
牵引变电所沿电气化铁道沿线分布，每一个牵引变电 所负责两侧接触网的供电。
牵引变电所的左、右两侧接触网称为供电臂或供电分 区，一个供电臂的长度对应于线路的区间数约为1～5个。 牵引变电所的作用是降压和分相，它将电力系统的三相高 压电转换成两个单相电，通过馈电线分别供给两侧的接触 网。
牵引网
牵引网由馈电线、接触网、钢轨与地、回流线等组成。
牵引供电系统的构成
3.牵引供电系统的其它供电设备
牵引供电系统其他设施和设备有（1）分区亭（2）开闭所（3）A T所 （1）分区亭可以使单线区段相邻牵引变电所的相邻两接触网实行 单边供电或双边供电，也可使复线区段牵引变电所的上、下行接触 网实行分开供电或并联供电 （2）开闭所内不进行电压变换，只扩大馈线回路数，并通过开关 设备实现电路的开闭，相当于配电所。 （3）牵引供电系统采用AT供电方式时，除牵引变电所、分区亭 和开闭所外，在牵引网上还需有放置自耦变压器（AT）的场所， 即AT所。
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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110kV
C1
C2
C3
B1
B2
A1
B3 35kV
A2
A3
(2)两边供电：就是牵引变电所的电能由电力系统中 两个方向的发电厂送来。
D1 D2
C B
G
G
A1
A2
(3)环形供电：若干个发电厂、地方变电所通过高压输电线连 接成环形的电力系统，牵引变电所处于环形电力系统的一 段环路之中。
a1，x2分别为a相和b相。
•
也可以接成反V（V，V-６）即a１与x２连接
成为c即反Ｖ的顶点，x1，a2分别为a相和b相。
• 优缺点：
三相V/V结线的牵引变电所不但保持了 单相V/V结线牵引变电所的所有优点，而且 完全克服了单相V/V结线牵引变电所的缺点。 最可取的是解决了单相V/V结线牵引变电所 不便于采用固定备用及自动投入的问题。 同时2台变压器的容量可以相等也可以不等； 副边电压可以相等也可以不等，这样大大 提高了供电的灵活性。
D1 D2
C B
G
G
A1
A2
三、牵引供电系统的构成方式 (1)牵引供电系统向接触网的供电方式
Ⅰ、单线区段 ①一边供电 ②两边供电
Ⅱ、双线区段 ①同相一边并联供电 ②同相一边分开供电 ③双边纽结供电
(2)牵引供电系统向电力机车的供电方式
• 直接供电方式(DF) Direct feed • 带回流线的直接供电方式(DN供电方式) • 自耦变压器供电方式(AT供电方式) Auto-Transformer • 吸流变压器供电方式(BT供电方式) Booster-Transformer • 同轴电力电缆供电方式（CC） Coaxial cable
3
1
*
Ib
3
(b )
1
*
Ia
2* Ib
33
(c)
*
Ib
（2）当只有Ia流通时，
ca绕组中的电流为
，
而ca23 与I&a a13 bI&绕a 组电流为
(A )
(C )
*
Ia
2
*
Ia
3
(a)
1
*
Ia
3
1
*
Ib
3
(B )
1* Ib
3
(b )
1* Ia
2
*
Ib
33
(c)
（3）同时流通时，各绕 组电流应叠加处理。
•
•
I A I AB
1
•
I ab
•
U ab
KT
•
•
•
I B ( I AB I BC )
1
•
•
( I ab I bc )
KT
•
•
I C I BC
1
•
I bc
KT
Ib
I
2 ab
I
2 bc
2
I
ab I
bc co s ,
•
•
I AB
IB •
I BC
•
IC
由此，先画次边，后画原边，可作出展开图。
(4)画成“
，
”形式
(B) (A)
(C) *
(a)
(B) (b)
(C) *
(b)
(A) (a)
*
*
(c)
(c)
图1
图2
如约定次边绕组的(a)端子放在图左边，(b)端子放在 图右边，则得展开图(图1),反之则得展开图(图2)
2.电压、电流相量的规格化定向 在牵引供电系统分析中，对所有牵引变压器均采用规格化
下标确定原则：
(1)电流、电压相量的下标表示其实际相别，与绕组端子 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。
A B C
•
IA
L
b
•
IB
•
•
UB
IC
-
•
UC
+
•
UA
*
•
- U c +
•
• Ic •
• Ib I a U b
•
U a
La
*
A B C
•
I C
U
a
•
IA
•
•
UA
（1）结线
（2）原理与特点 原边（高压侧）：接电网的AB（BC、CA） 次边（牵引侧）：一端接钢轨，另一端接供电臂
优点： 主接线结构简单 ; 设备少 ;占地面积小，投资较少; 容量利用率（额定输出容量与变 压器的额定容量之比）为100%； 缺点： 不能实现对接触网的双边供电, 副边不能提供三相电源; 对电力系统的不对称性
IB
-
•
U
B
+
•
UC
*
•
- U b +
•
• I b •
• I a I c U a
•
U c
UC
*
３、供电臂电流与绕组电流关系
(A )
(B ) (C )
（1）当只有Ib流通时，
bc绕组中的电流为
，
而ca23 与I&ba13 bI&绕b 组电流为
*
Ia
2* Ia
3
(a)
1* Ia
3
1* Ib
•
I bc
•
U bc
(2) 额定利用率 当Iab=Ibc=Ie时， 额定输出容量：
S=IabUe+IbcUe=2UeIe 额定容量：
S=2UeIe 所以，K=100% (3) 跨相供电
当一台变压器因故停电时，另一台变压器 必须跨相供电，即兼供左右两边供电分区的 牵引网。
• 3、三相 V,v牵引变压器结线
原边：以开口三角形的形式实现获取两相电能（AＢ、BC）两高压绕组有公用端子； 故构成了原边的V接。
次边：各取一端连接于牵引母线a相和b相，各自的另一端联结成 公共端接至钢轨构成了副边的V接；
不对称性分析结论：虽然其变压器的三端都是联向三相电力系统，即使在两牵 引供电臂电流相等的情况下，三相系统的电流也不是对称的，仍然会影响三相 电力系统的对称运行。
2、电力机车 electric locomotive
3、电力牵引系统组成原理图 G 电力系统(发电厂）
输电线
牵引变电所 电力牵引系统
馈电线
接触网
回流线 钢轨、地
电力机车
§1-4直流牵引供电系统概述
Ⓘ 基本结构
输电线路
发
升压
电
变压器
厂 主降压变电站
升压
发
变压器
电
厂
直流牵引变电所
馈线
回 流 线
接触网 走行轨道
（负序）影响 最严重（不对称系数为1）;
（3）应用 纯单相结线主要适合于电力系统容量较大，地方电力网发达的地区。我国的哈-大线
（哈尔滨--大连）全部采用纯单相结线，牵引变电所接入容量较大的220KV电力网。
2、开口三角形(单相V/V结线)牵引变压器结线
（1）结线 （2）原理与特点
单相变电所的一种变形；
(3)牵引变电所主变压器的主结线型式
• YN,d11三相接线—广泛应用于DF和BT方式 • 单相V,V接线 • 斯科特(Scott)—广泛应用于AT方式 • 阻抗匹配平衡变压器接线 • 非阻抗匹配平衡变压器接线
§1-6 牵引变电所
一、牵引变电所的分类
1、按牵引变压器的结线形式分类 ①纯单相结线；②单相V,v结线; ③三相V,v结线； ④三相YN,D11结线；⑤斯柯特结线；⑥ YN , 阻抗
§1-3 交流电力牵引系统概述
电力牵引系统 electric traction system ：
1、电力牵引供电系统 electric traction supply system — 保证实现电力牵引方式且能够安全可靠的、不间断
工作的电力供应系统 （1）牵引变电所 traction substation （2）牵引网 traction network ①馈电线 feeder line ②接触网 overhead contact line ③钢轨及回流线 rail, negative feeder
第一章 电力牵引供电系统
参考教材
谭秀炳 主编， <<交流电气化铁道牵引供电系统>>
西南交通大学出版社
华东交通大学 电气与电子工程学院 罗杰
§1-1 电力系统术语
电力系统: (Power System)
生产、输送、分配、消费电能的发电机、 变压器、电力线路、各种用电设备联系在 一起组成的统一体。
1、电力系统：生产、输送、分配与消费电能的系 统。包括：发电机、电力网和用电设备组成。
或者表示为：
电力 地铁
G
电力系统(发电厂）
输电线
主（降压）变电站
回流线
直流牵引变电所
馈电线
接触网
走行轨
电动车辆
§1-5 电力系统与电力牵引供电系统
一、构成
1.电力系统—是一个包括发电厂、输电(线)、变电、配机
升压 变压器 TM
输电线路 L
降压 变压器 TM
• （1）结线
• （2）原理与特点
•
高压绕组引出3个端子A，B，C接三相电源，
同单相V/V结线一样，第一个高压绕组的尾端X1与
第二个绕组的首端A2构成原边的V接，顶点为C。
•
副边绕组的四个端子a1,x1,a2,x2全部引出在
油箱的外部，根据牵引供电的要求，可以接成正V
（V，V-12）即a2与x1连接成为c即正Ｖ的顶点，