哈大电气化铁路牵引供电系统情况介绍
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。
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）。
关于电气化铁路牵引供电系统的分析
关于电气化铁路牵引供电系统的分析摘要：改革开放以后，经济得到了飞速的发展。
与此同时电气化铁路牵引作用非常明显。
电气化铁路牵引具有一个庞大的供电系统。
电气化铁路的发展非常迅速，导致供电系统出现了一些问题：电容效应，短路不对称，甩负荷现象严重。
各大领域对电气化铁路牵引供电系统进行了详细的分析。
本文开始向读者解释了何为牵引供电系统，其存在的意义和价值，并强调了该系统对于全局网络的重要性，之后以一种成熟稳定的故障分析模式为切入点，逐条分析阐述了可以提升牵引供电系统可靠性的各项建议。
关键词：电气化铁路；牵引供电系统；牵引变电所；牵引网；可靠性。
前言：近年来越来越注重铁路系统的发展，其中电气化铁路的发展更是一股新潮，20世纪末21世纪初60、70年代伴随着新中国第一条电气化铁路宝成铁路的建成正式通车而开创了一个崭新的铁路时代。
众所周知，人民群众的日常生活与铁路的发展息息相关，能够建设一条好的铁路网络化的供电系统是不可或缺的。
这意味着电气化铁路应该有更深远的发展意义，它所包含的电气化供电系统除了靠相关电器力量方面的一些性能需求，其中最主要的是电力机车牵引性能，而且当今社会还应该实现的是网络一体化供电系统，但是在使用这一系统的同时要平衡公共电网的稳定运行，不能状况频发。
一、电气化铁路概述（一）电气化铁路牵引供电原理与传统铁路不同，电气化铁路运行的动力不是自带能源机车，而是需要牵引供电系统送电以提供动力。
铁路沿线有若干个牵引变电所，三相高压电源经牵引所降压变压器降压至27.5kV，再通过牵引网向电力机车供电，牵引变电所采用双线双变供电以保证供电的可靠性，两路供电互为热备用。
电力机车一般为25kV单相工频交流电压，运行在接触网接触线与钢轨之间。
电气化铁路的牵引变压器一般为单相，从电网两相受电。
牵引供电系统一次侧包括牵引变电所及接触网。
每个牵引变电所有两个单独的供电臂，当牵引变电所停电时，两接触网臂便可采取越区供电的方式向相邻牵引变电所供电。
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。
电气化铁路牵引供电系统设计与分析
电气化铁路牵引供电系统设计与分析电气化铁路牵引供电系统是现代火车运输中不可或缺的关键部分。
它为电力机车或电动列车提供所需的功率，并确保它们在铁路线上平稳高效地运行。
本文将对电气化铁路牵引供电系统的设计与分析进行探讨，包括系统架构、供电方式以及系统性能等方面。
首先，我们需要了解电气化铁路牵引供电系统的基本架构。
该系统主要由接触网、接触装置、牵引变电所和牵引变流所等组成。
接触网是指铺设在铁路线上方的电气导线，通过接触装置和牵引变电所提供电力源。
牵引变电所负责将接触网提供的交流电或直流电转换为适用于牵引系统的电能。
而牵引变流所则将牵引变电所输出的电能转换为适用于电力机车或电动列车的电流。
在设计电气化铁路牵引供电系统时，需考虑到供电方式。
目前，电气化铁路牵引供电系统主要采用两种方式：交流供电和直流供电。
交流供电方式具有传输损耗小、设备便宜和传统技术成熟等优势，因此在大部分电气化铁路中较为常见。
而直流供电方式则具有电气设备轻巧、牵引系统效率高以及对长距离输电有优势等特点，因此在一些特定的电气化铁路中得到了广泛应用。
除了架构和供电方式，我们还需要对电气化铁路牵引供电系统的性能进行分析。
系统性能的评估主要涉及电源质量、能源利用率和牵引负载等方面。
电源质量包括电压稳定性和电流质量两方面衡量，需保证电压稳定在一定范围内，以及电流的波动小、谐波含量低。
能源利用率则为系统能源转换效率的指标，高效利用能源可减少能源消耗和环境污染。
牵引负载则是指牵引设备对供电系统的电流需求，需要考虑设备起动、加速、减速和制动等工况。
此外，为了确保电气化铁路牵引供电系统的可靠性和安全性，还需要考虑过载保护、维护和故障处理等因素。
过载保护是指当系统负荷超过一定限制时，自动断开供电以防止设备过热和损坏。
维护则包括定期检查设备和及时修复故障。
故障处理则需在设备故障发生时快速定位并及时修复，以确保系统正常运行。
在电气化铁路牵引供电系统的设计和分析过程中，还有许多其他因素需要考虑。
哈大电气化铁路牵引供电系统情况介绍
哈大电气化铁路牵引供电系统情况介绍哈大铁路为中国铁路网中一条重要干线，贯穿哈尔滨、长春、沈阳、大连四大枢纽，始建于1898年，为双线铁路，线路全长946.5公里。
在东北乃至全国铁路运输中具有十分重要的地位。
国家计委于1990年12月31日批准对哈大铁路进行电气化技术改造。
2001年8月18日开通沈阳至哈尔滨段，11月30日开通沈阳至大连段，既全线开通运行。
哈大电气化铁路是我国首次系统引进具有国际先进水平的德国技术、设备和管理模式，其牵引供电系统适应200km/h高速铁路。
牵引供电系统新建牵引变电所17座，架设接触网3314条公里，RTU135个，隔离开关900余台，远动控制系统设置1个主控中心和4个分控中心，设置抢修基地4个，引进接触网动态检测车1辆。
开通之初成立了哈尔滨、长春、沈阳、大连4个供电中心，随着铁路改革的深入，维修体制也几经变化，现全线由沈哈两局的沈阳、长春、哈尔滨供电段担负运营管理工作。
哈大电气化工程系统引进规模大，设备技术水平新，建设速度快，自全线开通至今，系统设备性能稳定，总体质量优良，达到了项目引进的预期目的。
现全面介绍如下：一、哈大牵引供电系统特点（一）供电方式1、全线采用220/27.5kv单相变压器供电，牵引变压器利用率高，变电所接线简洁，接触网电分相数目少，适应高速、繁忙区段。
两路进线电源，设有跨桥连接，两台主变压器互为备用。
2、采用带回流线上下行全并联直接供电方式。
上下行正线的接触网在车站通过一个带短路报警互感器的柱上开关进行并联。
为了改善接触网的电传输特性，沿正线贯通架设加强线和回流线，每隔1500米加强线和回流线进行一次电连接，可每隔300米上下行的回流线并联一次，以明显降低接触网阻抗值和电压降，从而加大变电所的间距，减少牵引变电所的数量，节省了工程投资，降低了运营成本。
3、牵引变电所在馈线出口同方向上下行供电臂共用1台断路器。
4、采用了以接触网柱上隔离开关替代目前我国电气化铁路双线区段分区所和枢纽内建开闭所的新技术，取消了土建及配套工程，节省了工程投资及运营费用。
电气化铁路牵引供电系统简介讲解
1.1 电气化铁道与牵引供电系统 1.2 电力系统向电气化铁道的供电 1.3 牵引变电所向牵引网的供电 1.4 牵引网向电力机车的供电 1.5 牵引供电系统的特点及主要问题
1.1 电气化铁道与牵引供电系统
• 电气化铁道（Electric Railways） 使用外部输入的电力能源（electric power）来驱动列
• AT所（AT Post, ATP）
AT供电系统，除变电所、分区所和开闭所外，在牵引网上放置 自耦变压器的场所。
1.2 电力系统向电气化铁道的供电
• 电气化铁道属一级负荷，对供电可靠性要求高 • 牵引变电所一般设置两台变压器，要求有两回独立电源
独立电源：一回电源的故障停电，应不影响另一回电源的工作。 （1）引自不同的变电所（甚至不同地域的变电所） （2）引自同一变电所的不同母线（分别运行）
牵引供电系统示意图
电力系统 牵引变电所
YNd11接线 单相Ii接线 单相Vv接线 YN 接线 YN 接线 Scott接线 YNd11d1接线
直接供电方式 带回流线的直接供电方式 吸流变压器(BT)供电方式 自耦变压器(AT)供电方式
接触网
牵引网
钢轨
额定电压25kV，正常工作范围20~29kV。
牵引变电所（Traction Substation, SS）
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
哈大线牵引供电设计特点
哈大线牵引供电设计特点
侯树清
【期刊名称】《中国铁路》
【年(卷),期】2003(000)008
【摘要】哈尔滨-大连电气化改造工程项目利用德国政府贷款,系统引进德国电气化铁路技术、设备和管理方式,这是我国铁路电气化建设的首例.作为引进项目,牵引供电系统的整体性、相关性、目的性和环境适用性等基本特征应融于或服从于哈大线铁路运输大系统之中.文中介绍了哈大线牵引供电系统设计对外部环境的适应和系统内部诸如供电规划、牵引变电所、接触网、SCADA和运营维修管理之间协调配合的一致性等内容.
【总页数】4页(P21-24)
【作者】侯树清
【作者单位】铁道第三勘察设计院,哈大线电化项目总工程师,天津,300142
【正文语种】中文
【中图分类】U2
【相关文献】
1.哈大线牵引供电分相处接触网烧损的原因分析 [J], 王睿;衣月清
2.威大线客滚船电气设计特点 [J], 顾一清
3.哈大线牵引供电系统及其特点 [J], 朱飞雄;张伟
4.哈大线牵引供电技术特点分析 [J], 孙震洋
5.浅谈广州地铁直流牵引供电与交流牵引供电系统的选择 [J], 余柏林
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电气化铁路牵引供电系统简介讲解
牵引网（Traction Network）
• 由馈电线、接触网、轨道、回流线等设施构成的输电网络 • 馈电线（Feeder，引出线:Lead Wire）
外桥接线
双T接线
单母线分段
1.3 牵引变电所向牵引网的供电
• 单线
电分相
SS1
SP
SS2
单边供电
SS1
SS2
双边供电
复线
SS1
SP
单边分开供电
SS1
SP
单边并联供电
SS1
SP
单边全并联供电
SS1
SS2双边纽结供电源自.4 牵引网向电力机车的供电（1）直接供电方式（T-R方式, Trolley-Rail）
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。
• 轨道
牵引电流的回流导线；支撑与导向；信号专业轨道电路
• 回流线
指连接轨道和牵引变电所的导线
牵引供电系统示意图
电力系统 牵引变电所
YNd11接线 单相Ii接线 单相Vv接线 YN 接线 YN 接线 Scott接线 YNd11d1接线
直接供电方式 带回流线的直接供电方式 吸流变压器(BT)供电方式 自耦变压器(AT)供电方式
接触网
牵引网
钢轨
额定电压25kV，正常工作范围20~29kV。
牵引供电系统调研报告
牵引供电系统调研报告
牵引供电系统是指为电气化铁路提供稳定电流供应的系统。
它的可靠性和稳定性对于保障铁路运行安全和顺畅具有重要意义。
为了加深对牵引供电系统的了解，本调研报告将重点从系统构成、工作原理、技术发展以及存在问题等方面进行阐述。
1. 系统构成：
牵引供电系统主要由接触网、牵引变电所、牵引接触网分区输电系统、动态牵引供电系统和辅助供电系统等几个部分组成。
其中，接触网是系统的核心部分，它通过架设在铁路线路两侧的钢丝网提供供电。
2. 工作原理：
接触网通过电能输送装置将交流电能供应给动车组。
而牵引变电所则起到了变压、变频和过滤的作用，将来自电网的输入电能转化为适合动车组使用的直流电能。
而牵引接触网分区输电系统则将牵引变电所输出的直流电能分区供应给接触网。
3. 技术发展：
随着电气化铁路的快速发展，牵引供电系统也在不断升级和改进。
目前，高速铁路上已经广泛采用动态牵引供电系统，它可以根据列车的实际需求进行电能供应调节，从而提高能源利用效率。
4. 存在问题：
尽管牵引供电系统已经取得了长足发展，但仍然存在一些问题。
首先，接触网的维护成本较高，需要频繁检修和更换。
其次，
接触网的电阻和电感对电能传输会造成一定的损耗。
另外，牵引变电所的容量限制也对系统的扩展带来一定的挑战。
综上所述，牵引供电系统作为电气化铁路的重要组成部分，具有重要的意义。
通过对系统构成、工作原理、技术发展以及存在问题的调研，可以更好地了解该系统的运行和发展趋势，从而为系统的改进和优化提供有价值的参考。
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
哈大电气化铁路接触网介绍
支柱按用途分类：
支柱按其在接触网中的位置分为中间支柱、转 换支柱、中心支柱、锚柱、定位支柱、道岔支柱、 软横跨支柱、硬横跨支柱及桥梁支柱等几种。
预 应 力 钢 筋 混 土 支 柱
哈大线使用的凝土支柱有三种： H93、H170、H350。H93支柱一般用 于区间和站内下锚，H170和H350支 柱一般用于站场软横跨。H93、 H170为直埋式安装，H350为基础式 安装。
3、硬横梁
4、其它支持装置
带倒立柱式硬横梁。
多线路腕臂。 弹性支撑。
三、定位装置
作用：为使电力 机车受电弓滑 板在运行中与 接触线始终良 好地接触取流， 需要将接触线 按受电弓运行 要求进行定位。 这种确定接触 线平面位置的 装置称为定位 装置。
定位器种类
定位器型号及其安装位置
L=1300mm 用于Re200C（拉出值＜200mm） L=1100mm 用于Re200C（200mm≤拉出值＜400mm） 用于Re100C（拉出值＜200mm） L=900mm 用于Re200C（ 400mm ≤拉出值） 用于Re100C（200mm≤拉出值＜400mm）
或 )
42型钩头 连接器
26型钩头 连接器
曲 于 (用
换
柱
处
器
位
定
L=700mm 用于Re100C（拉出值≥400mm）
26型管形定 位器支持器
软
26
管
形
定
位
(用 器
于
站
场
线
侧
线
)
转
定位方式
根据支柱设置的位置不同（即支柱是在直线区段还是在曲 线区段，在曲线的外侧还是内侧，在锚段中还是在锚段关 节处，是否在道岔处等），支柱所采用的定位方式也不相 同，定位方式大体分为以下几种：
011：电气化铁路供电系统_2022年学习资料
谐波问题-整改措施：在牵引变电所增加滤波器-单调谐滤波器、高通滤波器，存在-增加投资的问题。-限制：谐波电 问题一直是铁路部门-和电力部门之间争论的焦点问题。
负序电流问题-牵引供电系统的负荷为单相负荷，导致-从电力系统三相去用的电能不平衡，从而向-电力系统注入负序 流。-负序电流的危害：降低用户电能的利用-率，引起用户旋转电机转子表面温升过高。-整改措施：牵引供电系统采 换相方式-接入电力系统，采用新型供电方式。-限制：电力部门一直在对牵引供电系统-注入电力系统的负序电流进行 制。
电气化铁路供电系统#011：电气化铁路供电系统
一，电气化铁道牵引供电系统设置-将电能从电力系统传送到电力机车的电力设备，总称为电气化铁-道的供电系统。牵 供电系统主要包括牵引变电所和接触网两部分。-发电厂厂-高压输电线-避雷器开变压器操以盘-馈电线-关-接触导 -7-供电系统示意图
发电厂（发出的电-流，经升压变压器2提-1、发电厂2、高压输电线3、区域变电站-110KW-高电压后，由高 输电-线3送到铁路沿线的牵-4、牵引变电所-5、馈电线-引变电所4。在牵引变-22KV-6、接触网-电所里 电流变换成所-7、回流线-要求的电流或电压后，-8、钢轨-经馈流线5转送到邻近-10、电力机车-9、接地网 区间和站场线路的接触-网6上供电力机车使用。-图3-53电力牵引系统的组成
供电能力：满足在不同牵引工况下电能的输-送。关键点：牵引供电臂末端电压水平。-·运行方式的灵活性：在确保供 的前提下，-为设备的检修、运行方式的调整等提供灵活-的操作方式。改变运行方式的动作迅速。-·完备的确保一次 统运行可靠性的措施。
目前牵引供电系统面临的主要问题：-谐波问题-负序电流问题-功率因数问题-机车过分相问题合问题-电磁兼容问题
电气化铁路牵引供电系统
电气化铁路牵引供电系统根据全国铁路规划，我国计划到2020 年建成约1.2 万公里高速铁路，随着高速铁路的迅速发展，牵引供电系统已经成为电气化铁路的重要环节。
1、牵引供电系统我国牵引供电系统的主要有以下几方面：(1)供电方式及设备种类多样化，有直接供电方式、带回流线的直接供电方式、串联吸流变压器(BT) 供电方式、自耦变压器(AT) 供电方式，这些供电方式的技术和经济特性有较大的差异。
(2)牵引供电系统和电力机车在电气上是一个连续的整体，易于实现自动化和信息化管理。
(3)电力机车是单相移动性随机负荷，是一种负序源;(4)主要采用非线性整流器机车，可以看作一种谐波源，并从电力系统和牵引供电系统获取无功;牵引供电系统中存在的主要技术问题，包括牵引变压器供电能力的提高及增容、牵引网电压的调节、电力系统要求对谐波、负序、无功的治理等。
为解决这些技术问题，在设计和运行中需要对牵引供电系统进行深入研究，例如：对各种供电方式的结构、参数、性能的分析计算和优化；对变压器过负荷能力及对负荷平衡能力的研究；对谐波、负序、无功、电压损失、防干扰能力等进行系统地分析和综合治理研究等等。
可见，牵引供电系统总体技术要求为可靠性、可用性、可维护性、安全性、可持续性；可靠性，高标准冗余设计体系、高质量制造体系（设备）、严格施工标准体系，确保牵引供电系统的可靠性。
2、供电系统主要技术参数及要求供电系统是牵引供电的心脏，它包括供电能力、供电质量。
供电能力包括牵引网供电电压、载流能力和牵引变压器容量；供电质量包括电力系统电压波动、功率因数、谐波、负序。
2 ．1 牵引供电方式牵引供电系统供电方式目前我国基本采用以下两种方式：带回流线的直接供电方式（简称TRNF方式）和自耦变压器供电方式（简称AT方式）。
AT 供电方式优越性：1.环境电磁污染小，利于环保；2.供电能力大，末端电压高，提高铁路的运输能力；3.电分相少，利于动车组的高速运行；4.外部电源点需求少，工程费用投资低。
哈大线牵引供电技术特点分析
哈大线牵引供电技术特点分析孙震洋【摘要】对哈大线所采用的先进的牵引供电技术中,重点就供变电方面有别于我国传统方式的部分进行介绍,主要内容包括供电方式、故障标定方式及馈线备用方式,为高速铁路电气化并联供电技术提供参考.【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2004(000)006【总页数】3页(P102-104)【关键词】哈大线;牵引供电;故障测试及定域【作者】孙震洋【作者单位】铁道第三勘察设计院电化处,天津,300251【正文语种】中文【中图分类】U22;U2251 概述哈尔滨—大连双线铁路全长948 km，是我国铁路线网中南北铁路干线之一，2001年11月哈大线铁路电气化改造建成通车。
它是我国首次系统引进德国先进技术、设备和运营管理模式的工程建设项目。
哈大线全线采用全并联带回流线的直接供电方式，在其独特的牵引供电技术中，接触网电路构成及故障判断方式与我国传统的直供方式牵引供电系统有很大的不同。
2 哈大线电气化铁路的接触网电路两个牵引变电所间的接触网供电电路见图1。
图1 两个牵引变电所之间的供电设备基本电路图中显示每个车站两侧上、下行均设有检修用电动隔离开关和上、下行并联电动隔离开关及一个短路故障信息显示装置。
所有这些隔离开关及短路故障显示器均可由牵引供电调度所遥控和遥信。
可以看出，牵引变电所对接触网采用的是上、下行并联供电方式，上、下行接触网除了在供电臂末端并联以外，在每个车站也均并联一次。
这与我国以往电气化铁路采用的变电所对上、下行接触网分开供电，上、下行接触网只在供电臂末端并联一次的供电方式有所不同。
哈大线的接触网供电方式称为全并联供电，这种方式可以有效延长在直供方式下的供电臂长度，减少变电所数量。
哈大线牵引变电所供电臂平均长度约为30 km，最长供电臂39 km。
而在常规的变电所对接触网分开供电情况下，供电臂长度在22～28 km。
3 哈大线的馈线断路器备用方式哈大线牵引变电所27.5 kV馈线断路器备用接线示意见图2。
电气化铁路牵引供电系统简介
供电系统的结构与原理
三相V,v联结牵引变电所 • 这种牵引变电所装设两台三相V，V联结牵引变电所，一台运
行，一台固定备用。它是将两台容量相等或不相等的单相变 压器器身安装于同一油箱内组成的。
• 保持了单相V，v联结的主要优点，而且完全克服了它的缺点 。并且解决了单相V，v联结牵引变电所不便于采用固定设备 及其自动投入的问题。两台的容量可以选择不一致，两侧的 二次侧电压可以不一致，有利于实现分相有载或无载调压。
供电系统的结构与原理
单相V,v联结牵引变电所
供电系统的结构与原理
• 优点：牵引变压器的容量利用率可达100%，正常运 行时，牵引侧保持三相，所以可以供应牵引变电所自 用电和地区三相负载，主接线较简单，设备较少，投 资较省，对电力系统负序影响比单相联结小，对接触 网可实现两边供电。
• 缺点：一台牵引变压器故障时，另一台必须跨相供电 ，地区三相电力供应要中断。
牵引负荷对电力系统的影响和对策
• 在牵引变电所装设可调并联电容补偿装置，可以完善 的、即时的综合解决功率因数和谐波等问题。最有效 的是SVC（静止无功补偿器），它是由TSC（晶闸管 投切电容器）和TCR（晶闸管控制电抗器）组成， TSC实现粗调，TCR实现细调，由于TCR不仅价格较 贵，而且解决谐波问题的效果不理想，故对电气化铁 道而言，采用TSC比较适宜。
供电系统的结构与原理
双边枢纽供电 • 分区所的主接线由4台工作断路器接成四边形构成。 • 优缺点同两边供电。
牵引负荷对电力系统的影响和对策
1）负序电流 • 由于单相工频交流电气化铁道牵引负荷的特点，当三
相电力系统向它供电时，它将在电力系统中引起负序 电流。
• 通过对称分量法分析得知，单相负荷接入电力系统时 ，将在系统中引起正序电流和负序电流，但不会引起 零序电流。
电气化铁路牵引供电系统可靠性分析
电气化铁路牵引供电系统可靠性分析电气化铁路牵引供电系统可靠性分析引言电气化铁路的快速发展为人们的出行提供了更加便捷的方式。
电气化铁路牵引供电系统是电气化铁路的核心设备，其可靠性对铁路运营的安全和稳定至关重要。
本文将针对电气化铁路牵引供电系统的可靠性进行分析，并从系统的设计、设备的维护以及人员的培训等方面提出相应的改进措施。
1. 电气化铁路牵引供电系统简介电气化铁路牵引供电系统是铁路的动力来源，其主要包括供电站、牵引变电所、接触网以及牵引变流器等组成部分。
供电站负责向牵引变电所提供稳定的电能，牵引变电所将电能转换为适合铁路机车的电能，接触网将电能传输给行驶的列车，而牵引变流器则负责将直流电转换为交流电，以满足机车的需求。
2. 电气化铁路牵引供电系统的可靠性评估电气化铁路牵引供电系统的可靠性评估是确保系统正常运行的基础。
通过对系统的可靠性进行定量分析，可以为系统设计、运行维护提供依据。
评估指标包括平均无故障运行时间(MTBF)、失效率(Failure Rate)和平均修复时间(MTTR)等。
2.1 设计改进在电气化铁路牵引供电系统的设计中，应考虑设备的可靠性以及容错能力。
合理的系统结构设计和备用设备的设置可以提高系统的可靠性。
另外，应采用先进的设备和材料，提高设备的可靠性和寿命。
2.2 设备维护定期的设备维护是确保电气化铁路牵引供电系统可靠性的重要环节。
运营单位应制定详细的设备维护计划，定期对设备进行检修和保养，及时处理故障和异常问题。
同时，应建立设备故障记录和统计分析机制，以便从中总结经验教训，并对设备的可靠性进行评估和改进。
2.3 人员培训良好的人员培训是确保电气化铁路牵引供电系统可靠性的关键。
相关人员应接受专业的培训，掌握电气化铁路牵引供电系统的原理和操作技能。
培训内容包括设备的日常维护、故障处理和紧急情况下的应急措施，以提高人员的综合应对能力。
3. 结论电气化铁路牵引供电系统的可靠性对铁路运营的安全和稳定性具有重要意义。
电气化铁路供电系统的研究和应用
电气化铁路供电系统的研究和应用一、概述电气化铁路是指用电来驱动列车运行的铁路。
与传统的以燃油为动力的铁路相比，电气化铁路因为使用清洁能源、运行效率高等原因受到了越来越多的推崇和关注。
电气化铁路供电系统是电气化铁路的关键技术之一，包括牵引供电、站区供电、信号供电等。
本文将介绍电气化铁路供电系统的研究和应用，探究其技术特点和现状发展。
二、牵引供电系统1.直流牵引供电系统直流牵引供电系统是电气化铁路最早采用的供电系统，其特点是电压稳定、升压容易、线路投资较少。
但直流牵引供电系统的电压只有1.5KV或3KV，限制了列车的运行速度和功率。
另外，直流牵引供电系统发生短路时，会产生大量电弧，导致设备损坏，还会对列车的正常运行造成影响。
2.交流牵引供电系统交流牵引供电系统使用的是高压交流电，电压一般在25KV或27.5KV。
与直流牵引供电系统相比，交流牵引供电系统具有电能传输距离远、电源故障复杂、线路维护困难等优缺点。
但交流牵引供电系统可以实现速度高、功率大、过弯能力强等优点。
三、站区供电系统1.换电站供电系统换电站供电系统是电气化铁路站区供电的一种形式。
换电站对列车进行短时充放电，以满足列车在中途换装电池进行供电的需求。
换电站供电系统的特点是操纵简便、站点能量控制精度高、运行成本低、线路压降小、站场面积小等。
2.集中供电系统集中供电系统是指在电气化铁路站区，通过集中供电设备为列车提供电能。
因此，集中供电系统有较高的能量控制精度和能量平衡性。
但是，集中供电系统的线路投资较大，因此需要有足够的技术经验和财力进行施工和运行。
四、信号供电系统信号供电系统是电气化铁路信号设备和通信设备的电源。
信号供电系统需要保证供电稳定、供电可靠、供电安全等方面的要求，并且对供电设备和信号设备都有严格的要求和规范。
目前，信号供电系统已经逐渐向数字化方向发展，采用现代化的通信技术和自动化控制技术，提高了供电系统的安全性和可靠性。
五、电气化铁路供电系统研究与发展随着铁路技术的不断发展，电气化铁路供电系统也在不断研究和发展。
哈大电气化铁路牵引供电系统电压损失与电力系统短路容量关系的研究
３ 牵引供 电系 统对 电 力系统 的要求
Ｉ
ＩＩ
电气化铁路牵引供 电系统的电压水平受电力系统电压损
失、牵引变压器电压损失和牵引网电压损失三方面的制约 ， 牵引供电系统中的最低电压水平为： Ｕ ｉ＝ ９ＡＵ 一 Ｔ△Ｕ ｍ ｎ ２ ． Ｊ△Ｕ ． Ｓ
在上 式 中 ：△Ｕ —牵 引 网的 电压 损失 （ Ｖ）； Ｊ ｋ
在牵引变 电所的二次侧和一次侧 ，因牵引负荷通过感性
回路功率 因数发生偏移 ， 负荷平均功率因数分别降至 ０ ３ ． 和 ９
２０ ０ ８年第 １ ２期 （ 总第 ２ ４期 ） ６ ９
由于哈大线 的重要性和正点要求 ，牵引供电系统应具备
哈 大 电气化 铁路 牵 引供 电 系统 电压损 失 与 电力 系统短 路容 量 关 系的研 究
惠、扶余、双城堡、王岗。 在哈 大线沈 大 区间 ，长 白山号 动车组 时速按 １０～ ６
２０ｍ ｈ 在 牵 引变 电所供 电范 围内列车 追踪 间隔按 ２ 分钟 ０ｋ ／， ０
装机容量达 １００Ｖ ４ ０ｋ Ａ。因此牵引变电所的负荷相当大 ，对 供电可靠性的要求也很高。 ２ ２高速动车组负载率 高，各次谐波含量低 ．
从 而使 动车 组及 电力机 车能 稳定 、正 常运行 。铁 路 建设 一般 分 为近 期 、中长期 及远 期 ，一般运 行设 备 通常 按近期 运 输需
组 、电力 机车受 电 弓上 的最低 电压水平在 正常情况 下为 ２ｋ ５Ｖ，在非正常情况下不低于 １ｋ ９ Ｖ；另外在牵引变 电所处
应保 证 电力 系统 的 电压 损失 不超 过 系统额 定 电压 的 １ ％。 ０ ２５哈 大 电气化铁 路 的 牵引供 电 系统 概述 ．
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哈大电气化铁路牵引供电系统情况介绍————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：哈大电气化铁路牵引供电系统情况介绍哈大铁路为中国铁路网中一条重要干线，贯穿哈尔滨、长春、沈阳、大连四大枢纽，始建于1898年，为双线铁路，线路全长946.5公里。
在东北乃至全国铁路运输中具有十分重要的地位。
国家计委于1990年12月31日批准对哈大铁路进行电气化技术改造。
2001年8月18日开通沈阳至哈尔滨段，11月30日开通沈阳至大连段，既全线开通运行。
哈大电气化铁路是我国首次系统引进具有国际先进水平的德国技术、设备和管理模式，其牵引供电系统适应200km/h高速铁路。
牵引供电系统新建牵引变电所17座，架设接触网3314条公里，RTU135个，隔离开关900余台，远动控制系统设置1个主控中心和4个分控中心，设置抢修基地4个，引进接触网动态检测车1辆。
开通之初成立了哈尔滨、长春、沈阳、大连4个供电中心，随着铁路改革的深入，维修体制也几经变化，现全线由沈哈两局的沈阳、长春、哈尔滨供电段担负运营管理工作。
哈大电气化工程系统引进规模大，设备技术水平新，建设速度快，自全线开通至今，系统设备性能稳定，总体质量优良，达到了项目引进的预期目的。
现全面介绍如下：一、哈大牵引供电系统特点（一）供电方式1、全线采用220/27.5kv单相变压器供电，牵引变压器利用率高，变电所接线简洁，接触网电分相数目少，适应高速、繁忙区段。
两路进线电源，设有跨桥连接，两台主变压器互为备用。
2、采用带回流线上下行全并联直接供电方式。
上下行正线的接触网在车站通过一个带短路报警互感器的柱上开关进行并联。
为了改善接触网的电传输特性，沿正线贯通架设加强线和回流线，每隔1500米加强线和回流线进行一次电连接，可每隔300米上下行的回流线并联一次，以明显降低接触网阻抗值和电压降，从而加大变电所的间距，减少牵引变电所的数量，节省了工程投资，降低了运营成本。
3、牵引变电所在馈线出口同方向上下行供电臂共用1台断路器。
4、采用了以接触网柱上隔离开关替代目前我国电气化铁路双线区段分区所和枢纽内建开闭所的新技术，取消了土建及配套工程，节省了工程投资及运营费用。
（二）牵引变电所1、采用单相变压器、室外补偿电容装置及室内柜式27.5kv电气设备。
2、变电所内设置了接触网自动检测装置，即短路检测装置和反向电压检测装置。
保证设备及作业人员的安全。
3、采用馈线断路器操作失灵保护，断路器箱体和变压器碰壳保护、接触网热保护技术，提高了运营可靠性。
4、17座牵引变电所的结构相同，区别在于变压器的容量、与变压器安装容量相匹配的有关设备，以及接触网的馈线数量。
一般变电所馈出3条线路，编组站、区段站根据分场、分束供电要求设置馈线数目。
5、全线采用远动系统，牵引变电所无人值班。
6、牵引变电所设备全套系统引进，中方施工单位安装，德方专家调试。
7、牵引变电所保护系统全部采用数字化保护，动作准确、可靠。
保护设备部件集成化，体积小，占用空间少，故障率低，维修量少。
（三）接触网1、正线采用德国Re200C系统，使用Ris100银铜接触线，较目前国内采用同材质接触线截面小。
站线采用Re100的悬挂方式，使用Ri100纯铜接触线。
2、编组站和区段接触网分段。
在站场内，由许多柱上开关组成若干可单独开合的电气分段。
这些柱上开关（除机车整备线外）配备了电动操作机构，可由电调值班人员远程控制，停送电作业和故障判断准确快速。
3、利用弓网关系仿真软件计算跨距配合、吊弦长度、道岔定位等问题，接触网稳定性很好。
保证最佳弓网配合关系，提高列车运行安全性。
4、采用新型接触网接地系统。
架设上下行全并联完全非绝缘回流线，回流线兼做架空地线，每隔300米上下行回流线并联一次，在区间用过轨单芯铜电缆连接，在车站用导流软横跨承力索连接。
5、在低净空桥处，支持装置采用了德国进口的弹性支撑部件。
6、接触网构件采用了大量的铝合金材料，降低了接触网重量，增加了弹性，便于维修更换。
各部构件强度层次分配科学，使设备故障影响最小化。
（四）远动系统（SCADA）全线设置一个电调中心和四个分调中心，使用的是一个控制系统，由德国S.P.I.D.E.R 系统构成，采用较成熟的SCADA远动设备及支持软件，通过分布在沿线各站135个RTU 被控站，控制全线17座牵引变电所及900台接触网柱上隔离开关和负荷开关，自动化程度高，具有较强的可靠性，便于各控制中心调度员之间的协调。
在我国首次实现了牵引变电所无人值班，提高了劳动生产率。
（五）接触网检测方式沈局接触网动态检测车是哈大电气化系统引进工程的重要组成部分，全面引进了具有国际先进水平的德国检测技术。
检测车车体部分由长春客车厂制造，于2001年10月27日出厂。
车体采用了CW-200型转向架，构造速度200公里/小时；15号小间隙车钩，G1型缓冲器；双管制动系统，盘型制动；安装了Perkins发电机组，并可采用客车发电车AC380V电源、电力机车DC600V 电源及地面AC380V电源多种供电方式。
检测设备全面由德国引进。
采用DSA350型受电弓，可以承载最高350公里/小时的运行速度，在受电弓上装有24块高性能传感器，能精确检测出弓网间水平和垂直接触压力、接触导线高度、接触线高差、接触线斜率、拉出值、冲击加速度、导线接近、车体振动加速度、接触网电压、运行速度、运行里程及支柱号等多项接触网重要参数。
接触网电压、运行速度、导线接近、定位器坡度、接触线高度、接触力、拉出值、运行里程、支柱号等参数实现实时和离线图形显示及打印，精准体现接触网接触导线的真实运营状态，我们称它为接触网的“心电图”。
通过检测软件对检测数据实现自动评估，产生接触压力、拉出值等一系列参数的缺陷清单。
目前，接触网动态检测车担负着哈大电气化铁路和秦沈客运专线的接触网检测任务，为接触网的检修、维护及安全运行发挥着重要作用。
（六）运营管理1、运营体制（1）、实行三级供电调度管理：路局电调和供电段操作电调（原分局电调）、供电段生产电调，供电段操作电调负责办理日常停送电具体操作、系统故障判断和组织处理任务。
（2）、开通之初4个供电中心只配备维修人员863人，组织结构精干，职能分配合理，管理人员少。
（3）、牵引变电所采用无人值班，有人值守，每个变电所只配备4人编制。
网工区设置少，管辖范围大。
每个网工区配置一台轨道作业车，一台平板车。
（4）、全线推行周期修与状态修相结合的维修制式，最长检修周期为4年。
结合引进设备特点和德方资料组织人员编写了牵引变电所和接触网检修规程。
2．运行指标仅以2005年为例，该年度哈大线沈局管内各项技术指标统计如下：牵引变压器容量746兆伏安，受电量12.4亿度，功率因数平均达到0.93，全年跳闸288次，重合成功254次，停电时间5.87小时，供电原因跳闸10次，重合成功7次，停电时间0.4小时，每百万千瓦时跳闸0.030件，跳闸平均停电时间10分/件，每百万千瓦时供电原因跳闸0.002件，供电原因跳闸停时8分/件，弓网故障2件，每百万千瓦时弓网故障0.002件，每百万千瓦时供电原因弓网故障0.001件。
3、安全情况仅以2005年为例，沈阳局管内发生牵引供电事故及故障27件，都发生在接触网方面，其中因工程施工造成接触网故障13件（占48％）、自然灾害造成接触网故障4件（占14.8％）、因设备被盗造成接触网故障3件（占11.1％）、因列车事故造成接触网故障3件（占11.1％）、因设备质量造成接触网故障4件（占14.8％）、另外人身安全方面发生1件职工触电死亡事故，1件触电职工轻伤事故。
二、运行中发现系统存在的问题及部分改进措施虽然哈大线牵引供电系统是从德国引进的，技术设备较先进，但在设计、施工、运营管理等方面存在与中国国情不相适应的地方，具体问题如下：（一）供电方式1、牵引变电所在馈线出口同方向上下行供电臂共用1台断路器，当发生故障或检修时，停电范围扩大，必须先将断路器断开，即同供电臂的上下行线路同时停电，再分开上下行隔离开关，切除故障或检修区段，最后合断路器，使非故障或检修线路受到另一线路的影响，对运输生产影响较大。
2、编组站各场分束供电设置范围过大，检修停电作业对运输产生干扰。
（二）牵引变电所1、牵引变电所维护问题德国进口电气设备大多为免维护、寿命制运行设备，但是由于运行条件和运行环境的影响，这些免维护产品也需要维护，而德方采用其国内牵引变电所设备出现故障时，由生产厂家负责维护的维修方式，而哈大线牵引变电所设备出现故障时，没有生产厂家或经销商的授权人员处理故障，因此，从这点上，给安全供电带来了一定威胁。
2、牵引变电所无人值守问题。
牵引变电所按设计要求无人值守，在设备方面也是可以实现无人值守，但是，由于中国的社会治安不同于德国，牵引变电所也没有安装相应的防盗措施，偷盗现象时有发生，对人身安全和设备安全构成了威胁。
因此，沈局根据实际情况，开通后在每个牵引变电所院内修建了值守房，安排值守人员24小时值守。
因在设计之初未考虑变电所有人值守，在交通、生活等方面给值守人员带来了很多困难。
3、牵引变电所排水系统问题。
哈大线牵引变电所的排水采用渗水方式，无自动强排设备。
对于中小量降水可以满足，但是如果遇大暴雨则可能出现因排水不畅而引起的倒灌。
（三）接触网1、承力索的截面积偏小，抵御事故能力较弱。
哈大线承力索截面为50mm2的青铜绞线，全路所有电化线路的承力索截面都大于此截面。
从几年来的统计看，接触网发生短路故障时，多数会造成承力索断线，截面偏小是承力索断线的重要原因。
针对这个问题，运营单位对易发生短路处所（如上跨桥、与其它建筑物相近的地方）的承力索进行绝缘防护，减少了此类事故的发生。
2、接触网的绝缘设计为重污染设计，而绝缘爬距为1200mm，不能满足大连沿海地段和个别重污染地段的绝缘要求，在雨雪雾等恶劣天气条件下，造成绝缘子的闪烙和放电，引起断路器跳闸，严重影响运输和相关部门设备的安全。
应该制定解决措施，如将污染区段绝缘子更换为防污型，购置绝缘子带电水冲洗车等。
3、部分大站正线上的隔离开关设置不合理，如四平站05#、06#、07#、08#隔离开关无法断开加强线，停电作业时，只能整条正线全部停电，与正线相连的所有渡线均不能通过电力机车，导致整个上行场或整个下行场无法行驶电力机车，影响范围大。
这样的站上下行正线维修天窗很难兑现。
4、三跨非绝缘锚段关节只在开口侧安装一组双线电连接，而闭口侧没有电连接。
在运行中发现，由于机车取流较大，闭口侧工作支和非工作支间存在电位差，多次烧断斜拉线，使定位管下落，造成打弓，严重时还曾经直接烧断接触线。