牵引供电方式

一、接触网对机车的供电方式

（1）直接供电方式

牵引网结构最简，投资最小，但钢轨电位较高，对通信线的干扰感应最大，主要适用于通信线路（主要是明线）较少或很易将受扰通信线迁改径路的场合。基本型直接供电方式在法国、英国、原苏联都广泛应用。

（2）带回流线的直接供电方式

带回流线的直接供电方式简称DN供电方式：在钢轨上并联架空回流线（又称为负馈线）。

增加回流线后，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线电流方向相反，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；另外，钢轨电位大为降低，对通信线的干扰得到较好抑制。还能降低牵引网阻抗，使供电臂延长30%以上。

（3）BT供电方式

在牵引供电系统中加装吸流变压器-回流线装置的供电方式，称为吸流变压器供电方式，简称BT（Booster Transformer）供电方式。它是在牵引网中，每相距1.5-4km，设置一台变比为1：1的吸流变压器，其一次线圈串接入接触网，二次线圈串接在回流线中，（即吸流变压器-回流线方式，简称吸-回方式），或串接在轨道中（即吸流变压器-轨道方式，简称吸-轨方式）。

吸轨方式需要自吸流变压器处作绝缘轨缝，将轨道进行绝缘分段，依靠吸流变压器的作用，使绝大部分回归电流流经由轨道和吸流变压器二次线圈流回牵引变电所。与吸--回方式相比，吸轨方式造价要低得多，对接触网的运行维护也比较有利，对于地形比较困难，或穿越长大隧道的的电气化区段是有意义的。但是，对邻近线路的防护效果要差一些。而且，在绝缘轨缝两侧的轨端之间可能出现数百伏的电压，对线路维修人员的安全是个威胁，为了解决这个矛盾，可在吸流变压器出做两个绝缘轨缝，以加长带有不同电位的两段钢轨之间的距离，此外，当列车通过绝缘轨缝的整段时间内，吸流变压器由于副边线路被短路而失去作用。

吸--回方式比吸--轨方式抑制通信干扰的效果好。我国采用的BT方式均为吸-回方式，日本东海道新干线也如此，而英国、法国、瑞典两种方式都有应用，挪威只用BT-钢轨方式。

吸流变压器采用变比为1：1的特殊变压器，其特点是要求励磁电流小。吸流变压器的原边串接在接触网上，次边串接在回流线中。间隔约1.5-4km 设置一台吸流变压器，在两个吸流变压器中间，把轨道和回流线连接起来，这个连接成为吸上线。它是机车电流返回回流线的通路。吸流变压器工作时，使接触网和回流线间集中的加强了互感耦合，设吸流变压器的原边电流为I1，匝数为w1，负边电流为I2，匝数为w2，根据变压器的原理，I1 w1= I2 w2，而w1= w2，所以，I1= I2 ，I1和I2的差别是I1种含有吸流变压器的励磁电流，励磁电流流经轨道和大地，但数值很小。

吸--回方式能迫使由轨道回路和大地返回牵引变电所的机车牵引电流的绝

大部分经由回流线路流回牵引变电所，而不经由轨道和大地。从而把本来距离很大的接触网—轨道大地回路，改变为距离相对很小的接触网—回流线线路。而且，回流线中流回的电流与接触网内流过的牵引电流大小基本相等，方向相反，它们形成的电磁场相互抵消，这样就达到了牵引供电回路比较对称的目的，显著的消弱了接触网和回流线周围空间的交变磁场，使牵引电流在邻近的通信线路中的电磁感应影响大大的减小。

BT方式牵引网结构复杂，造价较高，由于吸流变压器串入接触网，使得牵引网阻抗变大，供电臂长度将减小；因存在BT分段（火花间隙），不利于高速、重载等大电流运行；但BT方式的钢轨电位低，抑制通信干扰的效果很好。

（4）AT供电方式

AT供电方式又称为自耦变压器供电方式。自耦变压器（Auto-Transformer）是一种电力变压器，它并接与接触网、钢轨和正馈线之中。这种方式由接触网、钢轨、正馈线和自耦变压器组成供电回路，并在接触网和正馈线之间每隔10-15公里并入一台自耦变压器，其中心抽头与钢轨连接，正馈线与接触悬挂同杆架设，架设于接触网支柱的田野侧。在AT牵引变电所中，牵引变压器将110千伏三相电降压成单相55千伏，则钢轨与接触网间的电压正好是自耦变压器两端的电压的一半即27.5千伏。

AT线圈两端分别接到接触网(T)和正馈线(AF)上，其中点抽头与钢轨(R)相接，AF与T架设在同一支柱上。牵引变压器的次边以55kV，在供电臂上并接AT。AT两半线圈匝数n1＝n2，即原、次边变比为2：1，使供给接触网上的电压仍按27．5kV馈出。

设机车取流为I，则AT原边电流为I／2，即牵引变压器次边为机车取流的一半。由于接在T与R间和AF与R间的AT两半线圈是电压相等的，在理想情况下，T与AF中流过的电流大小相等，方向相反，正馈线如同BT方式中的回流线作用一样，因此可以对通信明线的影响进行有效地防护。

AT方式与BT方式相比，在机车取流相同情况下，从变电所至最靠近机车的AT间，接触网与正馈线上电流只有机车电流的一半，对通信明线干扰将大大减弱。另外，在机车取流的两个AT间的区段内，机车电流总是由左右两侧接触网双边供给，方向相反，对通信明线的干扰互相抵消，因此具有更好的防护效果。

应当指出，实际上AT供电回路中的电流分布是非常复杂的。电力机车在任意一个AT区间取流时，除相邻的两个AT供给电流外，供电臂上其它的AT也要向该机车供给部分电流。机车电流通过该供电臂中所有AT的正馈线和钢轨之间的线圈与钢轨——大地形成的链形电路返回变电所，这种电流分布用一般的方法来计算将十分困难，通常都采用电子计算机计算。

实际的AT供电方式往往还增加一根接地保护线PW。在AT处，保护线与接触悬挂金属支座或双重绝缘子中部相连，并与钢轨连接，在自动闭塞区段则与轨道电路中的信号扼流线圈中点相连。保护线电位一般在500V以下，正常情况下不流过牵引电流。当绝缘子发生闪络时，短路电流可通过保护线作回路而不经信号轨道电路．提高了信号电路工作的可靠性。保护线又是随接触网支柱架空悬挂的，相当于架空地线，对接触网起屏蔽作用，减小对架空通信线的干扰，同时