第1章 电力系统与牵引供电系统
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。
电气化铁路牵引供电基本知识
G O
W2
W3平衡绕组 OCS
R
数学关系：非接地相O的阻抗： ZO=（ ）ZG 非接地相的两端增加了两个对 3 +1 称的外 移绕组——平衡绕组 W3：W3=（ ）/2W2 容量利用率接近100%。
SCOTTE结线
四、牵引变压器结线
• • • • • • • • • • • • • • • 优点：SCOTTE变压器把三相对称电压变换为两相对称电压（相位相差 900）；当两臂负荷电流相等（相位相差900）时，原边三相电流对 称——不含负序电流。 每所设两台，一主一备。 SCOTTE变压器的两个输出电压可以根据需要取值：如适应AT供电方 式，取55kV，两个输出电压分别接两个自耦变压器的两端点，中间抽 头接地网和钢轨，获得2*27.5kV电压。 但55kV绕组无中间抽头，用于AT供电方式时，应另设2台AT变压器。 输出容量与额定容量接近相等，容量利用率接近1。 可采用逆SCOTTE变压器产生三相对称电压供牵引变电所的自用电。 缺点：绕组需全绝缘，变压器造价高。 主接线复杂，设备多，工程投资大。 存在中性点不能引出问题：原边接点0随负荷变化而产生漂移，漂移 引起各绕组电压不平衡，加重绕组绝缘负担。故只能用于中性点不接 地系统。容量利用率接近100%。
电气化铁路牵引供电基本知识
第一篇 电力牵引供变电系统
概述一
概述二
总体目录
• • • • • • • • • • • •
•
一、电力系统 二、牵引变电所的一次供电方式 三、牵引变电所的引入方式 四、牵引变压器结线 五、牵引变电电气主接线 六、电气化铁路的供电方式 七、接触网的供电方式 八、牵引变电所防雷、回流及接地 九、负序的影响及对策 十、并联电容无功功率补偿 十一、谐波的影响及对策 十二、牵引变电所的电气设备
城市轨道交通供电系统详解
城市轨道交通供电系统详解第一章 电力牵引供电系统综述一、 电力牵引的制式对牵引列车的电动车辆或电力机车特性的基本要求：1、起动加速性能要求起动加速力大而且平稳，即恒定的大的起动力矩，便于列车快速平稳起动。
2、动力设备容量利用对列车的主要动力设备——牵引电动机的基本性能要求为，列车轻载时，运行速度可以高一些，而列车重载时运行速度可以低一些。
这样无论列车重载或轻载都可以达到牵引电动机容量的充分利用，因为列车的牵引力与运行速度的乘积为其功率容量，这时近于常数。
3、调速性能列车运输，特别是旅客运输，要求有不同的运行速度，即调速。
在调速过程中既要达到变速，还要尽可能经济，不要有太大的能量损耗，同时还希望容易实现调速。
低频单相交流制是交流供电方式，交流电可以通过变压器升降压，因此可以升高供电系统的电压，到了列车以后再经车上的变压器将电压降低到适合牵引电动机应用的电压等级。
由于早期整流技术的关系，这种制式采用的牵引电动机在原理上与直流串激电动机相似的单相交流整流子电动机。
这种电动机存在着整流换向问题，其困难程度随电源频率的升高而增大，因此采用了“低频”单相交流制，它的供电频率和电压有 25 HZ 、6.5～11 kV 和1632HZ 、12～15 kV 等类型。
由于用了低频电源使供电系统复杂化，需由专用低频电厂供电，或由变频电站将国家统一工频电源转变成低频电源再送出，因此没有得到广泛应用，只在少量国家的工矿或干线上应用。
“工频单相交流制”。
这种制式既保留了交流制可以升高供电电压的长处，又仍旧采用直流串激电动机作为牵引电动机的优点，在电力机车上装设降压变压器和大功率整流设备，它们将高压电源降压，再整流成适合直流牵引电动机应用的低压直流电，电动机的调压调速可以通过改变降压变压器的抽头或可控制整流装置电压来达到。
工频单相交流制是当前世界各国干线电气化铁路应用较普遍的牵引供电制式。
我国干线电气化铁路即采用这种制式，其供电电压为25kV。
电力系统及牵引供电系统概述
牵引网 Traction Electric Network
回流线 Return current line
牵引 供电 系统 The power supply system of electric traction
电 气 The 化 铁 Electrified 道 Railway 供 电 系 统
牵引变电所
第一章 电力系统与牵引供电系统
学完本章后请回答以下问题： 1.电力系统的组成？电力系统与牵引供电系统的关系？牵引供电 系统的组成及各部分作用？ 2.我国电气化铁路普速与高速所用的供电方式分别是？ 3.电力系统与牵引变电所的联系方式？ 4.牵引变电所向接触网的供电方式？ 5.分区所是什么，其运行方式指什么？ 6.按分区所的运行方式分类，我国现行采用的何种方式，为什么？
牵引变电所沙盘
牵引变压器模型
系统电源侧门形框进线
牵引变电所110kV侧(室外)
牵引变电所控制室(室内)
保护、计量盘(室内)
牵引变电所高压室(室内)
牵引变电所电容室(室内)
27.5kV馈线侧(室外)
馈电线 (feeder) 连接牵引 变电所和 接触网的 导线。 它将牵引 变电所 变换后的 电能送到 接触网。
(2)双线区段 双线区段的供电方式 目前都采用同相的单边供电。
分为单边分开供电和单边并联供电。
(I) (II)
(I)、(II)分别表示为上行接触网和下行接触网。 在同一供电分区内，上行和下行的接触网在分区末 端联接起来，由同一相供电。
2.双边供电 在相邻两牵引变电所之间的供电臂分界
点，必须设置分区所，实现两边供电。此
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 变电所的通路。采用双路输电线。
《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 。
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................................. 错误!未定义书签。
一、牵引变电所........................................... 错误!未定义书签。
二、分区亭............................................... 错误!未定义书签。
三、开闭所............................................... 错误!未定义书签。
四、AT所（自耦变压器站）................................ 错误!未定义书签。
五、牵引网供电方式的分类：............................... 错误!未定义书签。
第二章牵引变电所的设备及电气接线........................... 错误!未定义书签。
一、牵引变电所的设备..................................... 错误!未定义书签。
二、牵引变电所的电气接线................................. 错误!未定义书签。
第三章牵引变压器........................................... 错误!未定义书签。
一、牵引变压器概述....................................... 错误!未定义书签。
二、变压器的工作原理..................................... 错误!未定义书签。
三、牵引变压器的组成..................................... 错误!未定义书签。
四、变压器的技术参数..................................... 错误!未定义书签。
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。
电气化铁路牵引供电系统简介精选
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
• 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。
第一章 绪论——牵引供电系统简介
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 车行驶的铁道运输方式。
拓扑结构三相不对称； 变压器接线特殊。
牵引供电系统主要技术问题
• 电压水平 • 无功功率 • 负序电流 • 谐波 • 通信干扰
电气化铁道的供电要求 • 安全可靠供电 • 保证供电质量 • 降低投资和运营费用 • 提高电磁兼容水平
（3）对AT牵引网 ，往往同ATP合建 ，增强对供电臂供电的灵活性
• 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
• 由馈电线、接触网、轨道、回流线等设施构成的输电网络
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
电气化铁路牵引供变电技术—第一章—绪论
第一章 概 述
第二节 牵引供电系统概述
一、牵引供电系统的电流制
电力牵引供电系统是指从电力系统或一次供电系统接受电能，通过变 压、变相或换流（将工频交流变换为低频交流或直流电压）后，向电 力机车负载提供所需电流制式的电能，并完成牵引电能传输、配电等 全部功能的完整系统。电流制是指牵引供电系统中牵引网的供电电流 种类。目前中国主要采用直流制和交流制。
③三级负荷。是指不属于上述一类和二类负荷的其他负荷。如： 农村负荷等。对供电无特殊要求。
第一章 概 述
三、电力系统中性点运行方式 电力系统的中性点的运行方式主要有中性点不接地、中性点
经消弧线圈接地和中性点直接接地三种。前两种又称为小电流 接地系统，后一种称为大电流接地系统。
中性点不接地
中性点经消弧线圈接地
第一章 概 述
总结： 线路首端至末端损耗组成：绕组损耗（5%）+线路损耗（5%） ①普通线路：首端高10%，末端为线路额定电压。 ②连接发电机：首端高5%，末端变压器高5%。 ③连接短线路发电机：首端高5%，末端为线路额定电压。
第一章 概 述
2、电能的电压指标 （1）电压偏差
电压偏差是指用电设备的实际工作电压与额定电压的差值，通常 用百分数表示。
太光发电是不通过热过程而直接将太阳的光能转换成电能。 7）潮汐发电— 利用潮汐的动能和势能发电。
第一章 概 述
①火力发电厂 按照能源输出的形式可分为：凝汽式发电厂、热电厂。 火力发电厂结构：燃烧系统，汽水系统，电气系统。
化学能——蒸汽热能——电能 特点： 布局灵活，建设周期较短，投资较少，但运行费用较高； 启动时间长，煤耗大； 污染环境。
中性点直接接地
第一章 概 述
1、中性点不接地 ①发生单相金属性接地（直接接地故障，阻抗值小）或单相非金
牵引供电系统
- 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
3
1
*
Ib
3
(b )
1
*
Ia
2* Ib
33
定向。
规格化定向的具体含义：
(1)原边绕组电压、电流采用电动机惯例定向，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，即牵引变压器是 次边负荷的电源。
(3)负荷吸收正功率。
简单讲就是： 对于原边：电压U首端为正尾端为负；电流I首端流入，尾端流出。 对于次边：电压U首端为正尾端为负；电流I首端流出，尾端流入。
绕组(cz)为自由相绕组
接供电臂
b. 展开图
(A)
为分析的直观与方便，
更常见使用YN,d11接线
(B)
牵引变压器的展开图。 画展开图有如下约定：
(1)为施工和运行安全起见，
(C) *
(a)
(b)
统一规定次边绕组的(c)端子接钢轨和地；
*
(c)
(2)原、次边对应绕组相互平行；
(3)原、次边每相绕组的同名端放在同一侧；
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
牵引变电所基本知识
牵引变电所基本知识 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】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。
在电气化铁路沿线，为了保证可靠供电、检修方便，每隔一定的距离就会分布着具有一定功能的所亭，有牵引变电所、分区亭、开闭所、AT所组成。
一、牵引变电所牵引变电所是电气化铁路的心脏，其作用是将110KV（220 KV）三相交流电变换成（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10KV动力负荷。
所以，牵引变电所具有三个主要功能：接受三相电能；降压分配电能；减相以单相馈出供给牵引网。
二、分区亭在电气化铁道上，为了提高运行可靠性，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：（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；单独工作时，断路器打开。
（2）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，有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，缩小事故范围和必要时的越区供电。
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。
铁路电力供电基础知识
第一章 电力供电系统概述
混合式配电网：混合式配电网络即树干式与 放射式同时使用的配电网络。在铁路枢纽内对于 负荷分散、供电点多、负荷等级或容量不同时用 此配电网络比较合适。既可保证一级负荷的供电， 又能兼顾一般负荷的供电。例如，一级负荷以放 射式网络供电，而备用电源以及其他二、三级负 荷可分别从树干式配电网络上接引。故铁路编组 站广泛采用这种配电网络。
第一章 电力供电系统概述
第一章 电力供电系统概述
环行式配电网络：环行式配电网络是根据铁 路编组站线长点多的特点，在树干式配电网络 的基础上发展起来的。它是从地区变、配电所 引出两个以上的树干式网络，每两个树干式网 络终端相连接起来组成一个环状网络。有开口 运行方式，也有闭合运行方式，主要根据负荷 情况及电源确定之。一般两路电源同时工作时 应为开口运行，当电源为一主一备时，方可闭 环运行。环行式配电网络由于从两端供电，电 力线路检修时可以切断电源，故障时可切断故 障点缩短停电时间，提高了供电可靠性。
第一章 电力供电系统概述
第四节 电力线路分类、电压等级及要求
电力线路的分类 1、按电压或用途 电力线路分为送电线路和配电线路。专用于输送电能的线路称为送电 线路。一般为10kV以上电压等级，例如铁路35kV／10kv变电所的 35kV电源线就是送电线路。专用于分配电能的线路称为配电线路，一 般为10kv及以下线路。例如铁路10kV电力贯通线和自闭线就是配电线 路。 配电线路又分为高压配电线路和低压配电线路，电压在1kV以下的 线路为低压配电线路；电压在l—10kV的线路为高压配电线路。
第二章 电力线路基础知识
对供电频率和功率因数的要求 1、对频率的要求 地方电力系统供电频率的允许偏差为±0.5Hz；自备发电所供电频率的 允许偏差±2Hz。 2、对功率因数的要求 (1)地区变、配电所高压供电0．9以上；低压供电0．85以上； (2)非地区变、配电所高压供电0．9；(3)沿线中间站供电不作规定。
城市轨道交通牵引供电系统复习资料
城市轨道交通牵引供电系统复习资料第一章电力牵引供电系统概述1、电力牵引的制式概念：供电系统向电动车辆或电力机车供电所采用的电流或电压制式，包括直流/交流制、电压等级、交流电频率、交流制中单相/三相等问题。
2、电力牵引系统性能要求：①启动加速性能：启动力矩大，加速平稳；②动力设备容量利用充分：轻载时，运行速度高；重载时，运行速度可以低一些。
功率容量P=FV近似于常数；③调速性能：速度调节容易实现，能量损耗小。
满足上述条件：直流串激（串励）电动机。
3、直流串励电动机优缺点：通过串联电阻调速，原理简单，调速范围宽，供电系统电压损失和能量消耗较大，而且需要换向。
4、城市轨道交通牵引制式：直流供电制式。
城市轨道机车功率不大，供电半径小，城市之间运营供电电压不能太高，以确保安全。
我国国标规定采用750V 和1500V直流供电两种制式，不推荐600V。
5、城市轨道交通电力牵引供电系统组成：发电厂（站）、升压变压器、电力网（110-220KV）、主降压变电站（110~220KV→10~35KV）、直流牵引变电所（10~35KV→1500、750V）、馈电线、接触网、走行轨道、回流线。
6、组成统一的电力供电系统的优点：①充分利用动力资源；②减少燃料运输；③提高供电可靠性；④提高发电效率。
7、环形供电接线：由两个或两个以上主降压变电站和所有的牵引变电所用输电线联成一个环行。
8、环形供电接线的优缺点：环行供电是很可靠的供电线路，因为在这种情况下，一路输电线和一个主降压变电站同时停止工作时，只要其母线仍保持通电，就不致中断任何一个牵引变电所的正常供电。
但其投资较大。
9、双边供电接线：由两个主降压变电站向沿线牵引变电所供电，通往牵引变电所的输电线都经过其母线联接，为了增加供电的可靠性．用双路输电线供电，而每路按输送功率计算。
这种接线可靠性稍低于环行供电。
当引入线数目较多时，开关设备多，投资增加。
10、电网向牵引变电所供电形式：环形供电接线、双边供电接线、单边供电接线、辐射形供电接线。
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• 1 在高速运行和恶劣的气候条件下，能保证电力机车正常取流， 要求接触网在机械结构上有良好的稳定性和弹性。
• 2 接触网设备对地绝缘要符合技术要求，安全可靠。
• 3 要求接触网的设备.零件具有足够的耐磨性和抗腐浊能力，以期 延长使用年限。
身的防干扰性能大为增强，考虑到接触网的运行
可靠性对电气化铁路的安全运行至关重要，所以 通常认为，一般情况下DN供电方式为首选，在 电力系统比较薄弱的地区，经过经济技术比较， 可采用AT供电方式，BT供电方式则尽量少采用 或不采用。
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第三节 牵引供电系统的组成
主要由牵引变电所和牵引网两部分组成。主要作用 是从电力系统取得电能，并送给沿铁路线运行的 机车。
吸流变压器，保留了回流线，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，因而部分抵消接触网对
临近通信线路的干扰，其防干扰效果不如BT供
电方式，通常在对通信线防干扰要求不高的区段
采用。这种供电方式设备简单，因此供电设备的
可靠性得到了提高；由于取消了吸流变压器，只
保留了回流线，因此牵引网阻抗比直供方式低一
缺点：机车供电线路复杂，异步电动机调速比较困
难。
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牵引供电系统-电流制
4、工频单相交流制
是电气化铁道发展中的一项先进供电制，最早出现在匈牙利，电压
16kv，1950年法国试建了一条25kv的单相工频交流电气化铁道， 随后日本、前苏联等相继采用（20kv）目前该种电流制已占到 40%以上。我国电气化铁道均采用这种电流制。
第1章 电力系统与牵引供电系统
1-2-1 牵引供电系统的电流制 3、三相交流制 在牵引电流制的发展过程中，有的国家如瑞士、法国等，还采用了 3.6kV的三相交流制。电力机车牵引电动机采用三相异步电动机。 这种供电方式优点在于三相负荷完全平衡，大大减小了电力牵引对电 力系统的影响，并减小了对通信的干扰。 主要的缺点在于交流异步电动机的调速困难和电力机车三相受限困难。
1-1-1 发电厂 1-1-1 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、热电厂、风力电厂、潮汐海洋电厂等。
我国主要采用火电厂、水电厂、核电厂。
1、火电厂 这些电厂多建在煤炭基地附近，故称为“坑口”电厂，其单相容量可 达600MW 。如果把已作过功的乏气再供给用户作为热能，则称为热电厂。 2、水电厂 水电厂利用河流的落差发电。水电厂不仅效率高，而且水能是可循环 利用。目前我国水轮发电机的单机容量为700MW。 3、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。其发电设备仍为一般汽轮机和发电机。核 电厂的单机容量较大，近年来多在900MW以上。
1-2-4 牵引变电所的引入线方式 1-2-4 牵引变电所的引入线方式 又称牵引变电所一次侧的主接线方式。 采用哪种引入线方式，取决于技术、经济、运行、外部供电方式、主变 压器的接线方式等综合因素。 目前我国牵引变电所的引入线方式有三种：桥接线方式、双T接线方式、 单母线分段方式，如图1-5所示。
1-3-2 相控整流调压电路 1-3-2 相控整流调压电路 1、直流电机的调速原理 电力机车采用直流电动机牵引的重要原因之一，是因为直流电动机便 于调速。由于转速公式为：
U IR n Ce
所以，调节电动机的电枢电压U就可实现调速。 早期调速采用调压开关分级调速，缺点是变压器抽头多，结构复杂。 目前采用大功率晶闸管相控整流调压电路实现调压，克服了以上缺点。 2、电力机车的三段相控整流调压电路 图 中 a2x2,a1b1,b1x1 为 机 车 变 压 器 副 边 的 三 段 牵 引 绕 组 。 二 极 管 V1~V4及晶闸管VS01~VS26组成三段桥相控整流电路。L为平波电抗器， 对整流回路的脉动电流起平波作用。。如图1-11所示。
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1-3-2 相控整流调压电路 1-3-2 相控整流调压电路 1、直流电机的调速原理 电力机车采用直流电动机牵引的重要原因之一，是因为直流电动机便 于调速。由于转速公式为：
U IR n Ce
所以，调节电动机的电枢电压U就可实现调速。 早期调速采用调压开关分级调速，缺点是变压器抽头多，结构复杂。 目前采用大功率晶闸管相控整流调压电路实现调压，克服了以上缺点。 2、电力机车的三段相控整流调压电路 图 中 a2x2,a1b1,b1x1 为 机 车 变 压 器 副 边 的 三 段 牵 引 绕 组 。 二 极 管 V1~V4及晶闸管VS01~VS26组成三段桥相控整流电路。L为平波电抗器， 对整流回路的脉动电流起平波作用。。如图1-11所示。
1-2-4 牵引变电所的引入线方式
1-2-5 接触网的供电方式
1-2-1 牵引供电系统的电流制 1-2-1 牵引供电系统的电流制 主要有四个电流制：直流制、低频单相交流制、三相交流制、工频单 相交流制。
1、直流制
因电力牵引用的电力机车多采用机械性能好、调速方便的直流串励电 动机，所以采用直流制供电，简化了机车设备，提高了效率。但牵引变电 所必须设整流设备，结构复杂了。同时因受电力机车牵引电动机额定电压 影响，供电线路电压较低使牵引变电所间距离减小，同时供电电流的加大 增加了导线截面，增大了线路损耗。所以在我国电气化铁道中，未采用直 流制。但在矿山、城市电车和地铁中得以广泛应用。 2、低频单相交流制 为克服直流的缺陷，西欧一些国家采用低频单相交流制，频率为 50/3Hz，电压为11~15kV。虽然这种制式比直流有不少优点，但因其频率 与工频差异，必须有与之配套的发电厂和供电系统，经济性、通用性不好， 应用受限。
第1章 电力系统与牵引供电系统
第1章 电力系统与牵引供电系统
1-1 电力系统概述
1-2 牵引供电系统
1-3 电力机车简介
1-1 电力系统概述
1-1 电力系统概述
电力系统是指发电、送电、变电和用电组成的整体。如图1-1所示。
1-1 电力系统概述
1-1 电力系统概述
1-1-1 发电厂 1-1-2 电力网及电网电压 1-1-3 变电所
1-2-1 牵引供电系统的电流制 工频单相交流制的主要优点为： 1）牵引供电系统结构简单； 2）牵引供电电压增高，既可保证大功率机车的供电，提高机车的牵 引定数和运行速度，又可使变电所之间的距离延长，导线截面减少，建设 投资和运营费用显著降低； 3）交流电力机车的粘着性能和牵引性能良好；
4）和直流制相比较，交流制的地中电流对地下金属的腐蚀作用小， 一般可不设专门防护装置。
缺点：分区亭设备复杂，运营维修工作量大。所以在实际当中，不投入 断路器，形成单边分开供电，即如图1-7所示方式。
1-2-5 接触网的供电方式 （2）单边全并联供电 在每个车站利用柱上负荷开关将上、下行接触网并联，形成并联网络， 如图1-9所示。
并联负荷开关可以自动投切，也可以经设于车站的远动终端RTU由电力 调度控制。
1-1-2 电力网及电网电压
1-1-2 电力网及电网电压 电力网简称电网。
组成：由输电线路、配电线路、变电所。
按其规模分为：地区电网、区域电网。 国家规定电网额定电压分为9个等级，如表1-1所示。
1-1-3 变电所 1-1-3 变电所 变电所的作用：变换电压、集中电能、分配电能、控制电能、调整电 压。
3、单母线分段方式 当牵引变电所除了两路电源引入线外，还需要引出线的中心变电所，通 常采用此种引入线方式。其分段断路器既能经常通过穿越功率，又可在必要 时将母线分成两段，以提高供电的可靠性和灵活性。
1-2-5 接触网的供电方式 1-2-5 接触网的供电方式 指牵引变电所向接触网的供电方式。有两种方式：单边供电方式、双边 供电方式。针对单线区段和复线区段，都可以采用这两种方式。
1-2-1 牵引供电系统的电流制 3、三相交流制 在牵引电流制的发展过程中，有的国家如瑞士、法国等，还采用了 3.6kV的三相交流制。电力机车牵引电动机采用三相异步电动机。 这种供电方式优点在于三相负荷完全平衡，大大减小了电力牵引对电 力系统的影响，并减小了对通信的干扰。 主要的缺点在于交流异步电动机的调速困难和电力机车三相受限困难。
1-1-1 发电厂 1-1-1 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、热电厂、风力电厂、潮汐海洋电厂等。
我国主要采用火电厂、水电厂、核电厂。
1、火电厂 这些电厂多建在煤炭基地附近，故称为“坑口”电厂，其单相容量可 达600MW 。如果把已作过功的乏气再供给用户作为热能，则称为热电厂。 2、水电厂 水电厂利用河流的落差发电。水电厂不仅效率高，而且水能是可循环 利用。目前我国水轮发电机的单机容量为700MW。 3、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。其发电设备仍为一般汽轮机和发电机。核 电厂的单机容量较大，近年来多在900MW以上。
1-2-4 牵引变电所的引入线方式 1-2-4 牵引变电所的引入线方式 又称牵引变电所一次侧的主接线方式。 采用哪种引入线方式，取决于技术、经济、运行、外部供电方式、主变 压器的接线方式等综合因素。 目前我国牵引变电所的引入线方式有三种：桥接线方式、双T接线方式、 单母线分段方式，如图1-5所示。
接于受电弓与主变压器之间，安装于机车车顶中部，是电力机车电源 的总开关和总保护电器。
采用空气断路器，额定切断电流达10kA，固有分闸时间不大于30ms。
与之配合动作的还有隔离开关，当主断路器切断电弧电流后，隔离开 关随即打开，此后主断路器重新合闸。当送电时，只要合上隔离开关即可。
1-3-1 25kV侧电路 3、变压器 额定电压为25kV，低压绕组除牵引供电牵引电动机用电外，还有辅助 绕组、励磁绕组等。
如果是复线电气化铁道区段，通过开闭所的断路器还可将上行和下行 接触网并联起来，此时的开闭所还兼有分区亭的作用。
1-2-3 牵引变电所的一次供电方式 1-2-3 牵引变电所的一次供电方式 又称外部供电方式。通常要求每个牵引变电所必须有两个独立电源供电， 或者由两路非同杆架设的输电线路供电，其中每路输电线应能够承担牵引变 电所的全部负荷。两路电源互为备用或一主一备。 牵引变电所的供电方式通常有三种：一边供电、双边供电、环形供电。 1、一边供电
指牵引变电所的电能只能由电力系统中的一个方向送来，如图1-3所示。
1-2-3 牵引变电所的一次供电方式 2、两边供电 指牵引变电所的电能由电力系统中的两个方向送来，如图1-4所示。
3、环形供电 指若干个发电厂、地区变电所通过高压输电线连接成环形电力网，而牵 引变电所处于环形电力系统中的一段环路之中。仍如图1-4所示。
1-2 牵引供电系统
1-2 牵引供电系统
牵引供电系统是指拖动车辆运输所需电能的供电形式。 电气化铁道供电系统为相对独立于电力系统的电气化铁道牵引供电 系统。
1-2 牵引供电系统
1-2 牵引供电系统
1-2-1 牵引供电系统的电流制 1-2-2 工频单相交流牵引供电系统
点：第一，比末端并联供电更能有效地减小接触网阻抗，降低接触网 电压损失和电能损失；第二，能对接触网的短路故障进行有效的保护。
1-3 电力机车简介
1-3 电力机车简介
我国电气化铁道运行的电力机车，少量为国外引进的，大部分为我 国自己设计制造的SS型单相工频电力机车。 机车的额定电压为 25kV ，最高工作电压为 29kV ，最低工作电压为 20kV。 牵 引 电 动 机 采 用 直 流 串 励 式 ， 额 定 电 压 为 1020V ， 功 率 为 700~900kW。
1-3 电力机车简介
1-3 电力机车简介
1-3-1 25kV侧电路
1-3-2 相控整流调压电路
1-3-1 25kV侧电路 1-3-1 25kV侧电路 以SS8型电力机车为例，其简化的主电路包括： 受电弓、主断路器、变压器、电压互感器、电流互感器、避雷器等。 如图1-10所示。
1-3-1 25kV侧电路 1、受电弓 以大约(90±10)N的压力与接触网接触并获取电流。 为了改善取流条件，降低弓网之间的相互磨损，受电弓上装有粉末冶 金滑板，有的受电弓上还装有固体注滑剂。 电力机车上装有两个受电弓，一般升弓后，前弓备用。 2、主断路器
1-2-4 牵引变电所的引入线方式 1、桥接线方式 当电力系统的功率需要穿越牵引变电所时，采用此种接线方式。牵引变 电所有两路引入线，并通过桥断路器连接起来，以便通过穿越功率。
当桥断路位于牵引变压器侧时，称为内桥；当桥断路器位于线路侧时， 称为外桥。
2、双T接线方式
又称为分支接线，即两路输电线路分别引出两条支线到牵引变电所，构 成双T形。此种引入方式通常只有一咱送电，另一路备用。
变电所通常分为以下三种：
1）枢纽变电所 通常都有两个及以上电源汇集，进行电能的分配和变换，从而形成电 能的枢纽。此类变电所规模大，并采用三绕组变压器获得不同级别的电压， 送到不同距离的地区。 2）地区变电所 其作用是供给一个地区用电。通常采用三绕组变压器，高压受电，中 压转供，低压直配。 3）用户变电所 此类变电所属于电力系统的终端变电所，直接供给用户电能。通常采 用双绕组变压器。铁路牵引变电所就属于此类变电所。
一次供电网络是指直接向牵引变电所供电的地区变电所（或发电厂） 及高压输电线路。输电线路一般分为两路，电压为110kV。
2、牵引变电所
作用是降压，并将三相电源转换成两个单相电源，然后通过馈电线分 别供给牵引变电所两侧的接触网。
3、牵引网 由馈电线、接触网、钢轨、回流线组成。 馈电线是连接牵引变电所母线和接触网的架空铝铰线。 接接触网是牵引网的主体。 钢轨和回流线是负荷电流回流到牵引变电所的路线。
1、单线区段
（1）单边供电 如图1-6所示分区亭的断路器断开时，为单边供电。