电气化铁道牵引供电系统.
电气化铁路供电系统教材
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：谐波电流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 电力系统注入负序电流。 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：牵引供电系统采用换相方式 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限制。
2 牵引网 通常，将接触网、钢轨、回流线构成的线路称为牵引网。接触网 和钢轨是牵引网的主体。 接触网（图3-54）是架设在电气
化铁路上空，向电力机车供电的一种
特殊形式的输电线路，其质量和工作 状态直接影响电气化铁路的运输能力。 接触网根据其接触悬挂类型，可 以分为简单接触悬挂和链形接触悬挂 两类。
• 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：在确保供电的前提下， 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。 • 完备的确保一次系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 • 接地问题 • 继电保护问题 • 弓网关系问题 • 绝缘配合问题 • 电磁兼容问题
功率因数问题 列车从牵引供电系统取用的电能会随着 列车牵引定数、路况（限坡、弯道）、运行 图、司机操作技术等因素的影响，因此改变 列车取用的有功功率和无功功率，导致功率 因素发生变化。 电力部门要求大工业用户的功率因数达 到0.9以上，高出部分奖励、低于该数值将罚 款。 整改措施：加功率因数补偿装置，困难 在于负荷波动导致功率因数大范围波动，难 以达到理想的补偿效果。
电气化铁道牵引供电系统
第一部分：交流牵引供电系统概述
1.2 我国电气化铁路的发展
第一条干线电气化铁路---宝成线（1975年） 第一条全线一次电气化完成铁路---阳安线（1978年）
第一条双线电气化铁路---石太线（1982年） 第一条采用AT供电方式的电气化铁路---京秦线 （1985年）
第一部分：牵引供电系统概述
1.5 BT(吸流变压器)供电方式
BT供电方式示意图 ● 防干扰效果好； ● 牵引网阻抗偏大（以链形悬挂牵引网为例，牵引网单位等效阻抗会增大约50%）： ● 电力机车过BT时，易产生电弧； ● 增加了接触网的维修工作量和事故率，可靠性较低。
第一部分：牵引供电系统概述
1.6 带回流线的直接供电方式(TRNF)
电气化铁道牵引供电系统
主要内容
第一部分：交流牵引供电系统概述 第二部分：牵引变压器接线 第三部分：电气化铁路负荷特性 第四部分：变电所主接线及平面布置 第五部分：保护配置及综合自动化系统 第六部分：朔黄铁路扩容工程设计技术标准
第一部分：交流牵引供电系统概述
1.1 电气化铁路的诞生与早期发展
1825年英国修建了世界上第一条铁路 1879年世界上第一次采用电力牵引列车
第二部分：牵引变压器接线
2.3 V结线牵引变压器
A
BC
A
C
A
B
BC
A1
X1 A2
X2
a
b
c
单相V/v结线
a1
x1 a2
x2
三相V/v结线
特点： ● 接线简单、可靠性高、工程 投资低； ● 安装容量小、电能损耗小、运营费用低； ● 变压器容量利用率为100％； ● 能为变电所提供三相电源； ● 对电力系统的负序影响较小，负序功率等于牵引负荷功率的50%；
TBT2831-1997电气化铁道牵引供电远动系统技术条件
电气化铁道牵引供电远动系统技术条件（TB/T 2831-1997）1 主题内容与适用范围本标准规定了电气化铁道牵引供电远动系统的技术要求、试验、检验及标志、包装、运输、贮存等。
本标准适用于电气化铁道牵引供电远动系统。
2 引用标准GB/T 13729 远动终端通用技术条件GB/T 13730 地区电网数据采集与监控系统通用技术条件GB 2887 计算站场地技术要求GB 191 包装、贮运、指示、标志3技术要求3.1 正常工作条件3.1.1环境温度控制站：15～30℃；被控站：－10～45℃。
3.1.2 相对湿度控制站：10％～75％；被控站：不大于95％。
3.1.3大气压力66～108kPa；86～108kPa。
3.1.4 周围环境要求3.1.4.1大气中不含有导致金属或绝缘损坏的腐蚀性气体。
3.1.4.2周围介质不允许有严重霉菌。
3.1.4.3 设备安装场所采取防尘措施，控制站还应采取防静电措施。
3.1.4.4 设备的接地要求参照GB 2887的有关规定。
3.1.4.5 被控站装置安装于单相交流25kV电气化铁道附近。
装置应采取有效的抗震动及防电磁干扰措施。
3.2电源条件3.2.1 控制站3.2.1.1 交流电源频率50Hz±2.5Hz。
3.2.1.2交流电源波形为正弦波，畸变系数不大于5％。
3.2.1.3交流电源电压波动范围为额定电压的＋15％～－10％；＋10％～－15％。
3.2.2 被控站3.2.2.1 交流电源频率为50Hz±2.5Hz。
3.2.2.2 交流电源波形为正弦波，畸变系数不大于5％。
3.2.2.3交流电源电压波动范围为额定电压的＋15％～－25％。
3.2.2.4 直流电源电压波动范围为额定电压的±20％。
3.2.2.5直流电源电压波纹系数不大于5％。
3.2.3远动系统应配置不停电电源装置（UPS）。
交流失电后应维持供电时间为：控制站：不少于30min；被控站：不少于2h。
铁道电气化术语
电气化铁道牵引供电系统术语1、单相工频交流电力牵引制single—phase industrial frequency AC electric traction system 牵引网采用单相工频交流电力向电力机车或电动车组供电的牵引制式。
2、电力牵引供电系统electric traction supply system由牵引变电所、牵引网以及其他辅助供电设施组成的供电系统。
3、牵引网traction electric network由接触网和回流回路构成的电网络。
4、单位能耗unit energy consumption列车运行时平均每万吨公里所消耗的能量。
单位：Kwh／t5、列车带电运行时分train running time on load列车在运行中，电力机车或电动车组以牵引工况运行的时分。
6、直接供电方式direct feeding system接触网由承力索、接触导线(包括加强导线)组成，牵引网由接触网、钢轨、大地组成，牵引回流由钢轨、大地返回牵引变电所的供电方式。
7、带回流线的直接供电方式direct feeding system with return wire接触网由承力索，接触导线(包括加强导线）组成，牵引网由接触网、钢轨、大地、回流线组成，牵引回流由钢轨、大地、回流线返回牵引变电所的供电方式。
8、吸流变压器供电方式(BT供电方式) booster transformer feeding system接触网由承力索、接触导线(包括加强导线)组成，牵引网由接触网、钢轨、大地、回流线、吸流变压器组成，牵引回流大部分由回流线返回牵引变电所的供电方式。
接触网中每隔一定距离设置吸流变压器，其原副边分别串入接触导线和回流线中。
9、自耦变压器供电方式(AT供电方式) autotransformer feeding system接触网由承力索、接触导线（包括加强导线）组成，牵引网由接触网、钢轨、大地、AF线、PW线、自耦变压器组成，接触导线和钢轨之间电压为25kv，牵引回流沿AF线回归牵引变电所的供电方式。
牵引变电所的几种供电方式
电气化铁道牵引供电装置,又称为牵引供电系统,其系统本身没有发电设备,而就是从电力系统取得电能。
目前我国一般由11０kＶ以上得高压电力系统向牵引变电所供电。
目前牵引供电系统得供电方式有直接供电方式、BT供电方式、AＴ供电方式、同轴电缆与直供加回流线供电方式四种,京沪、沪杭、浙赣都就是采用得直供加回流线方式。
一、直接供电方式直接供电方式(T—Ｒ供电)就是指牵引变电所通过接触网直接向电力机车供电,及回流经钢轨及大地直接返回牵引变电所得供电方式。
这种供电方式得电路构成及结构简单,设备少,施工及运营维修都较方便,因此造价也低。
但由于接触网在空中产生得强大磁场得不到平衡,对邻近得广播、通信干扰较大,所以一般不采用。
我国现在多采用加回流线得直接供电方式。
二、BT供电方式所谓BＴ供电方式就就是在牵引供电系统中加装吸流变压器(约3~4km 安装一台)与回流线得供电方式。
这种供电方式由于在接触网同高度得外侧增设了一条回流线,回流线上得电流与接触网上得电流方向相反,这样大大减轻了接触网对邻近通信线路得干扰、BT供电得电路就是由牵引变电所、接触悬挂、回流线、轨道以及吸上线等组成。
由图可知,牵引变电所作为电源向接触网供电;电力机车(EL)运行于接触网与轨道之间;吸流变压器得原边串接在接触网中,副边串接在回流线中。
吸流变压器就是变比为1:1得特殊变压器、它使流过原、副边线圈得电流相等,即接触网上得电流与回流线上得电流相等。
因此可以说就是吸流变压器把经钢轨、大地回路返回变电所得电流吸引到回流线上,经回流线返回牵引变电所。
这样,回流线上得电流与接触网上得电流大小基本相等,方向却相反,故能抵消接触网产生得电磁场,从而起到防干扰作用。
以上就是从理论上分析得理想情况,但实际上由于吸流变压器线圈中总需要励磁电流,所以经回流线得电流总小于接触网上得电流,因此不能完全抵消接触网对通信线路得电磁感应影响。
另外,当机车位于吸流变压器附近时回流还就是从轨道中流过一段距离,至吸上线处才流向回流线,则该段回流线上得电流会小于接触网上得电流,这种情况称为“半段效应”。
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
（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
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。
电气化铁道牵引供电系统
电力牵引供电系统张丽西南交通大学电气工程学院牵引网供电方式目前单相工频25kV牵引网供电方式主要有:直接供电方式(TR)BT(吸流变压器)供电方式带回流线的直接供电方式(TRNF)AT(自耦变压器)供电方式直接供电方式(TR)牵引电流通过电力机车后直接从钢轨或大地返回牵引变电所。
结构简单，投资最少，维护费用低。
在负荷电流较大的情况下，钢轨电位高；对弱电系统的电磁干扰较大BT(吸流变压器)供电方式在接触网和回流线中串接吸流变压器，让牵引电流通过电力机车后从回流线返回牵引变电所。
电磁兼容性能好，对周围环境影响小接触网中串接吸流变压器，牵引网阻抗增大，供电臂压降增大，牵引变电所的供电距离缩短带回流线的直接供电方式(TRNF)牵引电流通过电力机车后部分从回流线返回牵引变电所，部分从钢轨地返回。
兼有直接供电方式结构简单，投资和维修量小、供电可靠性高等优点相对直接供电方式，钢轨电位和对通信线路的干扰有所改善。
钢轨电位降低；牵引网阻抗降低，供电距离增长；对弱电系统的电磁干扰减小相对BT方式，结构简单，投资少，维护费用低；牵引网阻抗减小，供电距离增长AT(自耦变压器)供电方式牵引电流通过电力机车后部分从正馈线返回。
供电电压提高，更能适应大功率负荷的供电，功率输送能力强，供电距离远，可减少牵引变电所数量，减少电分相数目，机车通过分相中性段短时失电产生的速度和功率损失得到降低；有效降低对通讯线路的干扰; 。
AT供电方式接触网结构复杂，供变电设施较多，运营维护难度较大9高速铁路特点：具有行车速度高，机车功率大、取流大9BT方式牵引网单位阻抗高，功率输送能力较弱9直接供电方式在负荷电流较大的情况下，对通讯线路干扰大，钢轨电位高的缺点更为突出9技术上AT和带回流线直供方式均能满足300km/b及以上高速牵引。
两者相比，AT供电方式更能适应大功率负荷的供电，同时由于电分相数目的减少。
但AT供电方式接触网结构复杂，供变电设施较多，运营维护难度较大。
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。
牵引供电系统期末辅导-《电气化铁道供电系统》练习题
《牵引供电系统》复习题（本科）一、填空题1、内燃机车是以柴油为燃料，利用柴油发电机-电动机组牵引列车，效率比蒸汽机车高。
2、电力系统是指发电 , 送电 , 变电 , 和用电组成的整体。
3、电力网简称电网。
由输电线路、配电线路、变电所组成。
4、输电线路的作用是输送电能，其特点是电压较高、线路较长。
5、配电线路的作用是分配电能，其特点是电压较低、线路较短。
6、变电所分为枢纽变电所、地区变电所、用户变电所三种。
7、变电所除具有变换电压的作用外,还具有集中电能,分配电能和控制电能以及调整电压的作用。
8、牵引供电是指拖动车辆运输所需电能的供电形式。
9、工频单相交流牵引供电系统主要由牵引变电所、牵引网两部分组成。
10、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 。
11、工频单相交流电力机车是功率很大的单相负荷，会影响到三相电力系统的对称性。
12、根据所采用的变压器的类型不同，牵引变电所通常又分为单相牵引变电所、三相变电所、三相-两相变电所三种。
13、为减小操作过电压对变压器绕组绝缘的威协，在变压器送电和停电的瞬间必须合上中性点接地隔离开关。
14、为了经济合理地选择牵引变压器容量，计算分确定计算容量、确定校核容量、安装容量三个步骤进行。
15、牵引网的电阻主要包括接触网的电阻、钢轨的电阻、大地回路的电阻。
16、牵引网阻抗是供电臂的电压损失、电能损失、短路计算的基本参数。
17、电气化铁道供电系统的主要任务是保证安全可靠地向电力机车供电。
18、牵引供电系统由于阻抗及负荷而导致供电电压降低，其降低的数值称为电压损失。
19、牵引负荷引起的电压损失主要由牵引网的电压损失、牵引变电所的电压损失两部分组成。
20、牵引供电系统目前采用直流制,低频单相交流制,三相交流制,工频单相交流制几种制式.21、牵引变电所的作用是降压,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电给牵引变电所两侧的接触网。
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。牵引供电系统主要包括牵引变电所和接触网两部分。
供电系统示意图
发电厂(1)发出的电
流，经升压变压器(2)提
高电压后，由高压输电 线(3)送到铁路沿线的牵
引变电所(4)。在牵引变
电所里把电流变换成所 要求的电流或电压后，
高压断路器、各种高压隔离开关以及避雷器等电气设备。
（4）牵引变电所的供电安全
a）电网向牵引变电所供电：我国电气化铁路为国家一级电力负 荷。因此，每个牵引变电所都采用两路输电线供电，且两路输电线有 各自的杆塔、走线，以保证在一路输电线发生故障时，牵引变电所供 电不致于长时间中断。牵引变电所内还装有各种控制、测量、监视仪 表和继电保护装置等。
经馈流线(5)转送到邻近
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
1 牵引变电所
（1）定义
牵引变电所是设置于电气化铁路沿线，安装有受电、变电、配电
设备的建筑物。
（2）任务
牵引变电所的任务是将电力系统高压输电线输送来的110千伏 （或220千伏）的三相交流电，变压为27.5千伏的单相交流电，向其 邻近区间和所在站场线路的接触网送电，保证可靠而又不间断地向接 触网供电。 （3）设备 在牵引变电所里，主要设有主变压器、电压互感器、电流互感器、
交-直-交机车的功率因数基本接近1.0。 但我国电气化铁路仍然存在大量的 交-直机车，所采用的功率因数动态补 偿装置由于电力电子技术、器件造价等 问题，仍然无法大规模应用。
机车过分相问题 在牵引变电所中，通常是把电力系统的 电能由高压降低为牵引供电系统所需要的电 压，同时把三相系统转变为两相系统，该两 相系统分别向牵引变电所两侧供电，因此， 列车在通过某些点时，需要从一相（如a相） 过渡到另外一相（如b相），在这两相之间需 要设置一个绝缘断口，这就是电分相。 与之相关的还有电分段，在同相之间设 置的绝缘断口。
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电力牵引供电系统
张丽
西南交通大学电气工程学院
牵引网供电方式
目前单相工频25kV 牵引网供电方式主要有:直接供电方式(TR BT(吸流变压器供电方式
带回流线的直接供电方式(TRNF
AT(自耦变压器供电方式
9高速铁路特点：具有行车速度高，机车功率大、取流大9BT 方式牵引网单位阻抗高，功率输送能力较弱9直接供电方式在负荷电流较大的情况下，对通讯线路干扰大，钢轨电位高的缺点更为突出
9技术上AT 和带回流线直供方式均能满足300km/b及以上高速牵引。
两者相比，AT 供电方式更能适应大功率负荷的供电，同时由于电分相数目的减少。
但AT 供电方式接触网结构复杂，供变电设施较多，运营维护难度较大。
高速铁路牵引供电方式应采用AT 供电方式或带回流线的直接供电方式
变压器接线型式
应用于直接供电方式的主要有：
单相接线、V/v接线、YNd11接线、三相/两相平衡接线(Scott接线、Wood-Bridge 接线等、阻抗匹配平衡接线
应用于AT 供电方式的主要有：
单相接线、V/X接线、三相/两相平衡接线(Scott接线、Wood-Bridge 接线等、十字交叉接线
牵引压器
目前，国外高速铁路牵引变压器多采用三相-两相平衡变压器、单相变压器。
意大利、新西兰采用单相接线牵引变压器法国TGV 采用单相和V/v接线变压器
日本东海道新干线采用Scott 接线
山阳新干线采用Modified-Woodbridge 接线变压器台湾高速铁路采用的是Le Blanc接线变压器
从广义的角度上讲，牵引变压器原次边之间除了有电压的变换外，还有电流和阻抗变换，可称为系统变换，如
. . . . A B C οαβ
⇔通过系统变换，可以获得一次侧的牵引变压器、牵引负荷的等值电路模型，或二次侧的电力系统、牵引变压器等值电路模型。
这两个等值电路模型对于牵引供电系统的电气分析十分方便、有用，如用于电压损失，故障分析，电能计量，负序含量，谐波水平等计算。
应用于（带回流线）直接供电方式的变压器接线 A B C C T
应用于AT供电方式的变压器接线 A B A B C C T F A B C C T F C F
应用于AT供电方式的变压器接线A B C A B C b c’ c a’ a a b c a’ b’c’ C T F b’
带回流线的直接供电系统 ZC ⎡ ZN ⎢Z − Z NT ⎣ N 1 ZT ⎡⎤⎤⎢ I•N ⎥⎡ • 1 ⎤• IC =⎢I Z CT ⎥⎥ I • NS − Z ⎢ N ⎥⎣ ZTC Z NT −ZZ NT T⎦ NC ⎦ I T ⎣⎦ 1 IT • Z CN I•C • I TS 1 • I TS 2 • 1、长回路电流分配关系• − Z + Z − Z + Z N NT TC
NC • • • I I T = C I N + IT + IC = 0 Z N + ZT − 2Z NT • • • • • • • IC + • = + + Z N I N + Z NC Z I Z I Z I Z Z Z Z Z − + + − T T C NT T NT T TC TC NC NT I N • IN = Z N + ZT − 2Z NT IC
带回流线的直接供电系统ZC Z CT Z CN Z NT IC • 长回路单位长度牵引网阻抗ZN • Z• L '= IN ΔU C • • I C I NS • • • I Δ U T • • • • • I TS 1 • 2 • I TS ⎛⎞⎛⎞ Z = L • Δ U C = ⎜ Z C I C + Z NC I N + ZTC I T ⎟ − ⎜ Z N I N + Z NC I C + Z NT I T ⎟ 2、
长回路牵引网等值阻抗⎝I C ⎠⎝⎠ ZT • − Z N + Z NT − ZTC + Z NC • IT = IC Z N + ZT − 2Z NT • − ZT + Z NT + ZTC − Z NC • IN = IC Z N + ZT − 2Z NT • 带回流线的直接供电系统ZC N Z CN CT IC • • • • m Z T ] I I NS + ( mZ [ sZ N −ZmZTN −Z(s − Z ITN − mZT I TS 1 = m ( Z CT − Z NC I C ZT • • • NT N NS • IT • • I TS 1 • I TS 2 • • 3、短回路电流分配关系• m sZ N I NS + mZ NC I C + mZTN I TS 1 + ( s m − ms Z− TN I TS 2 • • • = mZT I TS 1 + ( s − m ZT I TS 2 + sZ NT I NS + mZ CT I C I C = − I TS 1 + I TS 2 I NS = − I TS 2 • • • • •
带回流线的直接供电系统ZC ZN Z CT Z CN Z NT IC IN • • • I NS • ZT IT I TS 1 m • I TS 2 s− m • I NS = − I TS 2 • • • m ( Z CT − Z NC + ZTN − ZT • =− IC sZ N − ( s − 2m ZT − 2mZTN s − m ZT − sZ N − m ( Z CT − Z NC − ZTN • ( I TS 1 = IC sZ N − ( s − 2m ZT − 2mZTN
AT(自耦变压器供电系统 TPS1 X X X X 25kV X X X X ATS X X ATS X X X ATSP X ATS X X ATS X X X TPS2 X ATS X X ATS X X X ATSP X ATS X X X TPS3 X X 25kV X X X X X X X 25kV X X X X X X X X X
AT供电系统计算 ZC Z CT ZT Z CF ZF Z TF 分析中假设： 1. 2. 3. Z AT = 0 IG = 0 Z CT = Z FT Z F = ZC ，
单线AT网络中的电流分布I 2 U1 • • IC 1 I • • IC 2 U2 • • IT 1 • • IT 2 • ′ U1 • • IF ′ U2 • I 2 x D l 长回路短回路。