牽引網(wǎng)供電方式

1、 直接供電方式直接供電方式1輸電線；輸電線；2牽引變電所；牽引變電所；3饋電線；饋電線；4接觸網(wǎng)；接觸網(wǎng)；5電力機車；電力機車；6鋼軌鋼軌 兩個牽引變電所之間將接觸網(wǎng)分成兩個供電分區(qū)（又稱供電臂）兩個牽引變電所之間將接觸網(wǎng)分成兩個供電分區(qū)（又稱供電臂） 直接供電方式直接供電方式 兩個牽引變電所之間將接觸網(wǎng)分成兩個供電分區(qū)兩個牽引變電所之間將接觸網(wǎng)分成兩個供電分區(qū)（又稱供電臂），正常情況兩相鄰供電臂之間在接（又稱供電臂），正常情況兩相鄰供電臂之間在接觸網(wǎng)上是絕緣的，每個供電臂只從一端牽引變電所觸網(wǎng)上是絕緣的，每個供電臂只從一端牽引變電所獲得電能的供電方式稱為獲得電能的供電方式稱為單邊供電單邊供電

2、。若兩個供電臂。若兩個供電臂通過開關(guān)設(shè)備，在電路上連通，兩個供電臂可同時通過開關(guān)設(shè)備，在電路上連通，兩個供電臂可同時從兩個牽引變電所獲得電能，這種供電方式稱為從兩個牽引變電所獲得電能，這種供電方式稱為雙雙邊供電邊供電。雙邊供電可提高接觸網(wǎng)電壓水平，減少電。雙邊供電可提高接觸網(wǎng)電壓水平，減少電能損耗。但饋線及分區(qū)亭的保護(hù)及開關(guān)設(shè)備都較復(fù)能損耗。但饋線及分區(qū)亭的保護(hù)及開關(guān)設(shè)備都較復(fù)雜，因此，目前采用較少。雜，因此，目前采用較少。 直接供電方式直接供電方式單邊和雙邊供電為正常的供電方式，還有一種非單邊和雙邊供電為正常的供電方式，還有一種非正常供電方式（也稱事故供電方式）叫越區(qū)供電，正常供電方式（也稱

3、事故供電方式）叫越區(qū)供電，如下圖所示。如下圖所示。1故障牽引變電所；故障牽引變電所；2越區(qū)供電分區(qū)。越區(qū)供電分區(qū)。 直接供電方式直接供電方式 越區(qū)供電是當(dāng)某一牽引變電所因故障不能正越區(qū)供電是當(dāng)某一牽引變電所因故障不能正常供電時，故障變電所擔(dān)負(fù)的供電臂，經(jīng)開關(guān)設(shè)備常供電時，故障變電所擔(dān)負(fù)的供電臂，經(jīng)開關(guān)設(shè)備與相鄰供電臂接通，由相鄰牽引變電所進(jìn)行臨時供與相鄰供電臂接通，由相鄰牽引變電所進(jìn)行臨時供電。這種供電方式稱越區(qū)供電。因越區(qū)供電增大了電。這種供電方式稱越區(qū)供電。因越區(qū)供電增大了該變電所主變壓器的負(fù)荷，對電器設(shè)備安全和供電該變電所主變壓器的負(fù)荷，對電器設(shè)備安全和供電質(zhì)量影響較大，因此，只能在較短

4、時間內(nèi)實行越區(qū)質(zhì)量影響較大，因此，只能在較短時間內(nèi)實行越區(qū)供電，是避免中斷運輸?shù)呐R時性措施。供電，是避免中斷運輸?shù)呐R時性措施。 直接供電方式直接供電方式 復(fù)線區(qū)段供電方式與上述基本相同，但每一供電臂分復(fù)線區(qū)段供電方式與上述基本相同，但每一供電臂分別向上、下行接觸網(wǎng)供電，因此牽引變電所饋出線有四條。別向上、下行接觸網(wǎng)供電，因此牽引變電所饋出線有四條。同一側(cè)供電臂上、下行線實行并聯(lián)供電，可提高供電臂末同一側(cè)供電臂上、下行線實行并聯(lián)供電，可提高供電臂末端電壓。越區(qū)供電時，通過分區(qū)亭開關(guān)設(shè)備來實現(xiàn)。復(fù)線端電壓。越區(qū)供電時，通過分區(qū)亭開關(guān)設(shè)備來實現(xiàn)。復(fù)線區(qū)段供電情況如下圖所示。區(qū)段供電情況如下圖所示。圖

5、圖 復(fù)線區(qū)段供電示意圖復(fù)線區(qū)段供電示意圖 吸流變壓器吸流變壓器回流線裝置回流線裝置BT 在牽引網(wǎng)中，每相距在牽引網(wǎng)中，每相距1.5km4km間隔，設(shè)置間隔，設(shè)置一臺變比為一臺變比為1:1的吸流變壓器的吸流變壓器。吸流變壓器設(shè)在分。吸流變壓器設(shè)在分段中央，段中央，其原邊串入接觸網(wǎng)其原邊串入接觸網(wǎng)，副邊串入沿鐵路架副邊串入沿鐵路架設(shè)的回流線設(shè)的回流線?；亓骶€通常就懸掛在鐵路沿線的接。回流線通常就懸掛在鐵路沿線的接觸網(wǎng)支柱外側(cè)的橫擔(dān)上。觸網(wǎng)支柱外側(cè)的橫擔(dān)上。1牽引變電所；牽引變電所；2饋電線；饋電線；3接觸網(wǎng)；接觸網(wǎng)；4電力機車；電力機車；5鋼軌；鋼軌；6回流線；回流線；7吸流變壓器；吸流變壓器；8

6、吸上線。吸上線。1接觸網(wǎng)接觸網(wǎng)；2為為軌道軌道；3為為回流線回流線；4為為吸流變壓器吸流變壓器，變比，變比1:1，一次線圈，一次線圈串接串接入接觸網(wǎng)，入接觸網(wǎng)，二次線圈串接入回流；二次線圈串接入回流；5為為吸上線吸上線，一端接回流線，另一端與軌道或吸流變壓，一端接回流線，另一端與軌道或吸流變壓器線圈中點連接，以提供從電力機車到軌道的返回電流流器線圈中點連接，以提供從電力機車到軌道的返回電流流到回流線中去的通路。到回流線中去的通路。121234551I2I 這種裝置的這種裝置的防護(hù)作用防護(hù)作用在于：把本來是尺寸很大的接觸在于：把本來是尺寸很大的接觸網(wǎng)網(wǎng)軌道大地回路改變成尺寸相對很小的接觸網(wǎng)軌道大

7、地回路改變成尺寸相對很小的接觸網(wǎng)回流線回流線回路?；芈?。 當(dāng)牽引電流流經(jīng)吸流變壓器原邊時，副邊在回流線中當(dāng)牽引電流流經(jīng)吸流變壓器原邊時，副邊在回流線中產(chǎn)生很大的互感電勢。吸流變壓器的作用也就是在接觸網(wǎng)產(chǎn)生很大的互感電勢。吸流變壓器的作用也就是在接觸網(wǎng)和回流線之間集中地和回流線之間集中地加大互感加大互感。即：。即： 設(shè)吸流變壓器原邊電流為設(shè)吸流變壓器原邊電流為I1，匝數(shù)為，匝數(shù)為1 1；副邊電流；副邊電流I I2 2，匝數(shù)為匝數(shù)為2 2。根據(jù)磁勢平衡關(guān)系：。根據(jù)磁勢平衡關(guān)系： I I2 2 2 2 I1 1 1又因為變比為又因為變比為1:11:1，則，則1 1=2 2，所以，所以 I I2 2I

8、I1 1 說明：說明：采用吸流變后，只有變壓器原邊的激磁電流仍采用吸流變后，只有變壓器原邊的激磁電流仍流經(jīng)軌道和大地，且電流數(shù)量很小。流經(jīng)軌道和大地，且電流數(shù)量很小。 如果不設(shè)吸流變，單憑接觸網(wǎng)和回流線之間的分布互如果不設(shè)吸流變，單憑接觸網(wǎng)和回流線之間的分布互感，僅約感，僅約10-20%10-20%牽引電流經(jīng)回流線流回牽引電流經(jīng)回流線流回。 同時回流線和接觸網(wǎng)中的電流基本上同時回流線和接觸網(wǎng)中的電流基本上大小相等，方向大小相等，方向相反相反。兩者的交變磁場基本上可互相平衡。兩者的交變磁場基本上可互相平衡(抵消抵消)。顯著地。顯著地減弱了接觸網(wǎng)和回流線周圍空間的交變磁場，使?fàn)恳娏鳒p弱了接觸網(wǎng)和

9、回流線周圍空間的交變磁場，使?fàn)恳娏髟卩徑耐ㄐ啪€路中的電磁感應(yīng)影響大大地減小。在鄰近的通信線路中的電磁感應(yīng)影響大大地減小。 缺點：缺點：1. 電力機車處于吸流變壓器附近時防護(hù)效果差。電力機車處于吸流變壓器附近時防護(hù)效果差。機車電流經(jīng)軌道與大地，然后經(jīng)回流線流回，接觸網(wǎng)在機車電流經(jīng)軌道與大地，然后經(jīng)回流線流回，接觸網(wǎng)在a、b段中沒有電流，而回流線中有電流，則在段中沒有電流，而回流線中有電流，則在ab段的長度內(nèi)段的長度內(nèi)等于沒有防護(hù)。等于沒有防護(hù)。ab回流線回流線cd 中無電流，在中無電流，在接觸網(wǎng)接觸網(wǎng)cd 段的長度內(nèi)等于段的長度內(nèi)等于沒有防護(hù)。沒有防護(hù)。 兩種情形都使吸流變壓器兩種情形都使吸

10、流變壓器回流線在半段長度里失去回流線在半段長度里失去效用，這種現(xiàn)象叫做效用，這種現(xiàn)象叫做半段效應(yīng)，失效區(qū)相當(dāng)于分段長度之半段效應(yīng)，失效區(qū)相當(dāng)于分段長度之半半。 所以實際裝置是在供電臂內(nèi)設(shè)置長度不大的許多所以實際裝置是在供電臂內(nèi)設(shè)置長度不大的許多吸上吸上分段分段，每個分段僅長，每個分段僅長24km，每個分段中央設(shè)置一臺吸，每個分段中央設(shè)置一臺吸流變壓器。分段以吸上線為界，吸上線一端接回流線，另流變壓器。分段以吸上線為界，吸上線一端接回流線，另一端焊入鋼軌。一端焊入鋼軌。cd 按照這種安排，按照這種安排，半段效應(yīng)長度大大縮小半段效應(yīng)長度大大縮小，且只有處在一個分段，且只有處在一個分段中的機車的電流

11、而不是牽引網(wǎng)總電流在該分段產(chǎn)生半段效應(yīng)影響。中的機車的電流而不是牽引網(wǎng)總電流在該分段產(chǎn)生半段效應(yīng)影響。2.使使?fàn)恳W(wǎng)阻抗顯著增大牽引網(wǎng)阻抗顯著增大。接觸網(wǎng)。接觸網(wǎng)回流線回路比通常牽引網(wǎng)阻抗回流線回路比通常牽引網(wǎng)阻抗要高。應(yīng)用這種裝置的牽引網(wǎng)，其阻抗等于接觸網(wǎng)要高。應(yīng)用這種裝置的牽引網(wǎng)，其阻抗等于接觸網(wǎng)回流線回路阻回流線回路阻抗與吸流變壓器短路阻抗之和。抗與吸流變壓器短路阻抗之和。 由于牽引網(wǎng)阻抗增高，有時可能必要由于牽引網(wǎng)阻抗增高，有時可能必要縮短牽引變電所間的距離，縮短牽引變電所間的距離，或增設(shè)串聯(lián)電容補償，來保證牽引網(wǎng)電壓水平或增設(shè)串聯(lián)電容補償，來保證牽引網(wǎng)電壓水平。 日本鐵路為防止通訊干

12、擾，在實行交流電氣日本鐵路為防止通訊干擾，在實行交流電氣化的化的前期前期，在牽引網(wǎng)中普遍應(yīng)用了，在牽引網(wǎng)中普遍應(yīng)用了BT供電方式供電方式。 但當(dāng)高速、大功率機車在這種電路中通過吸但當(dāng)高速、大功率機車在這種電路中通過吸流變壓器分段時，在受電弓上會產(chǎn)生強烈電弧，流變壓器分段時，在受電弓上會產(chǎn)生強烈電弧，為了克服此缺點，為了克服此缺點，后來后來發(fā)展了一種新的牽引網(wǎng)供發(fā)展了一種新的牽引網(wǎng)供電方式電方式自耦變壓器供電方式自耦變壓器供電方式。自耦變壓器供電方式自耦變壓器供電方式(AT)T接觸網(wǎng)；接觸網(wǎng)；R軌道；軌道；F正饋線；正饋線；AT自耦變壓器自耦變壓器AT供電方式：供電方式：由接觸網(wǎng)由接觸網(wǎng)T、正饋

13、線、正饋線F、軌道大地系統(tǒng)、軌道大地系統(tǒng)R以以及每隔一定距離的自耦變壓器及每隔一定距離的自耦變壓器(AT)構(gòu)成。構(gòu)成。AT并聯(lián)于接觸導(dǎo)線與正饋線之間，并聯(lián)于接觸導(dǎo)線與正饋線之間，AT中點與鋼軌相連。中點與鋼軌相連。IAT1AT21/2I1/2ITRFn1n2n1n2 結(jié)構(gòu)上：結(jié)構(gòu)上：AT方式是用方式是用自耦變壓器代替了吸流變壓器自耦變壓器代替了吸流變壓器，正饋線代替了回流線正饋線代替了回流線。自耦變壓器是。自耦變壓器是并入并入電路，這一改變，電路，這一改變，首先是消除了接觸網(wǎng)中的吸流變壓器分段。大部分回流流首先是消除了接觸網(wǎng)中的吸流變壓器分段。大部分回流流經(jīng)正饋線，從而降低對鄰近通信線的干擾。

14、經(jīng)正饋線，從而降低對鄰近通信線的干擾。自耦變壓器的工作原理：自耦變壓器的工作原理： 一次和二次回路共用部分繞組一次和二次回路共用部分繞組(n2部分部分)， 而而n1只有一次電流通過。只有一次電流通過。n1n2I I1 1= =I IH HI IL LU UL LE E1 1E E2 2I I2 2 輸入電壓為輸出電壓的輸入電壓為輸出電壓的2倍倍，也就是說，通過，也就是說，通過自耦變壓器可以輸入較高的電壓而得到機車所需自耦變壓器可以輸入較高的電壓而得到機車所需的低電壓。電流則相反，輸入電流為輸出電流的的低電壓。電流則相反，輸入電流為輸出電流的一半。從牽引變電所看，以兩倍接觸網(wǎng)電壓沿線一半。從牽引

15、變電所看，以兩倍接觸網(wǎng)電壓沿線輸送輸送1/2I。 送電電壓加倍，送電電流減半，送電電路中送電電壓加倍，送電電流減半，送電電路中的的電壓損失將降低為電壓損失將降低為1/4。 利用利用AT這個特點，可增大變電所間的距離和這個特點，可增大變電所間的距離和增大傳輸功率，增大傳輸功率，減少牽引網(wǎng)損耗減少牽引網(wǎng)損耗。 缺點：缺點：必須在沿線安設(shè)電壓較高、容量較大的自必須在沿線安設(shè)電壓較高、容量較大的自耦變壓器，牽引網(wǎng)設(shè)備的投資相應(yīng)增加。耦變壓器，牽引網(wǎng)設(shè)備的投資相應(yīng)增加。帶回流線的直接供電方式帶回流線的直接供電方式(DN) 由于由于AT方式設(shè)備復(fù)雜，一次投資高、運營費用高、維方式設(shè)備復(fù)雜，一次投資高、運營

16、費用高、維護(hù)困難，特別在多隧道區(qū)段應(yīng)用更為困難。護(hù)困難，特別在多隧道區(qū)段應(yīng)用更為困難。BT方式由于方式由于其半段效應(yīng)、接觸網(wǎng)分段及牽引網(wǎng)阻抗大等弱點，對高速其半段效應(yīng)、接觸網(wǎng)分段及牽引網(wǎng)阻抗大等弱點，對高速和重載行車的適應(yīng)能力差。因此，和重載行車的適應(yīng)能力差。因此，常采用直接供電加回流常采用直接供電加回流線線(負(fù)饋線負(fù)饋線)。DN供電方式：供電方式：由接觸網(wǎng)、鋼軌、沿全線架設(shè)的負(fù)饋線由接觸網(wǎng)、鋼軌、沿全線架設(shè)的負(fù)饋線NF(每隔幾公里用每隔幾公里用P金屬線和鋼軌相連金屬線和鋼軌相連)組成。組成。 由于由于NF和鋼軌并聯(lián)連接，使得正常運行時鋼軌中負(fù)荷和鋼軌并聯(lián)連接，使得正常運行時鋼軌中負(fù)荷電流的一部分分流到電流的一部分分流到NF中去，因此，可以減少流入大地中去，因此，可以減少流入大地的電流，減輕對通訊的干擾危害，降低鋼軌電位，減小饋的電流，減輕對通訊的干擾危害，降低鋼軌電位，減小饋電回路的阻抗。電回路的阻抗。 DN方式與方式與AT、BT相比相比，其饋電回路和設(shè)備簡單、投，其饋電回路和設(shè)備簡單、投資省、運營維護(hù)方便。資省、運營維護(hù)方便。 為了能取得最好的防干擾效果，需研究回流線的空間為了能取得最好的防干擾效果，需研究回流線