牽引供電系統(tǒng)課件

第一章電力牽引供電系統(tǒng)參考教材譚秀炳主編，<<交流電氣化鐵道牽引供電系統(tǒng)>>西南交通大學(xué)出版社華東交通大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院羅杰第一章電力牽引供電系統(tǒng)參考教材1§1-1電力系統(tǒng)術(shù)語

電力系統(tǒng):(PowerSystem)

生產(chǎn)、輸送、分配、消費電能的發(fā)電機、變壓器、電力線路、各種用電設(shè)備聯(lián)系在一起組成的統(tǒng)一體?！?-1電力系統(tǒng)術(shù)語電力系統(tǒng):(2

1、電力系統(tǒng)：生產(chǎn)、輸送、分配與消費電能的系統(tǒng)。包括：發(fā)電機、電力網(wǎng)和用電設(shè)備組成。2、電力網(wǎng)：電力系統(tǒng)中輸送與分配電能的部分。3、動力系統(tǒng)：動力部分與電力系統(tǒng)組成的整體。牽引供電系統(tǒng)課件3發(fā)電廠電力網(wǎng)電力用戶發(fā)電廠電力網(wǎng)電4§1-2電力牽引電流制式與基本內(nèi)容一、電流制與額定電壓根據(jù)電流形式：

（1）直流制:主要用于城市軌道交通，額定電壓有1500V和750V、3000V或6000V。（2）交流制低頻單相交流制:()目前已不采用，額定電壓15KV或11KV。工頻單相交流制:主要用于大運量、重載的鐵路運輸，額定電壓為25kV，廣泛采用?！?-2電力牽引電流制式與基本內(nèi)容（1）5二、電力牽引供電系統(tǒng)主要內(nèi)容(一)電力系統(tǒng)及牽引供電系統(tǒng)概述(二)牽引變電所主變壓器的結(jié)線方式(三)供電方式和供電回路(四)牽引網(wǎng)對通信線路的影響牽引供電系統(tǒng)課件6電力牽引系統(tǒng)electrictractionsystem：

1、電力牽引供電系統(tǒng)electrictractionsupplysystem—保證實現(xiàn)電力牽引方式且能夠安全可靠的、不間斷工作的電力供應(yīng)系統(tǒng)

（1）牽引變電所

tractionsubstation

（2）牽引網(wǎng)

tractionnetwork

①饋電線feederline②接觸網(wǎng)overheadcontactline③鋼軌及回流線

rail,negativefeeder

2、電力機車electriclocomotive§1-3交流電力牽引系統(tǒng)概述電力牽引系統(tǒng)electrictractionsy7G電力系統(tǒng)(發(fā)電廠）輸電線牽引變電所電力機車接觸網(wǎng)饋電線回流線鋼軌、地3、電力牽引系統(tǒng)組成原理圖電力牽引系統(tǒng)G電力系統(tǒng)(發(fā)電廠）輸電線牽引變電所電力機車接觸網(wǎng)饋電線回流8§1-4直流牽引供電系統(tǒng)概述

?

基本結(jié)構(gòu)§1-4直流牽引供電系統(tǒng)概述

?基本結(jié)構(gòu)9G電力系統(tǒng)(發(fā)電廠）輸電線直流牽引變電所接觸網(wǎng)饋電線回流線電動車輛走行軌主（降壓）變電站電力地鐵或者表示為：G電力系統(tǒng)(發(fā)電廠）輸電線直流牽引變電所接觸網(wǎng)饋電線回流線電10§1-5電力系統(tǒng)與電力牽引供電系統(tǒng)一、構(gòu)成1.電力系統(tǒng)—是一個包括發(fā)電廠、輸電(線)、變電、配電、用電裝置的完整工作系統(tǒng)。§1-5電力系統(tǒng)與電力牽引供電系統(tǒng)112、電力牽引供電系統(tǒng)的組成部分與作用（1）牽引變電所:把電力系統(tǒng)供應(yīng)的電能變換成適合電力機車牽引要求的電能。（2）饋電線:連接牽引變電所和接觸網(wǎng)的導(dǎo)線。它將牽引變電所變換后的電能送到接觸網(wǎng)。（3）接觸網(wǎng):是一種懸掛在軌道上方，沿軌道敷設(shè)的、和鐵路軌道保持一定距離的輸電網(wǎng)。通過電動車組受電弓和接觸網(wǎng)的滑動接觸，牽引電能就由接觸網(wǎng)進入電動車組，從而驅(qū)動牽引電動機使列車運行。（4）軌道:在非電牽引情形下只作為列車的導(dǎo)軌。在電力牽引時，軌道除仍具有導(dǎo)軌功能外，還需要完成導(dǎo)通回流的任務(wù)。因此，電力牽引的軌道，需要具有良好的導(dǎo)電性能。

2、電力牽引供電系統(tǒng)的組成部分與作用12（5）回流線:是連接軌道和牽引變電所的導(dǎo)線。通過回流線把軌道中的回路電流導(dǎo)入牽引變電所的主變壓器。牽引網(wǎng):通常將接觸網(wǎng)、饋電線、鋼軌回路(包括大地)和回流線稱為牽引網(wǎng)。牽引變電所和牽引網(wǎng)構(gòu)成牽引供電系統(tǒng)。專用高壓輸電線路和牽引供電系統(tǒng)稱為電氣化鐵路供電系統(tǒng)。（5）回流線:是連接軌道和牽引變電所的導(dǎo)線。通過回流線13二、牽引變電所一次側(cè)的供電方式(1)單邊供電：牽引變電所的電能由電力系統(tǒng)中的一個方向的發(fā)電廠送來。二、牽引變電所一次側(cè)的供電方式14(2)兩邊供電：就是牽引變電所的電能由電力系統(tǒng)中兩個方向的發(fā)電廠送來。(2)兩邊供電：就是牽引變電所的電能由電力系統(tǒng)中兩個方向的發(fā)15(3)環(huán)形供電：若干個發(fā)電廠、地方變電所通過高壓輸電線連接成環(huán)形的電力系統(tǒng)，牽引變電所處于環(huán)形電力系統(tǒng)的一段環(huán)路之中。(3)環(huán)形供電：若干個發(fā)電廠、地方變電所通過高壓輸電線連接成16三、牽引供電系統(tǒng)的構(gòu)成方式(1)牽引供電系統(tǒng)向接觸網(wǎng)的供電方式Ⅰ、單線區(qū)段①一邊供電②兩邊供電Ⅱ、雙線區(qū)段①同相一邊并聯(lián)供電②同相一邊分開供電③雙邊紐結(jié)供電三、牽引供電系統(tǒng)的構(gòu)成方式17(2)牽引供電系統(tǒng)向電力機車的供電方式直接供電方式(DF)Directfeed帶回流線的直接供電方式(DN供電方式)自耦變壓器供電方式(AT供電方式)Auto-Transformer吸流變壓器供電方式(BT供電方式)Booster-Transformer同軸電力電纜供電方式（CC）Coaxialcable(3)牽引變電所主變壓器的主結(jié)線型式Y(jié)N,d11三相接線—廣泛應(yīng)用于DF和BT方式單相V,V接線斯科特(Scott)—廣泛應(yīng)用于AT方式阻抗匹配平衡變壓器接線非阻抗匹配平衡變壓器接線(2)牽引供電系統(tǒng)向電力機車的供電方式18§1-6牽引變電所一、牽引變電所的分類

1、按牽引變壓器的結(jié)線形式分類①純單相結(jié)線；②單相V,v結(jié)線;③三相V,v結(jié)線；④三相YN,D11結(jié)線；⑤斯柯特結(jié)線；⑥阻抗匹配平衡結(jié)線；⑦非阻抗匹配平衡結(jié)線2、按高壓輸電線的引入方式分類

①T接線（又稱分支接線）；②橋接線（內(nèi)橋和外橋接線）3、按承擔(dān)供電臂的供電任務(wù)分類集中供電方式和分散供電方式§1-6牽引變電所191、純單相結(jié)線牽引變壓器結(jié)線

（1）結(jié)線

（2）原理與特點原邊（高壓側(cè)）：接電網(wǎng)的AB（BC、CA）次邊（牽引側(cè)）：一端接鋼軌，另一端接供電臂

優(yōu)點：主接線結(jié)構(gòu)簡單;設(shè)備少;占地面積小，投資較少;容量利用率（額定輸出容量與變壓器的額定容量之比）為100%；缺點：不能實現(xiàn)對接觸網(wǎng)的雙邊供電,副邊不能提供三相電源;對電力系統(tǒng)的不對稱性（負序）影響最嚴(yán)重（不對稱系數(shù)為1）;

（3）應(yīng)用純單相結(jié)線主要適合于電力系統(tǒng)容量較大，地方電力網(wǎng)發(fā)達的地區(qū)。我國的哈-大線（哈爾濱--大連）全部采用純單相結(jié)線，牽引變電所接入容量較大的220KV電力網(wǎng)。

二、單相牽引變電所１、純單相牽引變電所２、單相V,v結(jié)線牽引變電所3、三相V,v結(jié)線牽引變電所1、純單相結(jié)線牽引變壓器結(jié)線二、單相牽引變電所１、純單相牽引202、開口三角形(單相V/V結(jié)線)牽引變壓器結(jié)線（1）結(jié)線（2）原理與特點單相變電所的一種變形；原邊：以開口三角形的形式實現(xiàn)獲取兩相電能（AＢ、BC）兩高壓繞組有公用端子；故構(gòu)成了原邊的V接。次邊：各取一端連接于牽引母線a相和b相，各自的另一端聯(lián)結(jié)成公共端接至鋼軌構(gòu)成了副邊的V接；不對稱性分析結(jié)論：雖然其變壓器的三端都是聯(lián)向三相電力系統(tǒng)，即使在兩牽引供電臂電流相等的情況下，三相系統(tǒng)的電流也不是對稱的，仍然會影響三相電力系統(tǒng)的對稱運行。

2、開口三角形(單相V/V結(jié)線)牽引變壓器結(jié)線21牽引變電所裝設(shè)兩臺單相結(jié)線牽引變壓器，作V,v接線。V,v接線牽引變壓器原邊接入電力系統(tǒng)的兩個線電壓。

次邊各有一端分別接到牽引側(cè)的兩相母線上，各有另一端與軌道及接地網(wǎng)連接。牽引變電所裝設(shè)兩臺單相22（1）原、次邊電流關(guān)系（1）原、次邊電流關(guān)系23(2)額定利用率當(dāng)Iab=Ibc=Ie時，額定輸出容量：S=IabUe+IbcUe=2UeIe額定容量：S=2UeIe所以，K=100%(3)跨相供電當(dāng)一臺變壓器因故停電時，另一臺變壓器必須跨相供電，即兼供左右兩邊供電分區(qū)的牽引網(wǎng)。(2)額定利用率243、三相V,v牽引變壓器結(jié)線（1）結(jié)線（2）原理與特點高壓繞組引出3個端子A，B，C接三相電源，同單相V/V結(jié)線一樣，第一個高壓繞組的尾端X1與第二個繞組的首端A2構(gòu)成原邊的V接，頂點為C。副邊繞組的四個端子a1,x1,a2,x2全部引出在油箱的外部，根據(jù)牽引供電的要求，可以接成正V（V，V-12）即a2與x1連接成為c即正Ｖ的頂點，a1，x2分別為a相和b相。也可以接成反V（V，V-６）即a１與x２連接成為c即反Ｖ的頂點，x1，a2分別為a相和b相。

3、三相V,v牽引變壓器結(jié)線25優(yōu)缺點：三相V/V結(jié)線的牽引變電所不但保持了單相V/V結(jié)線牽引變電所的所有優(yōu)點，而且完全克服了單相V/V結(jié)線牽引變電所的缺點。最可取的是解決了單相V/V結(jié)線牽引變電所不便于采用固定備用及自動投入的問題。同時2臺變壓器的容量可以相等也可以不等；副邊電壓可以相等也可以不等，這樣大大提高了供電的靈活性。優(yōu)缺點：26三、三相YN,d11接線牽引變電所目前在三相牽引變電所中大多采用的是110KV油浸風(fēng)冷式變壓器，該牽引變壓器的接線采用YN,d11標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組。1.原理電路圖及展開圖a.原理電路圖（）內(nèi)符號表示端子號，大寫為原邊，小寫為次邊其中繞組(ax)，(by)為負荷相繞組；繞組(cz)為自由相繞組三、三相YN,d11接線牽引變電所（）內(nèi)符號表示端子號，27b.展開圖為分析的直觀與方便，更常見使用YN,d11接線牽引變壓器的展開圖。畫展開圖有如下約定：(1)為施工和運行安全起見，統(tǒng)一規(guī)定次邊繞組的(c)端子接鋼軌和地；(2)原、次邊對應(yīng)繞組相互平行；(3)原、次邊每相繞組的同名端放在同一側(cè)；由此，先畫次邊，后畫原邊，可作出展開圖。(4)畫成“，”形式b.展開圖28如約定次邊繞組的(a)端子放在圖左邊，(b)端子放在圖右邊，則得展開圖(圖1),反之則得展開圖(圖2)圖1圖2如約定次邊繞組的(a)端子放在圖左邊，(b)端子放在圖右邊，29簡單講就是：對于原邊：電壓U首端為正尾端為負；電流I首端流入，尾端流出。對于次邊：電壓U首端為正尾端為負；電流I首端流出，尾端流入。2.電壓、電流相量的規(guī)格化定向在牽引供電系統(tǒng)分析中，對所有牽引變壓器均采用規(guī)格化定向。規(guī)格化定向的具體含義：(1)原邊繞組電壓、電流采用電動機慣例定向，即牽引變壓器從電力系統(tǒng)吸收電能。(2)次邊繞組電壓、電流采用發(fā)電機慣例定向，即牽引變壓器是次邊負荷的電源。(3)負荷吸收正功率。簡單講就是：2.電壓、電流相量的規(guī)格化定向規(guī)格化定向的具體含30就某一YN,d11接線牽引變電所而言，規(guī)格化定向還應(yīng)注意以下兩條：(1)原邊繞組電壓與實際進線電壓相別一致；(2)次邊繞組按同名端與原邊繞組電壓一致；通常，完成電壓定向后(先原邊，后次邊)，先標(biāo)次邊電流，再標(biāo)原邊電流。這種方法不僅方便于單個變電所的電氣分析，也方便多個變電所的相量圖和相量分析。下標(biāo)確定原則：(1)電流、電壓相量的下標(biāo)表示其實際相別，與繞組端子號無關(guān)。(2)臂負荷的電壓相別與其對應(yīng)的工作繞組相別一致。就某一YN,d11接線牽引變電所而言，規(guī)格化定向31+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-32+-+-+-+-+-+-*UC*ABCUa+-+-+-+-+-+-*UC*ABCUa33（1）當(dāng)只有Ib流通時，bc繞組中的電流為，而ca與ab繞組電流為（2）當(dāng)只有Ia流通時，ca繞組中的電流為，而ca與ab繞組電流為３、供電臂電流與繞組電流關(guān)系（1）當(dāng)只有Ib流通時，bc繞組中的電流為34（3）同時流通時，各繞組電流應(yīng)疊加處理。（3）同時流通時，各繞組電流應(yīng)疊加處理。35如設(shè)變壓器變比為k,則兩側(cè)繞組的匝數(shù)比k’=k/可以建立一次側(cè)三相電流與牽引側(cè)饋線電流的變換關(guān)系式為：從而得出三相電力系統(tǒng)的原邊電流不對稱。如設(shè)變壓器變比為k,則兩側(cè)繞組的匝數(shù)比k’=k/從而得出三3636.9°60°次邊電壓、電流相量圖：(以為參考相量)在兩供電臂功率因數(shù)相等時，由圖知Ib滯后Ia角度為60度。36.9°60°次邊電壓、電流相量圖：(以為374、供電臂電流與原邊電流關(guān)系4、供電臂電流與原邊電流關(guān)系38現(xiàn)假設(shè):Ia=Ib=I（供電臂電流大小），5、供電臂電流與次邊繞組的電流關(guān)系現(xiàn)假設(shè):Ia=Ib=I（供電臂電流大?。?、供電臂電流與396、幾個結(jié)論：在兩負荷端口電流大小及功率因數(shù)角相等的條件下（即）有:(1)兩負荷相繞組電流相等，等于供電臂上負荷電流的2.65/3；(2)自由相繞組電流是兩負荷相繞組電流的1/2.65，即0.378倍，等于供電臂負荷電流的1/3。(3)兩負荷相繞組稱為重負荷相繞組(又稱臂繞組或接地相繞組)，自由相繞組稱為輕負荷相繞組(又稱非接地相繞組)。6、幾個結(jié)論：407、YN,d11變壓器額定利用率（1）變壓器額定利用率K定義：K=(額定輸出容量/額定容量)*100%（2）YN,d11變壓器額定利用率K=75.6%7、YN,d11變壓器額定利用率418、三相牽引變電所優(yōu)缺點(1)優(yōu)點：（１）變壓器原邊采用ＹＮ接線，中性點引出接地方式與高壓電網(wǎng)相適應(yīng)．（２）變壓器結(jié)構(gòu)相對簡單，又因中性點接地，繞組可采取分級絕緣，因此變壓器造價較低．（３）變電所有三相電源，不但所內(nèi)自用電可靠，而且必要時可以向地方負荷供電．(2)缺點：（１）變壓器的容量不能充分利用，輸出容量只能達到其額定容量的75.6%.（２）和單相結(jié)線牽引變電所相比，主接線比較復(fù)雜，設(shè)備多，占地面積大，工程投資大，而且維護檢修的工作量和費用都相應(yīng)增加．8、三相牽引變電所優(yōu)缺點(1)優(yōu)點：42四、三相--兩相牽引變電所1.概述這種牽引變電所中變壓器為三相—兩相平衡變壓器。在電力系統(tǒng)中對稱和平衡是有區(qū)別的：

平衡“0序”，即無“0序分量”稱為平衡，否則為不平衡對稱“負序”，即無“負序分量”稱為對稱，否則為不對稱

在電氣化鐵道牽引負荷通過特定接線的牽引變壓器不會在電力系統(tǒng)中產(chǎn)生“0序分量”，但通常都會造成負序分量。因此，從三相系統(tǒng)看，牽引負荷是平衡而不對稱的。

也正因為這個特點，電氣化鐵道正常運行時不考慮“0序”，只考慮負序，又把對稱變壓器稱為平衡變壓器，目的都是消除或削弱負序。四、三相--兩相牽引變電所43由兩臺單相變壓器構(gòu)成。變壓器的原邊繞組聯(lián)成倒T形接入三相電力系統(tǒng)，副邊繞組聯(lián)成相位差為90°的V形，公共端接地和鋼軌，兩個開口端分別接入接觸網(wǎng)相鄰的兩區(qū)段，相鄰兩接觸網(wǎng)對地電壓相位不同，故相鄰兩接觸網(wǎng)區(qū)段必須用分相絕緣器斷開。2.Scott變壓器結(jié)線牽引變電所由兩臺單相變壓器構(gòu)成。2.Scott變壓器結(jié)線牽引變電44(1)原、次邊電壓關(guān)系及變比關(guān)系(M)座變壓器的繞組原邊接入電力系統(tǒng)AB相(線電壓)；(T)座變壓器繞組原邊一端接(M)座繞組的中點D，另一端接入C相。(1)原、次邊電壓關(guān)系及變比關(guān)系(M)座變壓器的繞組原邊接入45分析：以原邊相電壓為參考相量，則：(T)座原邊電壓為：分析：46(T)座原邊繞組匝數(shù)是(M)座的，而副邊匝數(shù)相等()。(M)座變壓器變比

(T)座變壓器變比:

由于(M)與(T)兩變壓器原邊電壓的關(guān)系對應(yīng)于等邊三角形底邊和高的關(guān)系，故通常稱M座為底變壓器，T座為高變壓器。(T)座原邊繞組匝數(shù)是(M)座的47(2)原、次邊電流關(guān)系列寫電流和磁勢平衡關(guān)系式：原邊電流：若副邊兩相牽引負荷電流相等時，且M、T兩供電臂功率因數(shù)相等時，以為參考相量：列磁勢平衡方程：(2)原、次邊電流關(guān)系48將代入得：將49結(jié)論：在M、T兩供電臂負荷電流大小相等、功率因數(shù)相等的條件下，Scott牽引變壓器原邊三相電流大小相等，相位互差120°，即原邊三相電流對稱。(3)Scott變壓器容量利用率達到額定輸出時，即，此時變壓器額定輸出容量：變壓器設(shè)計額定容量：

結(jié)論：50(4)Scott結(jié)線變壓器的優(yōu)缺點:優(yōu)點:①當(dāng)M座和T座兩供電臂電流相等,且功率因數(shù)相同時,原邊三相電流對稱;②變壓器容量基本能夠全部利用;③可利用逆Scott結(jié)線變壓器產(chǎn)生三相對稱電壓供牽引變電所的自用電;(4)Scott結(jié)線變壓器的優(yōu)缺點:51Scott結(jié)線變壓器的優(yōu)缺點:缺點:①Scott結(jié)線變壓器制造難度大,繞組需按全絕緣設(shè)計,變壓器造價較高;②變電所主接線復(fù)雜,設(shè)備較多,工程投資較大,日常的維護、檢修工作量及費用都相應(yīng)增加；③Scott結(jié)線兩饋線之間的電壓為38.9KV,即分相絕緣器兩端的電壓較高,故應(yīng)適當(dāng)加強其絕緣;④Scott結(jié)線變壓器的中性點難以引出,且無三角形繞組回路,電壓波形較差;Scott結(jié)線變壓器的優(yōu)缺點:523.阻抗匹配平衡變壓器所謂平衡變壓器必須滿足：(1)無論二相側(cè)(負荷側(cè))負荷狀況如何，三相側(cè)(系統(tǒng)側(cè))均無零序電流。即三相側(cè)電流為“平衡系”；(2)當(dāng)二相側(cè)兩臂負荷相等時，三相側(cè)負序電流為零。即三相側(cè)電流為“對稱系”。這里介紹的阻抗匹配平衡變壓器就是在普通YN,d11接線變壓器的自由相上增加兩個繞組。這種結(jié)構(gòu)是目前現(xiàn)有平衡牽引變壓器中最簡單的。使副邊Δ內(nèi)各繞組阻抗?jié)M足阻抗匹配原則，從而使原邊平衡，即三個繞組阻抗?jié)M足:Zab=λZbc=λZac3.阻抗匹配平衡變壓器53(1)接線圖:原邊接線與普通YN,d11接線變壓器的原邊情況完全相同；次邊三角形接線結(jié)構(gòu)有所改變，即在非接地相增設(shè)了兩個外移繞組：和。(c)端子仍接地。、兩端分別接到牽引側(cè)兩相母線上。由兩相牽引母線分別向兩側(cè)對應(yīng)的供電臂供電。(1)接線圖:54(2)電流關(guān)系(2)電流關(guān)系55①次邊繞組電流與負荷端口電流關(guān)系為牽引供電系統(tǒng)課件56②由磁勢平衡方程得:原邊三相電流與負荷端口電流關(guān)系為牽引供電系統(tǒng)課件57當(dāng)次邊兩相均載時，都等于I2時，有：當(dāng)次邊兩相均載時，都等于I2時，有：58③電壓關(guān)系③電壓關(guān)系59④變比關(guān)系⑤變壓器容量利用率額定容量：S1=3U1相I1相額定輸出容量：④變比關(guān)系60⑥阻抗匹配平衡變壓器的特點a.阻抗匹配平衡變壓器的原邊仍為YN接法，引出中性點，與現(xiàn)有110kV或220kV系統(tǒng)匹配方便。b.阻抗匹配平衡變壓器的副邊仍有Δ接線繞組，三次諧波電流可以流通，確保主磁通和電壓波形有良好的正弦度。c.容量利用率顯著高于YN,d11接線變壓器。d.次邊時，原邊三相電流為平衡系；次邊時，原邊三相電流轉(zhuǎn)化為對稱系。對牽引負荷來說，任何時刻都滿足兩邊負荷電流相等的概率是很小的，盡管如此，阻抗匹配平衡變壓器原邊三相電流的不對稱度較YN,d11牽引變壓器仍有明顯改善。e.原邊三相制的視在功率完全轉(zhuǎn)化為次邊二相制的視在功率。⑥阻抗匹配平衡變壓器的特點61§1-7牽引網(wǎng)的供電方式一、BT供電方式在牽引網(wǎng)中，每相距1.5km—4km間隔，設(shè)置一臺變比為1:1的吸流變壓器。吸流變壓器設(shè)在分段中央，其原邊串入接觸網(wǎng)，副邊串入沿鐵路架設(shè)的回流線?；亓骶€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?！?-7牽引網(wǎng)的供電方式621—接觸網(wǎng)；2—為軌道；3—為回流線；4—為吸流變壓器，變比1:1，一次線圈串接入接觸網(wǎng)，二次線圈串接入回流；5—為吸上線，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到回流線中去的通路。6—為位于遠端的吸上線處的電力機車；牽引供電系統(tǒng)課件63這種裝置的防護作用在于：把本來是尺寸很大的接觸網(wǎng)—軌道大地回路改變成尺寸相對很小的接觸網(wǎng)—回流線回路。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)和回流線之間集中地加大互感。即：設(shè)吸流變壓器原邊電流為I1，匝數(shù)為ω1；副邊電流I2，匝數(shù)為ω2。根據(jù)磁勢平衡關(guān)系：I2ω2≈I1ω1又因為變比為1:1，則ω1=ω2，所以I2≈I1

說明：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。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10-20%牽引電流經(jīng)回流線流回。這種裝置的防護作用在于：把本來是尺寸很大的接觸64同時回流線和接觸網(wǎng)中的電流基本上大小相等，方向相反。兩者的交變磁場基本上可互相平衡(抵消)。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娏髟卩徑耐ㄐ啪€路中的電磁感應(yīng)影響大大地減小。

缺點：1.

電力機車處于吸流變壓器附近時防護效果差。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a、b段中沒有電流，而回流線中有電流，則在ab段的長度內(nèi)等于沒有防護。同時回流線和接觸網(wǎng)中的電流基本上大小相等，方向相65回流線cd中無電流，在接觸網(wǎng)cd段的長度內(nèi)等于沒有防護。兩種情形都使吸流變壓器—回流線在半段長度里失去效用，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。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分段，每個分段僅長2—4km，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，另一端焊入鋼軌。牽引供電系統(tǒng)課件66按照這種安排，半段效應(yīng)長度大大縮小，且只有處在一個分段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?fàn)恳W(wǎng)阻抗顯著增大。接觸網(wǎng)—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)—回流線回路阻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。按照這種安排，半段效應(yīng)長度大大縮小，且只有處在一67

日本鐵路為防止通訊干擾，在實行交流電氣化的前期，在牽引網(wǎng)中普遍應(yīng)用了BT供電方式。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，為了克服此缺點，后來發(fā)展了一種新的牽引網(wǎng)供電方式—自耦變壓器供電方式。二、自耦變壓器供電方式(AT供電方式)二、自耦變壓器供電方式(AT供電方式)68T—接觸網(wǎng)；R—軌道；F—正饋線；AT—自耦變壓器AT供電方式：由接觸網(wǎng)T