接觸網(wǎng)設(shè)備檢修與維護(hù)-接觸網(wǎng)供電方式

技能培訓(xùn)模塊一接觸網(wǎng)類型接觸網(wǎng)供電方式

目錄1主要內(nèi)容2學(xué)習(xí)目標(biāo)3適用范圍4課程描述5課程內(nèi)容本技能模塊重點介紹接觸網(wǎng)供電方式，并通過現(xiàn)場了解課程內(nèi)容，完成對本模塊的綜合應(yīng)用。1主要內(nèi)容2學(xué)習(xí)目標(biāo)本技能模塊主要通過完成兩個課程，掌握接觸網(wǎng)的供電方式的不同分類和各自特點。3適用范圍1.新職、轉(zhuǎn)崗接觸網(wǎng)工初級資格性培訓(xùn)；2.接觸網(wǎng)工安全等級一級培訓(xùn)。4課程描述本課程是對接觸網(wǎng)供電方式的整體介紹，通過本課程的完成，能實現(xiàn)對接觸網(wǎng)供電方式及整體作用的認(rèn)知，為后續(xù)課程奠定基礎(chǔ)。5課程內(nèi)容一、理論學(xué)習(xí)部分（一）接觸網(wǎng)的供電方式地方電力網(wǎng)將電能輸送到鐵路牽引變電所，經(jīng)變電所主變壓器降壓至適合于電力機(jī)車使用的電壓等級后，再經(jīng)饋電線將電能送到接觸網(wǎng)上，因此接觸網(wǎng)是向電力機(jī)車供電的特殊輸電線路，是牽引供變電系統(tǒng)的重要組成部分。牽引供變電系統(tǒng)示意圖如圖1-1-10所示。圖1-1-10牽引供變電系統(tǒng)示意圖根據(jù)牽引變電所向接觸網(wǎng)供電時的供電區(qū)段長短及分區(qū)所工作情況，可以分為直接供電、單邊和雙邊供電、越區(qū)供電、并聯(lián)供電等供電方式。接觸網(wǎng)上的額定電壓為25

kV，由于供電距離較長，電能在輸電線路和接觸網(wǎng)中產(chǎn)生電能損耗，使接觸網(wǎng)末端電壓降低。為了讓接觸網(wǎng)末端電壓不低于電力機(jī)車的最低工作電壓，要求兩牽引變電所之間的距離一般為40～60

km，牽引變電所饋出母線上的額定電壓為27.5

kV，實際值需經(jīng)供電計算確定。如圖1-1-11所示為直接供電方式的供電系統(tǒng)圖。兩個牽引變電所將接觸網(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在接觸網(wǎng)上是絕緣的，每個供電分區(qū)只從一端牽引變電所獲得電能的供電方式稱為單邊供電。若兩個供電分區(qū)通過開關(guān)設(shè)備在電路上連通，兩個供電分區(qū)可同時從兩個牽引變電所獲得電能，這種供電方式稱為雙邊供電。雙邊供電可提高接觸網(wǎng)電壓水平，減少電能損耗；但其饋線和分區(qū)所的保護(hù)及開關(guān)設(shè)備都較復(fù)雜，因此，目前采用較少。圖1-1-11直接供電系統(tǒng)圖1—輸電線；2—牽引變電所；3—饋電線；4—接觸網(wǎng)；5—鋼軌；6—電力機(jī)車；7—分區(qū)所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，如圖1-1-12所示。圖1-1-12越區(qū)供電示意圖越區(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)分區(qū)所開關(guān)設(shè)備與相鄰供電臂接通，由相鄰牽引變電所進(jìn)行臨時供電。這種供電方式稱為越區(qū)供電。因越區(qū)供電增大了該變電所主變壓器的負(fù)荷，對電氣設(shè)備安全和供電質(zhì)量影響較大，因此，只能在較短時間內(nèi)實行越區(qū)供電，這是避免中斷運(yùn)輸?shù)呐R時性措施。并聯(lián)供電方式與上述越區(qū)供電基本相同，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。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)所開關(guān)設(shè)備來實現(xiàn)。并聯(lián)供電情況如圖1-1-13所示。圖1-1-13并聯(lián)供電示意圖我國電氣化鐵道采用單相工頻25kV交流制，由于單相大電流在線路周圍空間產(chǎn)生較強(qiáng)電磁場，使鄰近通信、廣播設(shè)備等產(chǎn)生雜音干擾和感應(yīng)電壓。為減少電氣化鐵道對沿線通信設(shè)備的干擾，保障其設(shè)備、人身安全及正常工作，在牽引供電系統(tǒng)中采取了許多防干擾措施，根據(jù)所使用的不同設(shè)備形成了不同的牽引供電方式。目前我國的牽引供電方式主要有直接供電、BT供電、AT供電、直供加回流線供電四種方式。圖1-1-14

直接供電方式示意圖1—國家電力供電線路；2—牽引變電所；3—饋電線；4—接觸網(wǎng)；5—鋼軌；6—機(jī)車；7—分區(qū)所1.直接供電方式直接供電方式是指牽引變電所與接觸網(wǎng)間不設(shè)置任何防干擾設(shè)備。這種供電方式的饋電回路結(jié)構(gòu)簡單，造價低，但對通信線路干擾較大。因此，根據(jù)我國目前通信設(shè)備狀況，此種供電方式僅適用于通信線路較少的電氣化鐵路區(qū)段，或?qū)⑼ㄐ啪€路改遷至遠(yuǎn)離電氣化鐵路的地區(qū)。其工作原理如圖1-1-14所示。2.BT供電方式在牽引供電系統(tǒng)中加裝吸流變壓器-回流線裝置的供電方式稱BT供電方式，這種供電方式適用于電氣化鐵道穿越大、中城市及鐵路兩側(cè)分布通信線路較多的地區(qū)，能有效地減輕電磁場對附近通信設(shè)備的干擾影響，但由于吸流變壓器原、次邊線圈串入接觸網(wǎng)和回流線內(nèi)，使?fàn)恳W(wǎng)阻抗增大、降低了供電臂末端電壓，造成牽引變電所間距減小、饋電回路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價較高等弊病，其工作原理如圖1-1-15所示。圖1-1-15（吸流變壓器）BT供電方式示意圖1—吸流變壓器；2—回流線；3—吸上線；4—接觸線；5—鋼軌；6—變電所吸流變壓器采用變比為1∶1的特殊變壓器，其特點是要求勵磁電流小，不超過額定電流值的2%。每隔2～4

km裝設(shè)一臺吸流變壓器，并與接觸網(wǎng)同桿架設(shè)回流線。每兩臺吸流變壓器之間，經(jīng)吸上線與軌道相連。接觸網(wǎng)上的牽引電流流經(jīng)吸流變壓器原邊繞組，經(jīng)電力機(jī)車流入鋼軌。吸流變壓器次邊繞組串入回流線內(nèi)，通過吸流變壓器電磁工作原理，將鋼軌回路中的牽引電流經(jīng)吸上線吸引至回流線并返回牽引變電所。在理想的情況下，接觸網(wǎng)與回流線上的電流大小相等、方向相反，它們在周圍空間產(chǎn)生的電磁場互相抵消，從而消除了對附近通信線路的電磁干擾。但實際上，回流線的電流總是小于接觸網(wǎng)上的電流，仍有小部分牽引電流經(jīng)鋼軌和大地返回牽引變電所。另外，當(dāng)電力機(jī)車位置在吸流變壓器附近時，從機(jī)車到吸上線之間的半段距離中，牽引電流基本上流經(jīng)鋼軌，這種情況稱為“半段效應(yīng)”，上述情況下對通信線路仍有一定的干擾。因此該種供電方式已經(jīng)逐步被淘汰。3.AT供電方式AT供電方式又稱自耦變壓器供電方式。隨著對外開放和國外先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)，我國在新建電氣化鐵道上已有采用該供電方式，AT供電方式工作原理如圖1-1-16所示。目前我國高速鐵路主要采用這種供電方式。圖1-1-16（自耦變壓器）AT供電方式示意圖在AT牽引變電所中，牽引變壓器將110

kV三相電降壓至單相5

kV，然后經(jīng)自耦變壓器兩端分別接到接觸網(wǎng)和正饋線上，自耦變壓器中心抽頭與鋼軌相連，則鋼軌與接觸網(wǎng)間的電壓正好是自耦變壓器兩端電壓的一半，即27.5

kV，與正常接觸網(wǎng)工作電壓相同。機(jī)車在正常運(yùn)行時，由于接觸網(wǎng)與鋼軌及正饋線與鋼軌間的自耦變壓器線圈上的電壓相等，因此接觸網(wǎng)和正饋線上各通過二分之一的牽引電流，且大小相等、方向相反，消除了對附近通信線路的干擾，同時減少了電能損耗。正饋線與接觸網(wǎng)同桿架設(shè)在支柱田野側(cè)。在AT供電方式區(qū)段，與接觸網(wǎng)同桿架設(shè)在田野側(cè)的還有一條保護(hù)線，它相當(dāng)于架空地線，在自耦變壓器處保護(hù)線經(jīng)接觸懸掛接地部分或雙重絕緣子中部同鋼軌連接。保護(hù)線電位一般在500

V以下，正常情況下無電流通過。當(dāng)絕緣子發(fā)生閃絡(luò)時，短路電流可通過保護(hù)線形成回路，減少了對鐵路信號軌道電路的干擾。同時其對接觸網(wǎng)起屏蔽作用，也可減少對架空通信線的干擾，另外起避雷線的作用，雷電可通過接在保護(hù)線上的放電器入地。橫向連接線將鋼軌與保護(hù)線并聯(lián)，其目的是在鋼軌對地泄漏電阻和機(jī)車取流較大時，降低鋼軌電位。除了牽引變電所饋出線處設(shè)置自耦變壓器外，在供電臂中還要單獨(dú)設(shè)置自耦變壓器（即AT所）。AT所的間隔除要考慮防止干擾外，還應(yīng)考慮供電回路阻抗及鋼軌電位的影響，一般按10～15

km間隔設(shè)置。采用AT供電方式使?fàn)恳W(wǎng)電壓增高，電流減小，牽引變電所間距離增大，提高了供電質(zhì)量，減少了投資；自耦變壓器并聯(lián)于接觸網(wǎng)上，不需增設(shè)電分段，能適應(yīng)高速、大功率電力機(jī)車運(yùn)行。但AT供電方式也使?fàn)恳冸娝鹘泳€和接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，帶來增設(shè)了AT所等不利因素。4.直供加回流線供電方式在近幾年新建的電氣化鐵道區(qū)段，我國普遍采用一種稱為直供加回流線的供電方式，它與直供、BT供電方式不同之處在于其在接觸網(wǎng)支柱田野側(cè)，架設(shè)一條回流線，不設(shè)吸流變壓器。每隔一定距離，通過吸上線將回流線與軌道扼流變壓器中性點相連。扼流變壓器連接情況如圖1-1-17所示。扼流變壓器裝在軌道電路絕緣處，起到平衡兩條鋼軌間電壓，降低對信號軌道電路的影響。圖1-1-17直供加回流線供電方式示意圖直供加回流線供電方式，其回流線不僅僅提供牽引電流通道，而且也起到了防干擾的作用，即回流線中的電流與接觸網(wǎng)中的牽引電流大小相等、方向相反，空間電磁場互相抵消。該方式去掉了吸流變壓器，減小了牽引網(wǎng)阻抗，也減少投資和維修工作量，是目前經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)比較好的一種供電方式。目前我國早期普速鐵路主要采用這種供電方式。二、實作學(xué)習(xí)部分 （一）課程實施目的掌握接觸網(wǎng)的供電方式。（二）課程實施準(zhǔn)備工作完成理論知識的學(xué)習(xí)，并自主觀看拓展資料，形成對接觸網(wǎng)的整體認(rèn)知。（三）課程實施場地器材接觸網(wǎng)影像資料、實訓(xùn)基地或現(xiàn)場（要求包含接觸網(wǎng)供電方式的典型結(jié)構(gòu)）。（四）課程實施步驟（1）理論學(xué)習(xí)。完成本課程相關(guān)理論的學(xué)習(xí)。（2）拓展學(xué)習(xí)。完成本課程拓展資料的學(xué)習(xí)（3）實物認(rèn)知。在掌握相