AT供电系统知识讲解

AT供电系统,AT供电系统,AT供电系统,AT供电系统,目前，我国铁路正经历着大规模、高速度的发展。2008年底，铁路营业里程达到8万公里，复线率35%，电气化率33%。客运专线的建设正以跨越式速度快速发展。已建成运营了京津城际、合宁、合武、石太客专，开工建设了京沪、京石、哈大、武广、郑西、温福、福厦、厦深等客运专线以及沪宁、广珠、成灌、海南东环等城际铁路，合计建设规模超过9300公里。形成了具有自主知识产权的中国高速铁路技术体系以及高速铁路技术、装备的输出能力。客专牵引供电系统的系列标准、运营管理和技术要求等与普速铁路有诸多不同。三基。,AT供电系统,主要内容,牵引负荷特性牵引网供电方式变压器接线AT供电系统计算牵引变电所主接线几种AT供电方式的比较,AT供电系统,牵引供电系统的任务是向电力机车（动车组）供电。牵引供电系统的负荷特性，主要取决于电力机车的电气特性、铁路线路条件和运输组织方案等因素。,牵引负荷特性,AT供电系统,（一）交直型电力机车电力机车从接触网取得25kV工频单相交流电，经车载变压器降压为1500V，整流后向牵引电动机供电。我国目前主要采用交直型电力机车，今后将逐渐淘汰，更换为交直交型电力机车。交直型电力机车工作原理如下图所示：,一、电力机车的电气特性,AT供电系统,交直型电力机车采用半控桥式整流，通过晶闸管控制导通角来控制机车出力，所以，交直机车在整流过程中会产生谐波，功率因数较低。,SS4型货运电力机车,SS8型客运电力机车,AT供电系统,（二）交直交型电力机车（动车组）为克服交直型电力机车的缺点，世界各国竞相开展了交流传动电力机车的研制，1979年德国开发了世界首台大功率干线交流传动电力机车，欧洲等主要发达国家迅速推广，目前已普遍采用。交直交型电力机车工作原理如下图所示：,AT供电系统,交直交机车采用四象限整流，通过GTO或IGBT控制导通和关断角来控制机车的出力，可分别控制导通和关断机车主变压器的若干个低压绕组的整流，使电流波形逼近正弦波，且电流与电压的相位基本同步。所以，交直交型电力机车的谐波含量很小、功率因数高。我国于1991年开始进行交流传动电力机车的研究，先后研制成功了交直交动车组和交直交货运电力机车。将从国外引进技术合作生产高速动车组。铁路计划逐渐淘汰交直型电力机车，全面推广交直交型电力机车和动车组。,德国ICE高速列车,AT供电系统,二、列车的负荷特性,列车的负荷大小，主要与列车牵引重量、运行速度、线路坡度等因素有关，铁路设计据此选定机车（动车组）类型及牵引功率。（一）列车负荷与牵引重量的关系在运行速度、线路坡度相同的情况下，列车负荷与牵引重量成正比。（二）列车负荷与运行速度的关系列车运行速度越高，空气阻力越大，空气阻力随速度呈几何级数增长。在牵引重量、线路坡度相同的情况下，运行速度越高，牵引功率和能耗大幅度提高。,AT供电系统,并且在高速时，列车主要克服空气阻力运行，持续受流时间长。,（三）负荷与线路坡度的关系列车爬坡的情况下克服重力运行，在运行速度较低时，空气阻力较小，线路坡度对牵引负荷的影响较大。高速列车的空气阻力较大，列车主要克服空气阻力运行，线路坡度对牵引负荷的影响较小。,AT供电系统,铁路根据运量和线路条件编制运输组织计划，列车在行车调度的指挥下，在铁路上按信号运行。单线铁路一般采用站间闭塞方式，一个区间只能有1列车运行。双线铁路一般采用划分区段闭塞方式，按固定间隔时间追踪运行，目前货车一般追踪时间间隔8分钟，最小追踪时间间隔5分钟；客运专线高速列车设计最小追踪时间间隔，近期4分钟，远期3分钟。铁路建设时，基础设施均按远期线路能力一次规划建设到位，运输设备按近期需要配置。,三、铁路运输组织方案,AT供电系统,四、牵引变电所负荷特性,牵引变电所一般向两侧供电臂供电，牵引变电所的负荷大小，与供电臂中运行的列车数量、铁路线路坡度及列车运行速度等因素有关。实测牵引变电所负荷曲线实例如下图：,AT供电系统,牵引变电所负荷具有如下特点：（一）负荷波动频繁每一条铁路沿线线路条件千差万别，列车在运行时速度和线路坡度随时都在变化；且列车在铁路上按信号运行，在铁路运输状态发生变化时，在供电臂内列车数量疏密不等。所以，牵引变电所两供电臂内，列车的数量及每一列车的负荷状态随时都在变化，牵引变电所的负荷呈现出频繁波动的状态。（二）负荷大小不均衡牵引变电所的负荷随着两供电臂内列车的数量及每一列车的负荷状态随时波动，有时轻载，甚至空载。有时负载较重，在节假日、铁路故障后恢复行车等情况下，会出现列车紧密追踪情况，在军运、煤电油运、农运等特殊运输期间，也会出现列车紧密追踪情况。此时，牵引变电所会出现负荷高峰值。,AT供电系统,（三）负载率低牵引变电所的负荷是由铁路运量、列车速度、线路条件等因素决定的，列车运行时受流状态随时都在发生变化，平均负荷较低。但牵引变电所供电能力必须适应短时出现的高峰负荷的需要。所以，牵引变电所的负载率很低，一般不超过20%，个别能达到30%。（四）牵引变电所供电能力适应最大负荷需要牵引供电系统作为铁路运输的配套基础设施，应满足铁路运输的要求。所以，牵引变电所设计供电能力必须适应任何高峰负荷的需要，并具备铁路远期规划发展的条件。,AT供电系统,五、客运专线负荷特性,（一）牵引负荷大，可靠性要求高客运专线列车速度高，高峰时段密度大。空气阻力随速度呈几何级数增长，列车牵引力主要克服空气阻力运行，牵引负荷很大。350km/h速度时，列车运行所需功率最高达到24000kW。,客运专线速度快，运输能力大，将成为旅客运输的主要交通工具。在国民经济和社会生活中，具有十分重要的作用。高速铁路运输必须确保安全、可靠、正点。,AT供电系统,（二）列车负载率高，受电时间长列车在运行中，主要克服轮轨磨擦阻力、线路坡道阻力和空气阻力前进。轮轨磨擦阻力、线路坡道阻力与速度关系不大，而空气阻力随速度呈几何级数增长。高速时，空气阻力成为列车运行的主要阻力，列车需要持续从接触网取得电能。所以，高速列车负载率高，受电时间长。（三）短时集中负荷特征明显客运专线具有显著的时段特征。在早、晚时段和节假日的高峰客流期，根据客流量需要，可能组织大编组、高密度运输，甚至在短时形成紧密追踪，牵引负荷集中特征明显。牵引供电系统应具有应对各种集中负荷供电的能力和条件。,AT供电系统,（四）越区供电能力要求高由于旅客运输能力和准点的需要，牵引供电系统应具有应对各种各样条件下的供电能力。在出现某一牵引变电所解列，退出供电的情况下，往往采用由两相邻牵引变电所越区进行供电。为了尽量减少越区供电对运输能力和准点的影响，应避免过多的限制列车数量或降低列车速度，这样会相应加大两相邻牵引变电所的供电负荷。,AT供电系统,（五）国外普遍采用高电压、大容量电源供电日本、法国等国家高速铁路建设起步较早，积累了比较丰富的经验。目前，国外高速铁路考虑到牵引负荷大，可靠性要求高，绝大多数都采用220kV或以上的电压供电，个别采用132kV或154kV时，都要求有较大的系统短路容量。日本高速铁路建设最早，在电源问题上曾走过弯路。东海道新干线1964年建设时，限于当时电网的条件，采用了77kV电源供电。上世纪80年代，旅客运输量急增，供电能力严重不满足需要，只得对电源系统进行了改造，改用275kV电源供电，适应了旅客运输的需要，列车速度也提高到了270km/h，最高300km/h。我国客运专线建设刚开始起步，尚没有成熟的经验和标准。国外的经验值得我们研究和参考。,AT供电系统,世界主要高速铁路国家电铁供电电源电压等级一览表,AT供电系统,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,AT供电系统,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,AT供电系统,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,AT供电系统,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供电系统,AT(自耦变压器)供电方式,牵引电流通过电力机车后从负馈线返回。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供电系统,在牵引网中并联自耦变压器形成AT供电方式，其除具有显著地降低电气化铁路对通信线路的干扰外，还具有现行其他供电方式所不具备的技术优势而被许多国家所采用。AT供电系统中，牵引变电所牵引侧电压为55kV或2x27.5kV，牵引网电压为27.5/0/-27.5kV三线制。牵引网接触线C和负馈线F接在自耦变压器的原边，构成55kV供电回路，而钢轨与自耦变压器的中点连接，使接触网与钢轨间的电压仍然保持为27.5kV。自耦变压器的容量，视铁路运量及AT间隔大小而定，通常AT间距为812km，自耦变压器电磁容量约为20005000kVA。,AT供电系统,高速铁路特点：具有行车速度高，机车功率大、取流大BT方式牵引网单位阻抗高，功率输送能力较弱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,AT供电系统,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,牵引变压器,AT供电系统,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接线变压器中国台湾高速铁路采用的是LeBlanc接线变压器,AT供电系统,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,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。,AT供电系统,以接入AB线电压为例,一、单相牵引变压器,原边接入系统线电压（AB、BC、CA间线电压中的一个）,原次边电流关系,原边绕组匝数,次边绕组匝数,AT供电系统,归算到负荷端口的变电所等值电路,Sd：电力系统（原边）短路容量（MVA）ST：牵引变压器容量（MVA）Ud%：短路电压,AT供电系统,以接入AB和BC间线电压为例,二、V/v牵引变压器,V/v接线牵引变压器的内部接线类似两台I/i接线变压器的组合。原边接入系统两个线电压（AB、BC、CA间线电压中的两个）,1、原次边电流关系,AT供电系统,原边绕组匝数,次边绕组匝数,对于110kV/27.5kV牵引变电所,对于220kV/55kV牵引变电所,AT供电系统,2、归算到负荷端口的等值电路模型,AT供电系统,端口电压方程式,AT供电系统,归算到负荷端口的变电所等值电路,AT供电系统,对于直接供电或BT供电方式，变压器次边输出电压为27.5kV，比牵引网标准电压（网压）25kV高10。,三、YNd11牵引变压器,AT供电系统,1、绕组电流与负荷端口电流的关系,AT供电系统,YNd11变压器次边三相绕组电流相量图,推广到a、b、c三相都带负荷的情形,AT供电系统,2、原边三相电流与负荷电流的关系,对于110kV/27.5kV牵引变电所,原边绕组匝数,次边绕组匝数,AT供电系统,3、YNd11归算到负荷端口的等值电路模型,考虑一般情况：，为两个负荷端口，为自由相,AT供电系统,端口电压方程式,AT供电系统,归算到负荷端口的变电所等值电路,AT供电系统,归算到两个负荷端口的变电所等值电路,Sd：电力系统（原边）短路容量（MVA）ST：牵引变压器容量（MVA）Ud%：短路电压（一般为10.5%）,AT供电系统,四、三相-两相平衡变压器,1、概述电气化铁道牵引负荷通过特定接线的牵引变压器不会在电力系统中产生零序分量，但通常造成负序分量。,平衡变压器通常是指那种具有变压和换相功能的三相两相变压器，目的是消除或削弱负序。数学上是三相对称系统与两相对称系统之间的变换。,三相对称：三相电气相量大小相等，相位互差120两相对称：两相电气相量大小相等，相位互差90,AT供电系统,AT供电系统,2、Scott变压器,（1）Scott接线,Scott接线变压器底（M）座绕组原边接入电力系统AB相（线电压），高（T）座绕组原边一端接底绕组的中点D，另一端接入C相。,AT供电系统,（2）变比关系,底座原、次边绕组匝数分别为、,高座原、次边匝数分别为、,底座绕组的变比,高座绕组的变比,AT供电系统,Scott接线电压相量图,AT供电系统,则底（M）座电压,高（T）座原边电压,AT供电系统,底座绕组的变比,高座绕组的变比,当原边线电压为110kV次边为27.5kV时,AT供电系统,（3）电流变换关系及变换阵,电流平衡和磁势平衡关系式,AT供电系统,如果,AT供电系统,（4）电压变换关系及变换阵,AT供电系统,AT供电系统,（5）阻抗变换关系,AT供电系统,Scott牵引变电所变换到三相系统的等值电路,AT供电系统,AT供电系统,适用于（带回流线）直接供电方式的变压器接线,AT供电系统,适用于AT供电方式的变压器接线,AT供电系统,适用于AT供电方式的变压器接线,AT供电系统,带回流线的直接供电系统计算,1、长回路电流分配关系,AT供电系统,带回流线的直接供电系统,2、长回路牵引网等值阻抗,AT供电系统,带回流线的直接供电系统,3、短回路电流分配关系,AT供电系统,带回流线的直接供电系统,AT供电系统,AT(自耦变压器)供电系统,AT供电系统,AT供电系统计算,分析中假设：1.2.3.，,AT供电系统,单线AT网络中的电流分布,AT供电系统,长回路中，C和F中电流都为。短回路中，电流分布复杂，分析如下：,AT供电系统,由于，同时则可得电压降平衡式其中视接触网，负馈线关于钢轨对称布置，而且接触网，负馈线自阻抗相当，则。,AT供电系统,此时再考虑节点电流关系，化简得说明：在如上假设条件下，短回路的AT段内，机车电流在前后轨道中产生的分量按距离反比例分配。,AT供电系统,单线AT网络中的电流分布规律：长回路内：C和F中电流都为。短回路内：机车电流在前后轨道中产生的分量按距离反比例分配。,AT供电系统,AT供电系统,复线AT网络中的电流分布,复线AT网络,AT供电系统,在一定条件下，可做出等效的单线双边供电网络：,AT供电系统,短回路电流的求解方法：列写电流关系及电压降平衡关系电流关系方程,AT供电系统,电压降平衡方程跟单线AT网络类似，有其中,AT供电系统,化简整理得依假设条件，则短回路中各支路电流为可知，复线AT网络的短回路中，机车电流与单线一样，轨中电流按AT段距离反比例分配。,AT供电系统,长回路电流的求解方法：列写归算到55kV电压等级下的电压降方程按左侧回路,AT供电系统,按右侧回路,AT供电系统,整理两电压降方程得考虑到假设条件则由此可知，在假设的条件下，复线AT网络长回路中机车电流在轨道中亦按距离反比例分配。,AT供电系统,复线AT网络的电流分布规律：长回路中，机车电流在轨道中按距离反比例分配。短回路中，机车电流与单线一样，轨中电流亦按AT段距离反比例分配。,AT供电系统,方法：求端口电压、电流的关系。,单线AT网络的阻抗计算,AT供电系统,归算到牵引侧（27.5kV）的牵引网电压降为整理得故单线AT网络阻抗为,AT供电系统,考虑到假设条件单线AT网络的阻抗近似值为其中，,AT供电系统,复线AT网络的阻抗计算,方法：等效为单线双边供电网络，再求端口电压、电流的关系。,AT供电系统,等效的单线双边供电网络及电流分布,AT供电系统,归算到27.5kV下，按右侧回路建立电源至机车的牵引网电压降方程考虑到假设条件，上式可化简为,AT供电系统,电源至机车段复线牵引网归算到27.5kV下的等值阻抗即,AT供电系统,单线AT网络电压损失计算,假设每一个AT段中最多只有一列车存在，其分布及取流如下,AT供电系统,可以采用迭加原理写出归算到27.5kV下的供电臂最远端列车受电弓上牵引网电压降方程为计算牵引网电压损失时，当AT段中有两台以上机车时，亦可用叠加原理去处理。,AT供电系统,单线AT网络短路电流计算,（1）接触网负馈线间短路（2）接触网钢轨间短路（3）负馈线钢轨间短路,AT供电系统,复线AT网络短路电流计算,（1）接触网负馈线间短路（2）接触网钢轨间短路（3）负馈线钢轨间短路,AT供电系统,AT网络钢轨电流与电位计算详细模型,考虑更详细的导体模型,AT供电系统,考虑更详细的AT模型,AT供电系统,全并联AT供电系统,在复线AT供电方式的基础上，将上下行牵引网的接触线（T）、钢轨（R）和负馈线（F）在变电所出线处及AT所处通过横联线并联起来。上下行牵引网虽然都有各自的断路器，但在正常情况下均为一用一备运行方式，即上下行牵引网共用一台断路器。,AT供电系统,SS变电所；ATP自耦变压器所；SP分区所；SFSP辅助开闭所；T接触线；R钢轨；F负馈线；PW保护线；CPW辅助连接,全并联AT供电系统,辅助联接(CPW)，其作用主要是降低轨道对地电位。计算表明，在AT段中部作一处CPW可降低轨道对地最大电位2530。在AT段中段同时作一处CPW及上、下行保护线横向联接时，可降低轨道对地最大电位50左右。,AT供电系统,设置保护线的目的：（1）避免将接触网支柱的接地部分直接与轨道相连，以提高信号轨道电路的工作可靠性；（2）当牵引网发生短路故障时，可为短路电流提供一条良好的金属通路，便于继电保护动作。当负载电流和短路电流较大时，轨道和保护线的对地电位可能较高。在此情况下，保护线与支柱间可用3kV6kV绝缘子隔开。在轨道和保护线的对地电位较低时，保护线可不加绝缘而直接安装在接触网的金属支架上。理论分析表明、保护线的设置对AT网络中的电流分布和主要牵引供电参数并无明显影响。在正常运行情况下，保护线中不流过牵引电流。,AT供电系统,AT的中点与轨道连接，并通过放电器(SD)接地。放电器的作用：（1）由于某种原因造成AT高压侧的套管闪络或避雷器短路时，放电器因电压升高使电极间隙击穿而放电，从而使接地回路通过轨道形成金属性通路，有利于变电所馈电线的继电保护的动作。（2）当牵引网的负馈线或接触悬挂发生接地故障时，轨道和非故障导线的电位显著升高。设置放电器，可使轨道和非故障导线的电位因电极间隙放电而得到抑制。（3）在正常运行情况下，放电器还可避免AT中点直接与大地相连，以减少地中和接地网中的回流，提高对邻近通信线的防护效果，并提高信号轨道电路的工作可靠性。,AT供电系统,全并联AT供电的特点,全并联AT供电方式与不并联的AT供电方式相比，减小牵引网单位长度阻抗，减少电压损失和增强供电能力。在相同的负载条件下，可以减少牵引网电力损失大约10。同时，由于在每一AT站都进行了并联，负荷电流在上下行牵引网进行了均分，使得线路运行更加均衡，大大提高了供电的可靠性和带负载能力及减少对周围通讯的干扰。在全并联AT供电方式下，由于在每一个AT站进行电气的横联后，整个牵引网的电路拓扑结构变得极其复杂。当牵引网线路发生短路时，故障区段及故障地点的准确判别也变得非常困难，不利于故障的排除和供电的及时恢复。,AT供电系统,55,kV,AC,C,F,T,C,F,T,全并联AT牵引网的分析方法简介,AT供电系统,55,kV,AC,C,F,T,C,F,T,AT供电系统,55,kV,AC,C,F,T,C,F,T,AT供电系统,AT牵引变电所主接线AT牵引供电系统采用的是225kV电压供电，由正馈线、负馈线和钢轨形成电能的通路，供电能力强，每个供电臂的供电距离可以达到约50kM，适用于高速、重载电气化铁路。供电臂沿线通常每隔10kM设置一座AT站。AT牵引变电所一般采用三相-二相变压器，如SCOTT、伍德桥、十字交叉、当量平衡、阻抗匹配等接线的变压器，由于负荷重，变压器容量较大。除了牵引侧的电压等级，这种牵引变电所总的来说，在主接线上无过多特殊之处。,AT供电系统,复线AT牵引变电所主结线示意图,AT供电系统,AT所主接线AT所中的自耦变压器，其中点经中性线（N）与接触网保护线（PW）相连后接至钢轨，两个引线端子分别接至接触网和负馈线。AT供电系统的除了牵引变电所变压器、牵引侧接线等方面与直供、BT方式不同，沿线还通常每隔10kM设置一座AT所，以维持AT牵引网电压和AT吸流作用。AT所的位置有3种：供电臂首端：不单独设置AT所，而是置于牵引变电所内供电臂中间：设置AT所，或者设置AT开闭所供电臂末端：设置AT分区所,AT供电系统,复线AT所示意图,普通AT所：所中的自耦变压器，其中点经中性线（N）与接触网保护线（PW）相连后接至钢轨，两个引线端子分别接至接触网和负馈线。,AT供电系统,AT开闭所示意图,AT开闭所（SFSP）：AT牵引网供电臂一般较长，可达40km50km。为了减小牵引网故障时的停电范围，常在供电臂中间设置开闭所。实行保护分段。此外。在重要的区段站、编组站或电力机务段所在站，也可设置开闭所进行分段。,AT供电系统,AT分区所：将分区所及其两侧供电臂的AT所合并。作用主要是（1）使上、下行牵引网实现并联供电，以改善牵引供电条件；（2）当相邻牵引变电所因故全所停电时，可通过分区所的联络开关实现越区供电。,AT分区所主接线示意图,AT供电系统,法国牵引变电所主接线,主接线实例,AT供电系统,日本牵引变电所主接线,AT供电系统,印度牵引变电所主接线,AT供电系统,AT供电系统,AT供电系统,AT供电系统,京津城际,京津城际铁路是我国修建的第一条设计时速为350km的高速电气化铁路，正线全长约115.2km，上下行复线设计，2008年8月1日投入商业运营。京津城际铁路首次向世人全面展示我国高速铁路技术体系，对于京沪高速铁路等其它客运专线具有重要的示范作用。设计年度初期2015年，近期2020年，远期2030年。线路设计最高速度为350km/h，采用CRH3型交直交电动车组，单编组额定功率容量11700kVA（轮轴功率），大编组额定功率容量23400kVA（轮轴功率）。其功率因数接近于1.0，可保证亦庄牵引变电所的功率因数不低于0.9；列车运行时各次谐波含量低。牵引网供电方式采用AT供电方式，全线设武清、亦庄2座牵引变电所，牵引变电所的外部电源电压等级采用220kV，牵引变压器结线型式采用Vx结线型式（两台单相V结）。,AT供电系统,亦庄牵引变电所内设有两组牵引变压器（每组牵引变压器由两台单相变压器外V结构成，每台单相变压器向一个供电臂供电，单台变压器容量为31.5MVA），正常运行时，一组投入运行，另一组备用。亦庄牵引变电所牵引变压器主要技术参数,AT供电系统,ATS自耦所；PP并联点；SP分区点；TPS牵引供电；TSS牵引变电所；备用变压器,京津城际220kV/225kVTPS系统馈电概览图,AT供电系统,AT供电系统,AT供电系统,AT供电系统,AT供电系统,日本AT供电系统简介,年中央線御茶水中野間DCV電方式年DCV化以降、東京周辺標準方式年頃全国主要都市間電化国鉄商用周波数方式BT方式成功例年仙山線、北陸本線BT電方式年東海道新幹線BT電方式高速大電流電方式、BT部弱点新電方式開発年鹿児島本線（八代以南）AT電方式年山陽新幹線（岡山開業）AT電方式年東北上越新幹線（大宮開業）AT電方式年東北新幹線（東京地区）同軸電方式年東海道新幹線BTAT電方式,AT供电系统,変電所主回路結線図,受電設備,主変圧器,電母線,電設備,切替設備,電車線,AT供电系统,新幹線電設備構成,変電所（SS）SubStation,補助電区分所（SSP）SubSectioningPost,電区分所（SP）SectioningPost,3相交流/単相2組変換,単巻変圧器(AT),切替,（実際AT保護線）,線,AT饋電線,AT供电系统,直接電方式,保護線,線,交流変電所2040km間隔配置,接続線,電流流区間,交流変電所直接線間加圧。通信線対誘導障害発生都市部向。保護線設、地絡事故発生場合軌道回路長区間被害受防。,25000V,AT供电系统,電方式,負饋電線,線,交流変電所2040km間隔配置,吸上変圧器(BoosterTransformer),吸上線,電流流区間,BT,吸上変圧器（）利用流電流負饋電線吸上、電流流区間極力短、近傍通信線妨害防止。BT保守、多問題発生新幹線使。,25000V,3km間隔設置,AT供电系统,電方式,AT饋電線,線,交流変電所5080km間隔配置,単巻変圧器(AutoTransformer),AT保護線,電流流区間,単巻変圧器（）利用電流流区間列車近傍限定、負荷電流半分通信線妨害軽減。架線設備若干高価、変電所間隔長、BT不要利点。,中性線,50000V,815km間隔設置,60000V,25000V,AT供电系统,内部導体,架線(30kV),外部導体,(6kV),遮蔽用,同軸電方式,AT供电系统,各種電回路概略,0,AT電T-F短絡,AT電T-R短絡,距離l(),線路ZAL(),直接電T-R短絡,BT電T-R短絡,AT供电系统,AT電方式特性,電回路（T-F)ZZTZFZTTZFFZTF（/km）,60kV系電回路（T-R)AiATi+1番目ZZAT4D(i-1)H/GBdA2d2/GZAT：AT漏D：AT間隔（km）d：X/D（）AZTZRGZTZFZRH=ZTZF+ZTZR+ZFZRAT1区間増分近似式Z,AT供电系统,V,M,IT,IR,l,変電所,電車線,負荷,通信線,通信干扰的产生及防护,M,AT供电系统,誘導特性評価指標（）,線,T,Ampere,AT供电系统,直接電方式（無対策）,AT供电系统,BT電方式（電流限流区分）,通信誘導限界値BT間隔長着目,AT供电系统,電流方向誘導軽減効果（AT同軸）,AT供电系统,影响AT供电方式通信防护效果的主要因素（1）AT漏抗AT漏抗Zg越小，AT将轨道和地中电流吸至负馈线的效果就好；反之，就降低了吸流效果。但是，要求AT漏抗过小，将使AT造价急剧增加。因此，必须做全面的技术经济比较来确定合理的AT漏抗值。根据日本的经验，在工频交流的条件下，AT漏抗值取0.45欧（归算到27.5kV侧）。（3）AT间隔长度减小AT间距，特别是减小变电所端第一个AT段的长度，可以显著地减小最大区段安培公里值和最大全安培公里值，使防护效果更好。但AT间距过小，将使AT的数目增多，工程投资相应增加。按日本的经验，AT间距以10km为标准值，而由于地形、铁路两旁建筑物等条件限制，实际上为8km-16km左右。,AT供电系统,（4）轨道对地的泄漏电阻该电阻值越大，从轨道泄漏到地中的电流就越小。因此，防护效果就越好。反之，防护效果就降低。（5）负馈线的阻抗负馈线的阻抗与接触网的阻抗越接近相等，防护效果就越好。这是因为AT的原副边饶组的电流分别流经接触网和负馈线，如果两者的阻抗相差很大，就会影响两路电流的相位和幅值，使其平衡作业削弱，防护效果必然降低。（6）接触网短路一般规定，对波动负荷而言，AT的过负荷能力为300，不超过2分钟。由于AT的容量能满足接触网短路条件，所以当接触网发生短路故障时，虽然电流急剧增大，但电压降低，AT不会饱和，其防护效果与接触网正常运行状态相近。,AT供电系统,変電所閃絡保護,放電装置挿入位置B接地AT中性点接地放電開始電圧在来線V放電新幹線V放電,放電装置（新幹線用）,変電所構内閃楽保護（閃楽金属短絡移行）,変電所接地,放電装置,変電所,故障遮断,保持,投入,放電菅,吹消,側路開閉器,AT供电系统,電車線路閃絡保護,新幹線使用閃絡保護方式,AT供电系统,閃絡保護方式（）,AT饋電線(AF),AT保護線(PW),閃絡導線,架空地線(GW),AT保護線閃絡導線方式（明区間場合）,変電所方向,AT供电系统,閃絡保護方式（）,AT保護線閃絡導線方式（明区間場合）,AT饋電線(AF),AT保護線(PW),閃絡導線,架空地線(GW),柱,AT供电系统,閃絡保護方式（）,AT保護線閃絡導線方式（内場合）,AT饋電線,AT保護線(PW),閃絡導線,閃絡電流閃絡導線通PW流。支持物加圧安全高。,鋼管下束,変電所方向,AT供电系统,閃絡保護方式（）,閃絡保護線(FW)方式（内専用）,AT饋電線,閃絡保護線(FW)上下線共用,閃絡電流鋼管下束通FW流。低、直流電気路線近傍、FW電食適用。,鋼管下束,変電所方向,AT供电系统,閃絡保護方式（）,AT饋電線(AF),AT保護線(PW),S状,架空地線(GW),閃絡導帯,AT保護線放電間隙方式（明区間場合）,45mm間隙設放電開始電圧8kV,PW通常支持物絶縁、閃絡時S状放電閃絡電流流。低安全方式、S状間隙調整難。,変電所方向,鋼管柱,柱,AT供电系统,閃絡保護方式（）,S状放電実験様子,AT供电系统,閃絡保護方式（）,閃絡保護地線方式（車両基地内変電所付近）,放電器,接地極(10以下),変電所方向,車両基地多数線路1本保護地線閃絡保護開発方式。閃絡時放電器導通、閃絡電流経由変電所帰。直流電化区間近傍使用。,AT供电系统,AT与直供混合供电模式,直供供AT（四院）AT供直供,AT供电系统,几种AT供电模式的比较,日本模式（55kV有SSAT，京秦、大秦线）法国模式（227.5kV无SSAT，京津）中国模式（55kV无SSAT，京津）