1.1.2牵引供电系统五牵引网的供电方式14课件

1.1.2牵引供电系统

五、牵引网的供电方式

五、牵引网的供电方式交流电气化铁路牵引网供电方式大体上可分为直接供电方式（包括带回流线的直接供电方式）吸流变压器供电方式自耦变压器供电同轴电力电缆供电方式上一页下一页返回五、牵引网的供电方式（一）直接供电方式直接供电方式简称ＴＲ供电方式，是在牵引网中不加特殊防护措施的一种供电方式。电气化铁路最早大都采用这种供电方式，它的一根馈线接在接触网（Ｔ）上，另一根馈线接在钢轨（Ｒ）上。这种供电方式最简单，投资最省，牵引网阻抗较小，能耗也较低。供电距离单线一般为30ｋｍ，双线一般为25ｋｍ。电气化铁路是单相负荷，机车由接触网取得的电流经钢轨回流牵引变电站（所）。由于钢轨与大地是不绝缘的，一部分回流电流由钢轨流入大地，因此对通信线路产生电磁感应影响。这是直接供电方式的缺点。它一般采用在铁路沿线无架空通信线路或通信线路已改用地下屏蔽电缆的区段。上一页下一页返回五、牵引网的供电方式直接供电方式又可分为不带回流线的直接供电方式和带回流线的直接供电方式两种。不带回流线的直接供电方式在我国早期的电气化铁路中采用，机车电流完全通过钢轨和大地流回牵引变电站，牵引网本身不具备防干扰功能。在接地方面，每根支柱需单独接地（设接地极或通过火花间隙），或者通过架空地线实现集中接地（架空地线不与信号扼流圈中性点连接）。带回流线的直接供电方式，是在接触网支柱上架有一条与钢轨并联的回流线。上一页下一页返回五、牵引网的供电方式机车电流一部分通过钢轨和大地流回牵引变电站（约70％），其余通过回流线流回牵引变电站（约30％）。由于流经接触网的电流和流经回流线的电流虽然大小不等，但方向相反，且安装高度比较接近，利用接触网和回流线之间的互感作用，使钢轨中的回流尽可能地由回流线流回牵引变电站，因而能部分抵消对铁路沿线通信设施的电磁干扰影响，使牵引网本身具备防干扰功能。由于取消了吸流变压器，只保留了回流线，因此牵引网阻抗比直接供电方式低一些，供电性能好一些，造价也比吸－回方式低。目前，这种供电方式在我国电气化铁路上得到广泛应用。上一页下一页返回五、牵引网的供电方式（二）吸流变压器供电方式吸流变压器供电方式又称ＢＴ（ＢｏｏｓｔＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）供电方式，是在牵引网中架设有吸流变压器－回流线装置的一种供电方式。在我国早期的电气化铁路中有采用，其主要目的是提高牵引网防干扰能力，但随着通信线路电缆化和光缆化，防干扰矛盾越来越不突出，其生命力也已大大降低，因此该种供电方式目前已经基本不采用了。上一页下一页返回五、牵引网的供电方式吸流变压器为1∶1的单卷变压器，其原边串入接触网中（在绝缘锚段关节处），次边串入回流线中，吸流变压器的间隔为3～4ｋｍ，在两个吸流变压器的中间设有吸上线，用于将钢轨中的牵引电流吸入回流线。机车所处的ＢＴ间隔内存在“半段效应”，即在该ＢＴ段内接触网与回流线中的电流并不相等，防干扰效果并不明显，而在其余ＢＴ段内两者的电流大小相等，方向相反，防干扰效果非常明显。吸流变压器供电方式的工作原理是：由于吸流变压器的变比为1∶1，当吸流变压器的一次绕组流过牵引电流时，在其二次绕组中强制回流通过吸上线流入回流线。上一页下一页返回五、牵引网的供电方式优点：由于接触网与回流线中流过的电流大致相等，方向相反，因此对邻近的通信线路的电磁感应绝大部分被抵消，从而降低了对通信线路的干扰。缺点：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差也较大。因此，在同等条件下，ＢＴ供电方式变电站间距小于其他供电方式，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。投资也比直接供电方式大。上一页下一页返回五、牵引网的供电方式（三）自耦变压器供电方式自耦变压器供电方式又称ＡＴ（ＡｕｔｏＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）供电方式，是20世纪70年代发展起来的一种供电方式。相对于其他供电方式而言，由于ＡＴ供电方式既能有效地减轻牵引网对通信线路的干扰，又具有更大的供电潜力，特别适合于高速和重载铁路，所以近年来在我国得到了迅速的发展。上一页下一页返回五、牵引网的供电方式牵引变电站主变压器二次侧±25ｋＶ端子分别接于接触网和正馈线，二次侧线圈中点接于钢轨。每隔10～15ｋｍ，将自耦变压器（ＡＴ1、ＡＴ2、…）并入接触网和正馈线之间，自耦变压器绕组的中点与钢轨相连接。自耦变压器将牵引网的供电电压提高一倍，而供给电力机车的电压仍为25ｋＶ。另外，上、下行各架设有一根与钢轨并联（通过扼流圈）的保护线，用于接触网或正馈线的闪络保护接地。自耦变压器实为单绕组变压器，该绕组设有中心抽头。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的一半。上一页下一页返回五、牵引网的供电方式在钢轨和保护线之间每隔3～4ｋｍ设有吸上线。自耦变压器供电方式牵引网阻抗很小，约为直接供电方式的1／4，因此电压损失很小，电能损耗低，供电能力大，供电距离长，可达40～50ｋｍ。由于牵引变电站间的距离加大，减少了牵引变电站数量，也减少了电力系统对电气化铁路供电的工程和投资。但由于牵引变电站和牵引网比较复杂，加大了电气化铁路自身的投资。这种供电方式一般用在重载、高速等负荷大的电气化铁路上。在电力系统比较薄弱的地区，为了减少电源部分的投资，经技术经济比较也可采用这种供电方式。由于牵引负荷电流在接触网和正馈线中方向相反，因而邻近的通信线路干扰很小，其防干扰效果与吸流变压器－回流线供电方式相当。上一页下一页返回五、牵引网的供电方式（四）同轴电力电缆供电方式同轴电力电缆供电方式简称ＣＣ供电方式，是一种新型的供电方式。同轴电力电缆沿铁路线路埋设，其内部芯线作为馈电线与接触网连接，外部导线作为回流线与钢轨相接。每隔5～10ｋｍ作为一个分段。由于馈电线与回流线在同一电缆中，间隔很小，而且同轴布置，使互感系数增大，所以同轴电缆的阻抗比接触网和钢轨的阻抗小得多，牵引电流和回流几乎全部经由