铁路机车车辆及牵引供电：项目8 牵引供电

第八章牵引供电第一节牵引供电系统铁路供电系统按功能划分为:牵引供电系统、电力供电系统两部分。

一、概述定义：向电力机车提供电能的沿线供电设施，从电能的传输、分配角度构成牵引供电系统

构成：牵引供电系统主要包括：牵引变电所牵引网作用：完成三相电力系统与单项牵引网之间的电压转换。二、牵引供电系统构成牵引供电系统主要包括牵引变电所和牵引网两部分。牵引供电系统的任务就是保证质量良好，并不间断地向机车供电。二、牵引供电系统构成牵网由馈线、接触网、轨地、回流线等组成，完成对电力机车的送电任务。三、外部电源供电方式外部电源的供电方式指电力系统与牵引变电所的连接方式，它取决于牵引负荷的用电等级和电力系统的分布情况。电气化铁道属一级负荷，对供电可靠性要求高，其电压不低于110KV。牵引变电所一般要求有两回独立电源。(一回电源的故障停电，应不影响另一回电源的工作)。分为单电源供电、双电源供电和混合供电三种。独立电源设置：（1）引自不同的变电所（甚至不同地域的变电所）（2）引自同一变电所的不同母线（分别运行）

三、外部电源供电方式

环形供电：由两个或两个以上地区变电所和所有的牵引变电所用输电线联成一个环形。环形供电是很可靠的供电线路，但其投资较大。

三、外部电源供电方式双侧供电：电源来自电力系统的两个地区变电所，给铁路供电的输电线是联络这两个地区变电所的通路，为增加供电可靠性，用双路输电线供电，这种接线可靠性稍低于环形供电。

三、外部电源供电方式单边供电：由一个地区变电所给数个牵引变电所供电，为保证供电可靠性，应采用双路输电线，供电可靠性比双侧供电方式和环形供电方式要差，但电流和电压相对平稳。这种供电方式要求必须有两回路输电线供电。

三、外部电源供电方式环形供电：由两个或两个以上地区变电所和所有的牵引变电所用输电线联成一个环形。环形供电是很可靠的供电线路，但其投资较大。

四、牵引网的供电方式铁路牵引网供电方式主要有直接供电（TR）带回流线直接供电（DN）吸流变压器供电（BT）CC供电方式四、牵引网的供电方式直接供电（TR）：直接供电方式是在牵引网中不采取电磁干扰防护措施的一种供电方式。直接供电方式牵引网结构简单，投资少，施工维护工作量相对较少。但直接供电方式的钢轨电位相对较高，对电气化铁路沿线通信等设施影响大，只适用于对防电磁干扰影响要求不高的地区，目前一般很少采用。四、牵引网的供电方式吸流变压器供电（BT）：吸流变压器供电方式，是在接触网中每隔一定距离串联接入吸流变压器的供电方式。这种安装方式增大了牵引网的阻抗，且影响电力机车取流质量。目前在我国电气化铁路中已淘汰该供电方式。四、牵引网的供电方式自耦变压器供电（AT）：自耦变压器供电方式接触网结构较其他供电方式复杂。田野侧架设有AF线，AF线电压与接触网电压相等，方向相反，起到防干扰效果。由于牵引变电所馈出电压高，所间距可增加一倍，接触网负荷电流均衡，目前已成为我国高速铁路和重载铁路首选供电方式。四、牵引网的供电方式CC供电方式：

同轴电缆供电方式是一种新型的供电方式。同轴电力电缆沿铁路沿线埋设，内部芯线作为供电线与接触网连接，外部导体作为回流线与钢轨相接，每隔5-10km做一个分段。第二节牵引变电所根据铁路用电负荷性质和长距离输送电能的特点，每间隔40～60km设置铁路110/10KV、35/10KV、10kV变配电所1座，铁路电力配电系统一般采用两路电源供电，分别引自不同的公用电力系统变电所。变配电所多采用单母线分段的运行方式。一、牵引变电所的作用

牵引变电所的主要作用是将公用电力系统的高压输电线输送来的110kV（220kV、330kV）的三相工频交流电变换成27.5kV（55kV）的单相交流电后，通过接触网给电力机车供电。

牵引变电所是牵引供电系统的“心脏”。牵引供电变电所亭按功能分类主要有牵引变电所、自耦变压器所、分区所、开闭所。二、牵引变电所的组成（1）牵引变压器（2）GIS组合电器与开关柜（3）电压互感器（4）电流互感器（5）高压断路器（6）高压隔离开关二次设备的组成及作用：对一次设备检查、控制、保护、和测量等电气设备。高压电气设备二、牵引变电所的组成自耦变压器供电方式下，每隔一定距离设置AT所，AT所的自耦变压器跨接在牵引网的接触网、正馈线和钢轨间，组成AT牵引网的供电网络。AT所的自耦变压器按1:1设置。AT所（自耦变压器所）二、牵引变电所的组成电气化铁路上下行接触网在供电臂末端通过分区所并联起来，以提高供电臂末端接触网的电压水平，均衡了上下行供电臂的电流，降低电能损失，在重载和线路有较大坡道的情况下效果更为明显；在牵引变电所故障退出情况下，通过分区所可由相邻牵引变电所实行越区供电。分区所二、牵引变电所的组成开闭所一般设置在枢纽客运站、枢纽编组站、电力机务段、动车所等需要实现分束、分段供电的场所。开闭所不设置牵引变电器，不能进行电压变换，仅通过开关设备增加馈电线数量。如果开闭所在供电臂末端，通常将其与分区所合建。开闭所第三节接触网接触网沿着铁路线路露天铺设，通过接触线和受电弓的滑动接触把电能输送给电力机车，是高速铁路的重要供电措施。接触网主要由接触悬挂、支持和定位装置、补偿下锚装置、支柱与基础以及辅助供电设施等构成。一、接触网额定电压接触网额定电压接触网和电力机车受电弓之间的电压是波动的，其波动范围与电力机车所处位置和牵引变电所的距离、牵引变电所的负荷有关。《技规》对电气化铁路接触网额定电压的规定：接触网标准电压值为25kV，最高工作电压为27.5kV，短时（5min）最高工作电压为29kV，最低工作电压普速铁路为19kV，高速铁路、城际铁路为20kV。高速铁路上运行的动车组对接触网电压要求高。根据《轨道交通牵引供电系统电压》（GB/T1402-2010），工作电压高于最低电压时，可保证动车组运行，但不能完全发挥功率。工作电压高于22.5kV及以上时，动车组才能发挥最佳性能。接触网具有高工作电压的特点。为保证人身安全，非专业人员及携带的工具材料必须保证与接触网带电设备保持2m以上的安全距离。二、接触网的分类接电气化铁路接触网包括架空柔性悬挂和刚性悬挂接触网两类。我国电气化铁路普遍采用架空柔性接触网。二、接触网的组成架空柔性接触网的主要结构设施有：支柱与基础、支持装置、定位装置、接触悬挂、附加悬挂。二、接触网的组成支柱与基础支柱预应力钢筋混凝土支柱钢柱支柱矩形横腹杆式环形圆柱格构式圆钢管式方钢管式H型钢式根据其承载的支柱类型和安装位置，采用不同的安装形式。二、接触网的组成支持装置水平拉杆加斜腕臂平腕臂加斜腕臂整体腕臂二、接触网的组成定位装置二、接触网的组成接触悬挂接触悬挂接触线承力索吊弦整体吊弦环节吊弦二、接触网的组成附加悬挂（线索）附加悬挂（线索）供电线（F线）保护线（PW线）正馈线（AF线）架空地线（GW线）回流线三、接触网的关键设备电分段为增加接触网供电的灵活性和安全性，方便供电和检修的需要，根据车站或站场的分布情况以及变电所（亭）馈出线的供电情况，将接触网分成不同的供电片区，这种分片区供电的形式叫接触网的分束供电，将接触网从电气上分开的区段就叫电分段。三、接触网的关键设备电分相在牵引变电所和分区亭所在地的不同相接触网处设置的分相绝缘装置称为电分相；电分相分为锚段关节式电分相和器件式电分相两类。三、接触网的关键设备接触网隔离开关

接触网隔离开关一般装设在车站两端、车站装卸线、专用线、电力机车库线、机车整备线、绝缘锚段关节、电分段和电分相等处所。其作用是接通或切断接触网供电分段间的电路，增加供电的灵活性，在分闸状态时有明显的断开点，以保证其他电气设备的安全检修三、接触网的关键设备横跨

软横跨多股道接触悬挂通过横向线索悬挂在线路两侧的支柱上的配置方式。硬横跨硬横跨由两根支柱和一组钢横梁组成，使用条件与软横跨相同。四、接触网作业车

JW-4G型接触网检修作业车4K60P型接触网综合检修作业车BR711C型接触网多功能检修作业车DPT型多平台接触网检修作业车第四节铁路电力供电及SCADA系统随着高速铁路的发展，为了保证高速铁路供电设备安全可靠运行、故障及时快速处理，需要发展高速铁路监控系统。一、SCADA系统简介SCADA系统(SupervisoryControlAndDataAcquisition)是以微型计算机为主构成的远方监视控制和数据收集系统,对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。二、SCADA系统自动化调度过程1.执行端采集被控对象信息并将其传送到调度端。2.调度端对远动装置传来的信息进行实时处理。4.调度端做出调度决策3.调度端做出调度决策三、高速铁路供电SCADA系统的构成三、高速铁路供电SCADA系统的构成调度端

调度端的SCADA机房有SCADA专用通道接口4个、办公及复视通道接口1个、专用复视通道若干。调度端通过SCADA专用通道接口和内部局域网，接收和发送信息，完成遥信、遥测、遥控功能，即完成断路器、隔离开关等状态信息的收集与处理；完成电流、电压、功率等数据信息的收集与处理；根据运行需要发送遥控命令。另外，调度端将通道送来的信号进行数据处理后，送至后台服务器中，显示各种图形，制作各种报表、曲线。执行端

执行端对需要进行监测的各物理量及状态量进行采集，并将采集后的信息进行抗干扰加工（称抗干扰编码），然后再变换成适合通道传送的信号形式，并按一定方式送入通道。执行端的另一作用是接收由通道送来的遥控命令，并执行。信道

信道，亦称通道，是连接调度端与执行端的通信网络，传输二者交换的命令与数据。高速铁路供电SCADA系统有四种通道，即SCADA专用通道、综合维护通道、专用复视通道和办公OA通道。归纳小结：1.铁路牵引网供电方式有哪几种？2.《技规》对电气化铁路接触网额定电压是如何规定的？3.简述牵引变电所的作用及组成。4.铁路接触网由哪些结构组成？5.接触网关键设备有哪些？6.何谓SCADA系统？作业布置：1.高速铁路的牵引供电系统与长速铁路的牵引供电系统不同，它的供电能力和供电可靠性必须满足高速列车运行的要求。目前我国采用______供电方式。2.《技规》对电气化铁路接触网额定电压的规定：接触网标准电压值为______，最高工作电压为27.5kV，短时（5min）最高工作电压为29kV，最低工作电压普速铁路为19kV，高速铁路、城际铁路为20kV。3.牵引变电所是牵引供电系统的“心脏”。牵引供电变电所亭按功能分类主要有______、______、______、开闭所。4.空柔性接触网的主