牵引变电所简介

1、发电厂或变电站（电力系统）输电线（电力系统）牵引变电所电力机车接触网钢轨馈电线钢轨回流线牵引供电系统接触网牵引变电所电力机车钢轨直接供电方式（基本型）接触网牵引变电所电力机车钢轨直接供电方式（带负馈线）NF接触网牵引变电所电力机车钢轨BT供电方式（BT-回流线方式）NFBTBT接触网牵引变电所电力机车钢轨BT供电方式（BT-钢轨方式）BTBT接触网牵引变电所电力机车钢轨AT供电方式 AFATATAT 分内桥接线和外桥接线。 （1）内桥接线：如下图所示。内桥接线中带有隔离开关构成的外跨条，作为检修桥断路器时旁路用。该接线的特点是线路中有一回故障时，不影响供电，但变压器故障时，造成线路中断。考虑到

2、变压器故障率比进线线路少，因此这种接线可加强牵引负荷供电的可靠性而对电力系统不会带来多大影响，目前采用较多。由于解列变压器时也会造成线路中断，所以如经常需要操作主变压器时，则不宜采用内桥接线。必须注意，采用该接线时应与电力系统研究好断路器检修时的运行方式。 （2）外桥接线：如下图所示。该接线的特点是变压器故障不影响线路，变压器的投入和切除方便，线路穿越功率只经过桥断路器，但线路故障时影响一台变压器的供电。这种接线往往用于电力系统中比较重要的系统联络线上。1客运专线列车负荷特点牵引功率和列车速度关系曲线牵引功率和列车速度关系曲线10016020025030035001002003004002.8

3、4.67.413.318.624.8单位重量牵引功率（k W / t )列车速度( k m / h)1客运专线列车负荷特点负荷大各国代表性高速列车特性（300km/h以上） 参数车型国名载重（t）电机(kW)额定功率(kW）吨功率（kW/t）营业速度(km/h）JR-500日本700285641824026.1300TGV-A法国47911008880018.4300TGV-R法国41611008880021.2300Eurostar法国8161020121220015.0300AVE西班牙42111008880020.9300ETR500意大利63511008880013.5300TGV-K

4、orea法韩7741100121320017.1300AGV 法国35960012720020.1350ICE3德国40050016800020330ICE3-350E德国40055016880022350设计用车型中国800330481584019.8300100501001502002503003502003004005006007008009001000A(kN)km/h300km/h350km/h300km/h350km/h电流牵引力高速列车牵引和供电特性曲线速度高密度大功率因数高谐波含量低动力集中型和动力分散1客运专线列车负荷特点2牵引供电方式东海道、东北 、上越 、山阳、北陆、盛冈

5、-秋田、盛岗八户等 所 有 新 干 线 总 长2154km，全部采用AT供电方式，运营速度为260300km/h。日本东 南 线 （ 4 2 6 k m ，270km/h）为AT与直供混合供电方式，而大西洋线、北方线、地中海线总长918km，全部采用AT供电方式，运营速度为300350km/h。法国德国曼海姆斯图加特、汉诺威维尔茨堡、汉诺威柏林、法兰克福科隆、纽伦堡英格尔斯塔特等所有高速线路全长880km，均采用直接供电方式，运营速度为250330km/h。汉城釜山全长412km，采用AT供电方式，运营速度为300km/h。韩国马德里塞维利亚（471km，250km/h）采用直接供电方式，马德

6、里巴塞罗那（730km，350km/h）采用AT供电方式。西班牙都灵佛罗伦萨，罗马 那 不 勒 斯（620km，300km/h）采用AT供电方式。意大利另外，中国台湾的台北高雄高速铁路也采用AT供电方式。2.1国外供电方式1996年1996年 日本日本山阳线新干线山阳线新干线300km/h300km/hAT方式AT方式1983年1983年 法国法国TGV东南线TGV东南线300km/h300km/hAT和直供混供AT和直供混供1990年1990年 法国法国TGV大西洋线TGV大西洋线300km/h300km/hAT方式AT方式1994年1994年 法国法国TGV北欧线TGV北欧线300km/h

7、300km/hAT方式AT方式2001年2001年 法国法国TGV地中海线TGV地中海线350km/h350km/hAT方式AT方式2003年2003年 韩国韩国汉城釜山汉城釜山300km/h300km/hAT方式AT方式2004年2004年 西班牙西班牙 马德里巴塞罗那马德里巴塞罗那350km/h350km/hAT方式AT方式2004年2004年 意大利意大利 都灵米兰博罗尼亚佛罗伦萨都灵米兰博罗尼亚佛罗伦萨 300km/h300km/hAT方式AT方式2008年2008年 意大利意大利 罗马那不勒斯罗马那不勒斯300km/h300km/hAT方式AT方式50Hz、25kV牵引供电方式（30

8、0350km/h）2.1国外供电方式牵引网电压系统结构供电能力:电压水平、越区供电能力运营成本防干扰外部电源适用场合2.2 AT方式与直供方式一般性比较馈线电压2.3 AT方式的发展2.3 AT方式的发展辅助分区所GISAT间距2.3 AT方式的发展高速接触网接地系统法国TGV大西洋线接触网架空地线、钢轨和新增的预埋地线相连，连接点间距为1.21.5公里国外接地方式2.3 AT方式的发展客运专线接触网接地系统国外接地方式法国TGV大西洋线预埋地线埋设在接触网支柱外侧路堤内。2.3 AT方式的发展客运专线接触网接地系统3牵引变电所与接触网 我国227.5kV开关设备过去采用户外型，布置分散、集成

9、化程度低、施工安装复杂、占地面积大、运营维护条件差。27.5kV户内开关柜（哈大线）227.5kV户内开关柜（西班牙）3.2 GISGIS的使用寿命和维护使用寿命：30000次维护： 5年一次外观检查 10年一次简单检查 20年一次换气检查牵引变电所总平面布置占用场地面积比较占占 用用 场场 地地 面面 积积 比比 较较010002000300040005000600070008000900010000高 速 - 2 2 0 k V 户 外 布 置高 速 - 2 2 0 k V G I S既 有 线 - 2 2 0 k V既 有 线 - 1 1 0 k V变变 电电 所所 布布 置置 方方 式

10、式占占地地面面积积（平平方方米米）27.5和227.5 kV开关设备3.2 GIS综合自动化系统结构示意图 层隔层间通层信理处通管理理处信地当监控通远 程信处信通理控保测护单元测单元控护保测单元控护保测控元单保护测单元控护保测单元控护保测单元控护保测单元控护保 综合自动化系统采用分层分布式系统结构，充分体现分散控制、集中管理的结构特点，详见下图。3.3 二次设备全所自动化系统3.3 二次设备牵引供电调度系统安全监控系统 弓网受流系统是高速铁路关键系统之一，国外300km/h及以上高速铁路弓网系统选用如下：国别国别线路名称线路名称最高运行速度最高运行速度(km/h)接触线接触线类型类型接触线张力

11、接触线张力(kN)(kN)接触线波动传播速度接触线波动传播速度(km/h)(km/h)受电弓受电弓类型类型接触网悬挂类型接触网悬挂类型日本日本山阳新干线山阳新干线300300CuSn170CuSn1702020414414Win350Win350复链复链法国法国大西洋线大西洋线300300Cu150Cu1502020441441GPUGPU简链简链北方线北方线300300CuSn150CuSn1502020441441地中海线地中海线350350CuSn150CuSn150、CuMg150CuMg1502525493493德国德国法兰克福科隆法兰克福科隆300300（设计（设计330330）R

12、im120Rim1202727572572DSA380DSA380弹链弹链纽伦堡英格尔斯纽伦堡英格尔斯塔特塔特300300（设计（设计330330）Rim120Rim1202727572572西班西班牙牙马德里巴塞罗那马德里巴塞罗那350350CuMg150CuMg15031.531.5553553DSA350DSA350弹链弹链韩国韩国汉城釜山汉城釜山300300Cu150Cu1502020441441GPUGPU简链简链3.4 弓网受流系统3.4 弓网受流系统受电弓Faero=0.0006xV2N7.12kg6kg5.8kgFsta=90N2496N/m14100N/m70Ns/m70Ns

13、/m80N/m3.5Ns/m3.5Ns/m2Ns/m2Ns/mGPU基本参数 DSA380基本参数 9.4kg8.1kg23kgFaero=70NFsta=70N6300N/m1200N/m1N/m5Ns/m140Ns/m3.4 弓网受流系统弓网受流质量的评价标准采用欧洲标准，如下表。评 价 项 目标 准300km/h350km/h平均接触力 Fm（N）160190接触力最大标准偏差0.3Fm离线率（%）0.14定位器允许抬升量与最大抬升量之比值23.4 弓网受流系统弓网系统受流评价标准4.设计暂行规定的说明4.1 牵引供电正线宜采用225kV(AT)供电方式牵引供电系统应保证独立性和完整性接

14、触网标称电压为25kV，长期最高电压为27.5kV，短时（5min）最高电压为29kV，设计最低工作电压为20kV牵引变电所应采用两回进线，并互为热备用，进线电源优先采用220kV牵引供电系统应考虑再生和谐波对电力系统的影响牵引变压器宜采用单相变压器牵引变压器和自耦变压器采用固定备用方式；变压器的安装容量按近期运量需要确定，并按远期运量预留基础，其过负荷能力应满足高峰小时牵引负荷的需要正常情况下分区所及自耦变压器所处的上下行接触网实行并联4.2 牵引变电所 牵引变电所进线侧宜采用线路变压器组接线方式 综合自动化系统宜具有供电臂自动组态，自耦变压器故障自动解列线路故障区段自动隔离，故障点自动测距

15、功能。 牵引变电所、分区所、开闭所、自耦变压器所宜采用无人值班、无人值守的运营方式 牵引变电所227.5kV侧采用气体绝缘开关柜（GIS），进线电源侧在用地困难情况下，可采用气体绝缘组合电器（GIS）4.3 牵引供电调度调度管理模式应符合以下规定：1.在综合调度中心内应设置电力调度系统,并作为子系统纳入综合调度系统,负责牵引供电系统和电力供电系统的调度工作。2.在牵引供电维修车间内应设置牵引供电维修调度管理层，负责在总调度层的督导下对牵引供电系统的维修/抢修调度管理工作。本层配置牵引供电维修调度管理系统，并与综合调度系统联网。3.综合工区内设置接触网维修、抢修作业层。负责在牵引供电维修车间的督

16、导下对牵引供电系统接触网的维修、抢修管理工作。本层配置接触网工区维修管理系统，并与综合调度系统联网。4.在综合检测中心内应设置牵引供电检测设备及信息管理系统，并与综合调度系统联网。在牵引变电所、分区所、开闭所、自耦变压器所内应设置安全监视系统，并实现在供电段、抢修基地的远程集中监视，主要配置功能宜包括：1.视频图象监视功能.2.防盗报警功能4.4 接触网接触悬挂主要技术要求应符合以下规定: 1.接触网宜采用全补偿简单链型悬挂或弹性链行悬挂,弓网受流质量可参照下表规定的评价标准。弓网受流质量评价标准评价项目数值平均接触力Fm(N)如下图所示最高运行速度下接触力最大标准偏差 0.3Fm最高运行速度

17、下的燃弧率0.14%定位器允许抬升量与最大抬升量之比值2平均接触力与运行速度的关系曲线2.正线接触线宜采用铜合金材质,额定张力不宜小于25kN。3.承力索宜采用铜合金绞线。4.接触线允许工作应力应不超过其最小拉应力的65%，并应考虑有关不利因素引起的折减系数。支柱、基础与支柱结构应符合以下规定：1.正线区间接触网支持结构应采用旋转腕臂结构形式，车站及多股道并行区段宜采用硬横跨结构，动车段（所）等低速场合宜采用软横跨结构。2.路基地段单腕臂柱可采用环形预应力钢筋混凝土支柱或钢柱,高架桥上应采用钢柱,腕臂柱外形宜全线统一。3.支柱基础宜采用法兰连接型基础。接触网的主要技术参数应按以下规定执行：1.

18、 接触线悬挂点距轨面连线的高度宜全线采用5300mm2. 采用简单链型悬挂时，正线接触线宜设置0.5L的预留驰度(L为跨距)3. 正线接触网的结构高度不宜小于1400mm。4. 正线接触线在最大风时对受电弓中心的偏移不宜大于400mm5. 接触网标准跨距为60m,最大跨距不大于65m,最小跨距不宜小于48m,相邻距距之比不宜大于1.5：1,桥梁、隧道口、站场咽喉等困难区段不宜大于1.5：1。6. 正线区段接触网锚段长度不宜大于2700mm。接触网宜与通信、信号等专业共用接地体，采用综合接地系统。4.5 电磁干扰防护计算杂音干扰影响应根据机车、动车组的谐波特性。计算电磁影响应根据高速铁路的声屏障

19、、桥梁、城市环境等综合屏蔽特性。确定无线干扰影响应根据高速铁路的弓网受流特性。防护措施的选用、应从干扰源、设备和线路各个方面进行技术经济比选后确定；防雷接地等电磁干扰防护措施应采用综合接地系统。5.国际咨询成果5.1 背景5.2 牵引供电系统的牵引网供电方式和供电方案牵引变电所的合理间距供电方式牵引变电所间距（km）AT所间距（km）125kV26.9225kV49.711供电方式 由于125kV供电方式分区所数量较多，因此不推荐CHI高速铁路远期运营（车速350km/h，列车追踪间隔3分钟）采用这种方式。 同时125kV供电方式的电源供电点比225kV供电方式多一倍远期牵引变压器容量 届时需

20、要130MVA的供电容量才能保证列车的正常运行。接触网最大电流，接触导线的载流能力 CHI高速铁路的接触网系统，与法国高速铁路地中海的接触网相似，完全能够满足CHI高速铁路近期和远期运营的需要。接触网电压水平 列车受电弓的最小电压表明设计能满足CHI高速铁路近期运营的要求，但不能满足运营要求，有必要对远期进行进一步研究，理由是根据EN50163：最低持续电压（V）标称电压（V） 最高持续电压（V）最高短时电压（V）（5分钟）19000250002750029000 尽管CHI预留了4kV电压储备，但在供电分区所附近还是可能出现较大的压降，应对这一点进行模拟检验。 结论两种供电方式综合比较如下：比较内容125kV225kV变电所间距+供电容量=接触网电流=接触网电压=电能损耗+总投资+ 总的来说，经济角度的比较显示出225kV从电方式更有利，再加上该方式在技术方面的优势，我们认为CHI高速铁路采用225kV方式是更合适的。5.3 高速铁路接触网电压标准 推荐采用EN5