chapter1 牵引供电系统概述

1、西南交通大学电气工程学院西南交通大学电气工程学院电电 气气 化化 铁铁 道道供供 电电 系系 统统 教学内容教学内容第一章第一章 绪论绪论电力系统基本概念、牵引供电系统概述电力系统基本概念、牵引供电系统概述第二章第二章 牵引变电所牵引变电所三相牵引变电所、单相牵引变电所三相牵引变电所、单相牵引变电所三相两相牵引变电所三相两相牵引变电所第三章第三章 馈线电流馈线电流第四章第四章 变压器容量计算变压器容量计算第五章第五章 牵引网阻抗计算牵引网阻抗计算 概述及概述及CarsonCarson理论、单线牵引网阻抗计算理论、单线牵引网阻抗计算 复线牵引网阻抗计算复线牵引网阻抗计算教学内容（续）教学内容（续

2、）第六章第六章 牵引供电系统电压损失牵引供电系统电压损失 牵引变电所电压损失计算牵引变电所电压损失计算 牵引网电压损失计算牵引网电压损失计算 串联电容补偿串联电容补偿第七章第七章 负序电流负序电流 单相牵引变电所负序电流单相牵引变电所负序电流 三相牵引变电所负序电流三相牵引变电所负序电流 三相两相牵引变电所负序电流三相两相牵引变电所负序电流第八章第八章 牵引变电所换相联接牵引变电所换相联接第九章第九章 并联补偿并联补偿参考教材参考教材曹建猷著，电气化铁道供电系统，中国铁道出版社，曹建猷著，电气化铁道供电系统，中国铁道出版社，19931993电气化铁道设计手册电气化铁道设计手册 牵引供电系统，中

3、国铁道出版社，牵引供电系统，中国铁道出版社，19881988韩祯祥主编，电力系统分析，浙江大学出版社韩祯祥主编，电力系统分析，浙江大学出版社, ,1997.12第第2版版简克良主编，电力系统分析，西南交通大学出版社简克良主编，电力系统分析，西南交通大学出版社, ,1993.12一、电力系统简介一、电力系统简介电力系统构成简图电力系统构成简图GM电力网电力网电力系统电力系统动力系统动力系统水（汽）轮机水（汽）轮机及发电机及发电机升压变压器升压变压器输电线路输电线路降压变压器降压变压器用户用户用电设备用电设备M第一章第一章 绪绪 论论1-1 电力系统基本概念电力系统基本概念电力系统电力系统：由：由

4、发电机发电机、变压器变压器、输电线路输电线路以及以及用电设备用电设备（或生产、输送、分配和消耗电能的各种电气设备）按（或生产、输送、分配和消耗电能的各种电气设备）按照一定规律连接而成的系统。照一定规律连接而成的系统。发电机把机械能转化为电发电机把机械能转化为电能，电能经过变压器和电力线路输送并分配到用户。能，电能经过变压器和电力线路输送并分配到用户。发电厂发电厂： 生产电能生产电能变变( (配配) )电所电所： 变压或分配电能变压或分配电能输配电线路输配电线路：输送电能输送电能用户用户：消耗电能消耗电能动力系统动力系统：电力系统电力系统+ +发电厂的动力部分发电厂的动力部分（发电厂的动力部发电

5、厂的动力部分，如火电厂的锅炉、汽轮机、热力网和用热设备，水电分，如火电厂的锅炉、汽轮机、热力网和用热设备，水电厂的水轮机和水库，核电厂的核反应堆和汽轮机厂的水轮机和水库，核电厂的核反应堆和汽轮机) ) 电力网电力网：电力系统中除发电机和用电设备外的部分，电力系统中除发电机和用电设备外的部分，由由变变压器压器和不同电压等级和不同电压等级输电线路输电线路组成的网络。组成的网络。电力网是电力电力网是电力系统的一个组成部分，而电力系统又是动力系统的一个组系统的一个组成部分，而电力系统又是动力系统的一个组成部分。成部分。电力系统基本任务电力系统基本任务按电力用户的种类及要求供电的连续性，一般将用户分成三

6、按电力用户的种类及要求供电的连续性，一般将用户分成三级：一级负荷、二级负荷和三级负荷。级：一级负荷、二级负荷和三级负荷。为用户提供为用户提供充足充足、可靠可靠和具有和具有良好电能质量良好电能质量的电能的电能保证电力系统保证电力系统安全安全（secure)、稳定稳定(stable)、可靠可靠（reliable) 和和经济经济 (economical)运行运行电能质量指标电能质量指标电能质量国家标准电能质量国家标准电能质量供电电压允许偏差电能质量供电电压允许偏差 GB 12325GB 123259090电压允许波动和闪变电压允许波动和闪变 GB 12326GB 1232620002000电能质量电

7、力系统频率允许偏差电能质量电力系统频率允许偏差 GB/T 15945GB/T 1594519951995 电能质量公用电网谐波电能质量公用电网谐波 GB/T 14549-1993GB/T 14549-1993 电能质量三相电压允许不平衡度电能质量三相电压允许不平衡度 GB/T 15543-1995GB/T 15543-1995 中华人民共和国国家标准中华人民共和国国家标准 名名 称称允许限值允许限值说说 明明电压电压允许允许偏差偏差35kV35kV及以上为正负偏差绝对值之和不及以上为正负偏差绝对值之和不超过超过10%10%；10kV10kV及以下三相供电为及以下三相供电为 7%7%；220V2

8、20V单相供电为单相供电为+7%+7%，-10%-10%衡量点为供用电产权分界处衡量点为供用电产权分界处或电能计量点或电能计量点电压允电压允许波动许波动和闪变和闪变1 1电压波动：电压波动：10kV10kV及以下及以下2.5%;2.5%;35kV110kV35kV110kV为为2%2%；220kV220kV及以上及以上1.6%1.6%2 2闪变闪变 V V1010：对照明要求较高对照明要求较高,0.4%(,0.4%(推荐值推荐值););一般照明负荷一般照明负荷,0.6%(,0.6%(推荐值推荐值) )衡量点为电网公共连接点衡量点为电网公共连接点(PCC)(PCC)，取实，取实测测95%95%概

9、率值；概率值；给出闪变电压限值和频度的关系曲线，给出闪变电压限值和频度的关系曲线，可以根据电压波动曲线查得允许值，并给可以根据电压波动曲线查得允许值，并给出算例；出算例；对测量方法和测量仪器作出基本规定对测量方法和测量仪器作出基本规定电压允电压允许不平许不平衡度衡度正常允许正常允许2%2%，短时不超过，短时不超过4%4%；每个用户一般不得超过每个用户一般不得超过1.3%1.3%各级电压要求一样；各级电压要求一样；衡量点为衡量点为PCCPCC，取实测，取实测95%95%概率值或日累概率值或日累计超标不超过计超标不超过72min72min，且每，且每30min30min中超标中超标不超过不超过5m

10、in5min；对测量方法和测量仪器作出规定；对测量方法和测量仪器作出规定；提供不平衡度算法提供不平衡度算法 电压：电压：频率：频率：额定频率额定频率：50Hz（国外：（国外：50 或或 60Hz）频率偏差频率偏差：0.2Hz（3000MW系统）系统）0.5Hz（3000MW系统）系统） 国外：国外：(0.10.2)Hz 或或 0.5Hz波形：波形：质量标准质量标准：正弦波电压和电流正弦波电压和电流谐波的危害与抑制谐波的危害与抑制电压等级电压等级电压波形畸变率极限值电压波形畸变率极限值0.38kV5%6-10kV4%35-60kV3%110kV以上以上 2%二、电力系统元件参数和短路容量二、电力

11、系统元件参数和短路容量 发电机发电机铭牌参数：额定铭牌参数：额定(线线)电压电压UN （kV） 三相额定容量三相额定容量SN （MVA） 次暂态电抗的标幺值次暂态电抗的标幺值XG%发电机电抗的有效值为发电机电抗的有效值为2%100GNGNXUXS 变压器变压器双绕组变压器铭牌参数：双绕组变压器铭牌参数：额定容量额定容量SN （MVA） 额定线电压额定线电压UN （kV）短路电压百分比短路电压百分比Uk% 空载电流百分值空载电流百分值I0% 三相有功空载损耗三相有功空载损耗P0（kW）短路损耗功率短路损耗功率Pk（kW）2%100kNTNUUXS21000kNNPURS30210mNPGU 20

12、%100NmNIUBSTRjX mGmjB 1U /2U 1I /2I 三绕组变压器的短路电压百分值：三绕组变压器的短路电压百分值：Uk1-2% Uk2-3% Uk3-1%变压器电抗百分值按下式计算：变压器电抗百分值按下式计算： 11 21 32 321 22 31 332 31 31 21%21%21%2kkkkkkkkkkkkUUUUUUUUUUUU1231U /3U /2U 22RjX 33RjX 11RjX mmGjB 1I /3I /2I 输电线输电线参数：参数： 每公里电抗每公里电抗Z （/km） 电网线电压电网线电压UN （kV） 线路长度线路长度L（km）输电线阻抗参数为输电线

13、阻抗参数为需要涉及对地导纳时，要将大地影响考虑进去。需要涉及对地导纳时，要将大地影响考虑进去。ZZL 短路容量短路容量 电力系统短路容量是选择牵引变电所高压侧电气设备所电力系统短路容量是选择牵引变电所高压侧电气设备所必须的，它也是估计电力系统负荷能力的重要依据。必须的，它也是估计电力系统负荷能力的重要依据。基准容量基准容量SB电力系统到牵引变电所进线点的总电抗标么值电力系统到牵引变电所进线点的总电抗标么值X*电力系统在牵引变电所进线点短路时短路容量为电力系统在牵引变电所进线点短路时短路容量为*MVABSSX 已知系统短路容量已知系统短路容量S从牵引变电所看进电力系统的总电抗标值从牵引变电所看进

14、电力系统的总电抗标值*BSXS 电力系统的短路容量同电力系统的发电容量有关，还同负电力系统的短路容量同电力系统的发电容量有关，还同负载中心所在地点有关。一般电力系统的发电容量越大，短载中心所在地点有关。一般电力系统的发电容量越大，短路容量越大；负载中心距离电力系统电源越远，短路容量路容量越大；负载中心距离电力系统电源越远，短路容量越小。越小。 电力系统数学模型电力系统数学模型在已知电力系统各元件的参数和等值电路的基础上，按照它在已知电力系统各元件的参数和等值电路的基础上，按照它们的电气连接关系互连起来构成电力系统的等值电路。们的电气连接关系互连起来构成电力系统的等值电路。电压等级的归算问题：电

15、压等级的归算问题：元件在不同电压等级下所显现的电气元件在不同电压等级下所显现的电气参数值不同，所以不同电压等级的等值电路不能直接连接，参数值不同，所以不同电压等级的等值电路不能直接连接，必须归算在同一电压等级下。必须归算在同一电压等级下。 212nXXKKK 12nUUKKK 12/nIIKKK K1、K2、 、Kn为为基准级与待归算级之间所有变压器变比基准级与待归算级之间所有变压器变比一、电气化铁道发展概况一、电气化铁道发展概况 1. 电气化铁道线路和里程电气化铁道线路和里程国外国外: 1881年年 巴黎出现有轨电车巴黎出现有轨电车 1895年年 美国美国 直流制电车直流制电车 600V 1

16、906年年 美国美国 低频单相交流制低频单相交流制 1932年年 匈牙利匈牙利 工频单相交流制工频单相交流制我国：我国：1961年年 第一条电气化铁路第一条电气化铁路 宝凤线宝凤线 (宝鸡宝鸡凤州凤州) 逐步发展，重载列车京秦线逐步发展，重载列车京秦线 准高速准高速 广深线广深线 200km/h 高速高速 秦沈线秦沈线 300km/h1-2 牵引供电系统概述牵引供电系统概述低频单相交流制低频单相交流制: : 少量国家少量国家2. 电气化铁道的电流制与额定电压电气化铁道的电流制与额定电压 根据电流形式：根据电流形式：216Hz,25Hz3直流制直流制: : 主要用于城市轨道交通主要用于城市轨道交

17、通 额定电压有额定电压有1500V和和750V交流制交流制: :工频单相交流制工频单相交流制: 50Hz，60Hz 主要用于大运量、重载的铁路运输主要用于大运量、重载的铁路运输额定电压为额定电压为25kV，广泛采用，广泛采用三相交流制三相交流制: : 淘汰淘汰 现代电力牵引都以公用电网配电，实质上是取用经现代电力牵引都以公用电网配电，实质上是取用经变换的单相电。变换的单相电。 在我国，矿山电力牵引，城市轨道交通都采用直流在我国，矿山电力牵引，城市轨道交通都采用直流制，北京地铁制，北京地铁750V直流供电电压，上海地铁直流供电电压，上海地铁1500V直流直流电压；电气化铁道都采用工频（电压；电气

18、化铁道都采用工频（50Hz），额定电压为），额定电压为27.5kV或或227.5kV的单相交流制。的单相交流制。 3. 牵引供电系统设施的发展牵引供电系统设施的发展(1) 牵引供电系统向电力机车供电的方式牵引供电系统向电力机车供电的方式 直接供电方式直接供电方式(DF) 带回流线的直接供电方式带回流线的直接供电方式(DN) 自耦变压器供电方式自耦变压器供电方式(AT) 吸流变压器供电方式吸流变压器供电方式(BT)(2) 牵引变电所主变压器的主结线型式牵引变电所主变压器的主结线型式 YN,d11接线接线广泛应用于广泛应用于DF和和BT方式方式 单相单相V,V接线接线 斯科特斯科特(Scoot)广

19、泛应用于广泛应用于AT方式方式 YN,d11,d1三相结线等等。三相结线等等。(3) 断路器：少油、多油、断路器：少油、多油、SF6、真空断路器。、真空断路器。(4) 继电保护继电保护(5) 接触网悬挂方式接触网悬挂方式(6) 调度方式调度方式(7) 检测技术检测技术二、电气化铁路的优越性与存在的问题二、电气化铁路的优越性与存在的问题1.优越性：优越性： 重载、快速、大容重载、快速、大容(运运)量量 节约能源、经济效益好节约能源、经济效益好 无污染无污染2.存在的问题：存在的问题： 对电力系统的负序影响对电力系统的负序影响 对电力系统的谐波影响对电力系统的谐波影响 对沿线通信线路有干扰对沿线通

20、信线路有干扰三、牵引供电系统的构成三、牵引供电系统的构成 电力系统与输电线电力系统与输电线 为电气化铁道提供高压电源，其电压为为电气化铁道提供高压电源，其电压为110kV或或220kV 。电气化铁道的牵引负荷是一级负荷，故要求电源有足够的电气化铁道的牵引负荷是一级负荷，故要求电源有足够的容量和较高的可靠度。容量和较高的可靠度。牵引变电所牵引变电所 将电力系统供应的电能转变为适于电力牵引及其供电方式将电力系统供应的电能转变为适于电力牵引及其供电方式的电能，其核心元件是牵引变压器，并设有备用。的电能，其核心元件是牵引变压器，并设有备用。牵引网牵引网 由馈（电）线、接触网、轨（地）、回流线等组成，是

21、牵由馈（电）线、接触网、轨（地）、回流线等组成，是牵引供电网（回路），完成对电力机车的送电任务。引供电网（回路），完成对电力机车的送电任务。牵引网牵引网 馈线馈线: 接在牵引变电所牵引母线和接触网之间的导线，即接在牵引变电所牵引母线和接触网之间的导线，即将电能由牵引变电所引向电气化铁路；将电能由牵引变电所引向电气化铁路； 接触网接触网: 是一种悬挂在轨道上方，沿轨道敷设的、和铁路是一种悬挂在轨道上方，沿轨道敷设的、和铁路轨顶保持一定距离的输电网。通过电动车组的受电弓和接轨顶保持一定距离的输电网。通过电动车组的受电弓和接触网的滑动接触，牵引电能就由接触网进入电动车组，从触网的滑动接触，牵引电能就

22、由接触网进入电动车组，从而驱动牵引电动机使列车运行。而驱动牵引电动机使列车运行。 轨道轨道: 在非电牵引情形下只作为列车的导轨。在电力牵引在非电牵引情形下只作为列车的导轨。在电力牵引时，轨道除仍具有导轨功能外，还需要完成导能回流的任时，轨道除仍具有导轨功能外，还需要完成导能回流的任务。因此，电力牵引的轨道，需要具有良好的导电性能。务。因此，电力牵引的轨道，需要具有良好的导电性能。 回流线回流线: 是连接轨道和牵引变电所的导线。通过回流线把是连接轨道和牵引变电所的导线。通过回流线把轨道中的回路电流导入牵引变电所的主变压器。轨道中的回路电流导入牵引变电所的主变压器。电力机车电力机车: 将通过牵引电

23、机及其变换和控制机构，将电能将通过牵引电机及其变换和控制机构，将电能转化为可用机械能，牵引列车运行。转化为可用机械能，牵引列车运行。 供电分区供电分区: 正常供电时，由牵引变电所馈线到接触网末端正常供电时，由牵引变电所馈线到接触网末端的供电线路，也称为供电臂。的供电线路，也称为供电臂。分相绝缘器（电分相）分相绝缘器（电分相）: 串接在接触网中，目的是将两相串接在接触网中，目的是将两相不同的供电区分开，并使机车光滑过渡，主要用在牵引变电不同的供电区分开，并使机车光滑过渡，主要用在牵引变电所出口处和分区处。所出口处和分区处。分段绝缘器（电分段）分段绝缘器（电分段）: 分为纵向电分段和横向电分段，前

24、分为纵向电分段和横向电分段，前者用在线路接触网上，后者用于站场各条接触网之间。通过者用在线路接触网上，后者用于站场各条接触网之间。通过其上的隔离开关将有关接触网进行电气连通或断开，以保证其上的隔离开关将有关接触网进行电气连通或断开，以保证供电的可靠性、灵活性和缩小停电范围以及便于检修等。供电的可靠性、灵活性和缩小停电范围以及便于检修等。 四、一次（原边）系统的供电方式（外部供电方式）四、一次（原边）系统的供电方式（外部供电方式） 一次系统的供电方式是指电力系统与牵引供电系统的供一次系统的供电方式是指电力系统与牵引供电系统的供电网（输电线）的联结方式，它取决于牵引负荷的用电等级电网（输电线）的联

25、结方式，它取决于牵引负荷的用电等级和电力系统的颁情况。和电力系统的颁情况。 TBJ9-85 铁路电力牵引供电设计规范铁路电力牵引供电设计规范规定规定“电力牵电力牵引为一级负荷，牵引变电所应有两路电源供电；当任一路故引为一级负荷，牵引变电所应有两路电源供电；当任一路故障时，另一路应能正常供电障时，另一路应能正常供电”。其中两路电源可来自不同的。其中两路电源可来自不同的地区变电所或同一地区变电所的不同母线或母线分段。地区变电所或同一地区变电所的不同母线或母线分段。原则：原则：供电可靠性、电源容量及经济性供电可靠性、电源容量及经济性 环形供电环形供电牵引变电所在高压侧与一次系统联成环形网。牵引变电所

26、在高压侧与一次系统联成环形网。优点：优点：供电可靠性好，能适应负荷的剧烈变化供电可靠性好，能适应负荷的剧烈变化要求：要求：铁路附近有两个以上发电厂或地区变电所且其间铁路附近有两个以上发电厂或地区变电所且其间有电力网互联。（受系统结构限制）有电力网互联。（受系统结构限制） 地区变电所地区变电所或发电厂或发电厂地区变电所地区变电所或发电厂或发电厂牵引变电所牵引变电所牵引变电所牵引变电所 双侧供电（两边供电）双侧供电（两边供电）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。线是联络这两个地区变电所的通路。优点：优点

27、：同环形供电同环形供电要求：要求：牵引变电所两侧都有电源牵引变电所两侧都有电源 应用广泛应用广泛 双路输电线双路输电线牵引变电所牵引变电所牵引变电所牵引变电所 单侧供电（一边供电）单侧供电（一边供电）单侧供电是由一个地区变电所给数个牵引变电所供电，为单侧供电是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，应采用保证供电可靠性，应采用双路（或双回）输电线双路（或双回）输电线 。单侧供电方式的可靠性一般比双侧供电方式和环形供电方单侧供电方式的可靠性一般比双侧供电方式和环形供电方式要差，而投资不会比环形供电方式和双侧供电方式少。式要差，而投资不会比环形供电方式和双侧供电方式少。要求：要求：

28、必须有两回路输电线供电，且有各自的杆塔和走线必须有两回路输电线供电，且有各自的杆塔和走线双路输电线双路输电线牵引变电所牵引变电所牵引变电所牵引变电所散射供电（辐射线供电）散射供电（辐射线供电）当各牵引变电所离开电源差不多等距并且比单边供电更经当各牵引变电所离开电源差不多等距并且比单边供电更经济时，可采用散射供电方式。济时，可采用散射供电方式。缺点：缺点：可靠性差可靠性差要求：要求：相邻几个牵引变电所布置成弧形，且地区变电所和相邻几个牵引变电所布置成弧形，且地区变电所和发电厂的距离较近时，必须两回路输电。发电厂的距离较近时，必须两回路输电。 地区变电所地区变电所或发电厂或发电厂牵引变电所牵引变电

29、所实际外部供电方式之一实际外部供电方式之一实际外部供电方式之二实际外部供电方式之二 五、牵引变电所引入线的方式五、牵引变电所引入线的方式（1） “桥桥”接方式（通过式接法）接方式（通过式接法） 外侨、内桥外侨、内桥特点：输电线路上的负荷要穿越特点：输电线路上的负荷要穿越牵引变电所，即高压线进入牵引牵引变电所，即高压线进入牵引变电所后，又通过变电所后，又通过“桥桥”接断路接断路器，返回到高压输电线路。器，返回到高压输电线路。桥接适用于环形供电和两边供电，桥接适用于环形供电和两边供电，以及电力系统要求电力网穿越牵以及电力系统要求电力网穿越牵引变电所的场合引变电所的场合（2） “T”接或接或“双双T

30、”接方接方式式 特点：外部负荷不进入牵引变电所，特点：外部负荷不进入牵引变电所，“T”接与接与“桥桥”接相比，设备减少，接相比，设备减少，投资节省。投资节省。适用于两边供电和一边供电。适用于两边供电和一边供电。（3） 单母线分段方式单母线分段方式 特点：引入线、引出线多特点：引入线、引出线多允许外部负荷穿越牵引变电允许外部负荷穿越牵引变电所。所。 六、内部供电方式（按牵引网设备类型的分类）六、内部供电方式（按牵引网设备类型的分类）（1） 直接供电方式直接供电方式 牵引网结构最简，投资最小，但钢轨电位较高，对通信牵引网结构最简，投资最小，但钢轨电位较高，对通信线的干扰感应最大，主要适用于通信线路

31、（主要是明线）较线的干扰感应最大，主要适用于通信线路（主要是明线）较少或很易将受扰通信线迁改径路的场合。少或很易将受扰通信线迁改径路的场合。基本型直接供电方基本型直接供电方式式在法国、英国、原苏联都广泛应用。在法国、英国、原苏联都广泛应用。 CT基本型直接基本型直接供电方式供电方式带负馈线的直接供电方式：带负馈线的直接供电方式：在钢轨上并联架空回流线（又在钢轨上并联架空回流线（又称负馈线）。钢轨电位大为降低，对通信线的干扰得到较称负馈线）。钢轨电位大为降低，对通信线的干扰得到较好抑制。还能降低牵引网阻抗，使供电臂延长好抑制。还能降低牵引网阻抗，使供电臂延长30%及以上。及以上。 带负馈线的带负

32、馈线的直接供电方式直接供电方式NCT（2） BT供电方式供电方式 BT/回流线方式：回流线方式：BT串入接触网，间隔约串入接触网，间隔约1.5km-4km，用以，用以吸回地中电流，减少通讯干扰。吸回地中电流，减少通讯干扰。 BT/回流线方式牵引网结构复杂，造价较高，牵引网阻回流线方式牵引网结构复杂，造价较高，牵引网阻抗变大，供电臂长度将减小；因存在抗变大，供电臂长度将减小；因存在BT分段（火花间隙），分段（火花间隙），不利于高速、重载等大电流运行；但不利于高速、重载等大电流运行；但BT方式的钢轨电位低，方式的钢轨电位低，抑制通信干扰的效果很好。抑制通信干扰的效果很好。BT/BT/回流线方式回流

33、线方式BTBTNCT BT-回流线方式比回流线方式比BT-钢轨方式抑制通信干扰的效果钢轨方式抑制通信干扰的效果好。好。 我国采用的我国采用的BT方式均为方式均为BT-回流线方式，日本东海回流线方式，日本东海道新干线也如此，而英国、法国、瑞典两种方式都有应道新干线也如此，而英国、法国、瑞典两种方式都有应用，挪威只用用，挪威只用BT-钢轨方式。钢轨方式。 BT/BT/钢轨方式钢轨方式BTBTCT（3） AT供电方式供电方式 AT并联于牵引网中，克服了并联于牵引网中，克服了BT串入网中串入网中BT分段的缺陷，分段的缺陷，使供电电压成倍提高，牵引网阻抗小，供电距离长（约为直接使供电电压成倍提高，牵引网

34、阻抗小，供电距离长（约为直接供电方式的供电方式的170%-200%），网上压损和能损都小，是一种适），网上压损和能损都小，是一种适于高速、重载等大电流牵引方式。于高速、重载等大电流牵引方式。 一般一般AT间隔约间隔约10km左右，左右，AT供电方式的钢轨电位较低，供电方式的钢轨电位较低，抑制道路干扰的效率与抑制道路干扰的效率与BT-回流线方式相近，投资要高一些。回流线方式相近，投资要高一些。AT供电方式在日本山阳新干线上应用，后来法国、美国供电方式在日本山阳新干线上应用，后来法国、美国（25Hz）、原苏联、我国等相继采用。）、原苏联、我国等相继采用。 nnATATPFCTAT接触网接触网钢轨钢

35、轨正馈线正馈线七、牵引网的运行方式七、牵引网的运行方式（1） 单边供电单边供电 各牵引变电所相互独立，机车只从相关的某个牵引变电各牵引变电所相互独立，机车只从相关的某个牵引变电所取电。对于两个异相牵引端口的牵引变电所，通常在牵引所取电。对于两个异相牵引端口的牵引变电所，通常在牵引变电所出口两馈线相连的接触网上和分区的接触网上设分相变电所出口两馈线相连的接触网上和分区的接触网上设分相绝缘器。当某一牵引变电所因故障失电时，可将两端分区所绝缘器。当某一牵引变电所因故障失电时，可将两端分区所的开关合上进行越区供电。的开关合上进行越区供电。单线区段的单单线区段的单边供电边供电复线区段的单边供电复线区段的

36、单边供电上、下行独立供电：上、下行独立供电： 继电保护简单；牵引网压损、能损较大，网压波动大；上继电保护简单；牵引网压损、能损较大，网压波动大；上下行接触网出现电压差。下行接触网出现电压差。全并联供电全并联供电 ： 牵引网压损、能损小，网压水平好；故障时影响范围大，牵引网压损、能损小，网压水平好；故障时影响范围大，保护、控制复杂。保护、控制复杂。末端并联供电：末端并联供电： 克服克服的缺点，的缺点，利用利用的优点。的优点。我国广泛采用我国广泛采用 （2） 双边供电双边供电 机车由相邻的两个变电所供电，由与分相绝缘器并联的断机车由相邻的两个变电所供电，由与分相绝缘器并联的断路器合闸而实现的。当一

37、供电臂故障时，如保证另一臂正常供路器合闸而实现的。当一供电臂故障时，如保证另一臂正常供电，则需通过继电保护自动将断路器打开，以缩小故障区域；电，则需通过继电保护自动将断路器打开，以缩小故障区域；当接触网停电维修时，也需要（通过远动）进行断路器分合操当接触网停电维修时，也需要（通过远动）进行断路器分合操作。因此，双边供电时，两相邻牵引变电所之间要设置分区所。作。因此，双边供电时，两相邻牵引变电所之间要设置分区所。单线区段的双单线区段的双边供电边供电复线区段的双边供电复线区段的双边供电优点优点: :机车的电流来自两个以上的供电点，减轻了牵引网输机车的电流来自两个以上的供电点，减轻了牵引网输送电能的

38、负担，网上压损和能损都能减少，网压水平也由送电能的负担，网上压损和能损都能减少，网压水平也由此改善。减轻对沿线的电磁感抗干扰。此改善。减轻对沿线的电磁感抗干扰。缺点缺点: :牵引网的复杂程度增加，对继电保护提出了许多特殊牵引网的复杂程度增加，对继电保护提出了许多特殊要求。要求。实现双边供电起码应满足两个条件：实现双边供电起码应满足两个条件：1 1、两相邻牵引变电所需由同一电力系统供电，以确保有相、两相邻牵引变电所需由同一电力系统供电，以确保有相同的频率；同的频率；2 2、两相邻牵引变电所的牵引端口应同相，否则将造成异相、两相邻牵引变电所的牵引端口应同相，否则将造成异相短路。短路。 双边供电时两

39、边牵引端口电压大小和相位的差异会在双边供电时两边牵引端口电压大小和相位的差异会在牵引网中造成均衡电流。不论有无牵引负荷，两边牵引端牵引网中造成均衡电流。不论有无牵引负荷，两边牵引端口的电压都是波动的，均衡电流将在牵引网中来回流动，口的电压都是波动的，均衡电流将在牵引网中来回流动，造成额外功率损失，但份额不大。造成额外功率损失，但份额不大。1-3牵引供电系统设计概述牵引供电系统设计概述 电气化铁道的牵引动力是电力机车，它本身不带能源电气化铁道的牵引动力是电力机车，它本身不带能源(非自己性非自己性)，必须从外部电源和牵引供电系统获得电能。，必须从外部电源和牵引供电系统获得电能。 电气化铁道除了一般

40、的铁路线路、车站、通讯、信号电气化铁道除了一般的铁路线路、车站、通讯、信号等设施外，还包括特殊的牵引供电系统、电力机车以及相等设施外，还包括特殊的牵引供电系统、电力机车以及相应的运行、维修和管理单位应的运行、维修和管理单位(供电段、电力机务段、电力调供电段、电力机务段、电力调度及其主管部门度及其主管部门) 。对电气化铁道供电系统的基本要求：对电气化铁道供电系统的基本要求：(1)保证向电气化铁路安全、可靠、不间断的供电；保证向电气化铁路安全、可靠、不间断的供电；(2)提高供电质量，保证必需的电压水平；提高供电质量，保证必需的电压水平；(3)提高功率因数，减少电能损失，降低工程投资和运营费提高功率

41、因数，减少电能损失，降低工程投资和运营费用；用；(4)尽量减少单相牵引负荷在电力系统中引起的负序电流、尽量减少单相牵引负荷在电力系统中引起的负序电流、负序电压和高次谐波的影响；负序电压和高次谐波的影响；(5)尽量减小对邻近的通信线路的干扰影响。尽量减小对邻近的通信线路的干扰影响。 铁路电气化区段的设计分两步进行：初步设计和施工铁路电气化区段的设计分两步进行：初步设计和施工设计。一般在初步设计审查批准后开展施工设计。供电系设计。一般在初步设计审查批准后开展施工设计。供电系统的设计属于初步设计的内容。统的设计属于初步设计的内容。一、供电系统设计的任务一、供电系统设计的任务1、牵引变电所分布方案、牵

42、引变电所分布方案 包括牵引变电所的数目和分布地点；牵引变电所类型，包括牵引变电所的数目和分布地点；牵引变电所类型，即采用何种牵引变压器；牵引变压器容量，其中是否考虑即采用何种牵引变压器；牵引变压器容量，其中是否考虑非牵引负荷容量；牵引变压器大修故障备用方式，即采用非牵引负荷容量；牵引变压器大修故障备用方式，即采用移动备用或固定备用。移动备用或固定备用。2、电力系统向牵引变电所的供电方案、电力系统向牵引变电所的供电方案 包括向电力部门提供近、远期牵引负荷总容量；与电力包括向电力部门提供近、远期牵引负荷总容量；与电力部门共同商定牵引变电所一次侧结线方式；配合电力部门部门共同商定牵引变电所一次侧结线方式；配合电力部门计算牵引负荷引起的负序电流及对发电机的影响，必要时计算牵引负荷引起的负序电流及对发电机的影响，必要时研究和提出相应的解决办法。研究和提出相应的解决办法。3、通讯线的改造方案、通讯线的改造方案 向通讯设计部门了解铁路内外通讯线的改造方案，若须向通讯设计部门了解铁路内外通讯线的改造方案，若