高速铁路牵引供电系统

第二章高速铁路牵引供电系统第一节电气化铁路的构成因为电力机车自己不带原动机，需要靠外面电力系统经过牵引供电装置供应其电能，故电气化铁路是由电力机车和牵引供电系统构成的。牵引供电系统主要由牵引变电所和接触网两部分构成，所以人们又称电力机车、牵引变电所和接触网为电气化铁道的三大元件。一、 电力机车（一） 工作原理电力机车靠其顶部升起的受电弓和接触网接触获取电能。 电力机车顶部都有受电弓，由司机控制其起落。受电弓升起时，紧贴接触网线摩擦滑行，将电能引入机车，经机车主断路器到机车主变压器， 主变压器降压后，经供电装置供应牵引电动机，牵引电动机经过传动机构使电力机车运转。（二） 构成部分电力机车由机械部分包含车体和转向架、电气部分和空气管路系统构成。车体是电力机车的骨架，是由钢板和压型梁组焊成的复杂的空间构造，电力机车大多半机械及电气设备都安装在车体内，它也是机车乘务员的工作场所。转向架是由牵引电机把电能转变为机械能，便电力机车沿轨道走行的机械装置。它的上部支持着车体，它的下部轮对与铁路轨道接触。电气部分包含机车主电路、协助电路和控制电路形成的所有电气设备，在机车上占的比重最大，除安装在转向架中的牵引电机以外，其余均安装在车顶、车内、车下和司机室内。空气管路系统主要履行机车空气制动功能，由空气压缩机、气阀柜、制动机和管路等构成（三） 分类干线电力牵引中，依据供电电流制分为：直流制电力机车和沟通制电力机车和多流制电力机车。沟通机车又分为单相低频电力机车（25Hz或162/3Hz和单相工频（50Hz）电力机车。单相工频电力机车，又可分为交-直传动电力机车和交一直—交传动电力机车。二、 牵引变电所牵引变电所的主要任务是将电力系统输送来的110kV三相沟通电变换为（或55）kV单相电，而后以单相供电方式经馈电线送至接触网上，电压变化由牵引变压器达成。电力系统的三相沟通电改变为单相， 是经过牵引变压器的电气接线

来实现的。牵引变电所往常设置两台变压器，采纳双电源供电。以提升供电的靠谱性。变压器的接线方式当前采纳的有三相Yd11接线，单相V/V接线，单相接线以及三相两相斯科特变压器。牵引变电所还设置有串连和并联的电容赔偿装置，用以改良供电系统的电能质量，减少牵引负荷对电力系统和通讯线路的影响。三、牵引供电回路电力牵引供变电系统是指从电力系统接受电能，经过变压，变相后，向电力机车供电的系统。牵引供电回路是由牵引变电所、馈电线、接触网、电力机车、钢轨、地或回流线构成。此外还有分区亭、开闭所、自耦变压器站等。电源电源电源高压输电线搂触网回流线轨道开团所搂触网回流线轨道开团所（一）开闭所（SSP）电力牵引系统中的开闭所，其实是起配电作用的开关站开闭所就是高压开关站，实质上从严格意义上讲是“高压配电”站，不过起配电作用，实现环网供电、双路互投等功能。当枢纽地域的供电，分为“由里向外供”和“由外向里供”两种方式，前者在枢纽内设置牵引变电所。后者在枢纽内不设牵引变电所，为了增添枢纽地域供电的靠谱性和减小事故的影响范围，一般设开闭所。AT供电方式时，供电臂较长，在供电臂中部也设开闭所。开闭所应有来自不一样牵引变电所的（单线区段）或同一牵引变电所的不一样馈线段（复线区段）的两回进线。开闭所应尽量设置在枢纽地域的负荷中心处，以减少馈线的长度和馈线与接触网的交织扰乱。（二）分区亭（SP）为了增添供电的灵巧性，提升运转的靠谱性，在两个牵引变电所的供电区间常加设分区亭。分区亭常用于牵引网为双边供电，或复线区段牵引网为单边供电，但上下行接触网在尾端并联时。这时，分区亭起到平常将两个供电臂或上下行接触网联系起来的作用，这样，当事故发生时，可减小停电范围和实现越区供电。（三） 自耦变压器站电力牵引供电系统如采纳自耦变压器供电方式时，在沿线每隔10-15公里设置一台自耦变压器。设置时尽量将自耦变压器设于沿铁路的各站场上。同时，尽量与分区亭、开闭所归并，以便于运转管理。（四） 牵引网牵引网是由馈线、钢轨回流线、接触网构成的双导线供电系统，达成对电力机车的送电任务。BT供电方式时，还要有回流线。AT供电供电方式时，还有正馈线和保护线。馈线：接在牵引变电所牵引母线和接触网之间的导线，马上电能由牵引变电所引向电气化铁路。接触网：一种特别的输电线，架设在铁路上方，机车受电弓与其磨擦受电。回流线：牵引变电所处的横向回流线，它将轨或与轨平行的其余导线与牵引变压器指定端子相联。分相绝缘器（电分相）：串在接触网上，目的是把两相不一样的供电区分开，并使机车圆滑过渡，主要用在牵引变电所出口处和分区处。分段绝缘器（电分段）：分为纵向电分段和横向电分段，前者用线路接触网上，后者用于站场各条接触网之间。经过其上的隔走开关将有关接触网进行电气连通或断开，以保证供电的靠谱性、灵巧性和减小停电范围等。供电分区：正常供电时，由牵引变电所馈线到接触网尾端的一段供电线路，也称为供电区。第二节 电气化铁路的供电方式一、电力系统对牵引变电所的供电方式电力系统向牵引变电所供电的方式可分为单电源供电，双电源供电和混淆供电。当同一电气化区段有不一样那个的电力系统功能供电时，在牵引网的分界处，应设置分相电分段而不该并联。牵引变电所设置两台变压器，它要求双电源供电。（五）单边供电单边供电是由一个地区变电所给1-2个牵引变电所供电，为保证供电靠谱性，应采纳双回路供电。单边供电的靠谱性一般比双边供电和环形供电要差，而投资不会比环形供电和双边单回供电少。

章引叟电所牵引变电所章引叟电所牵引变电所区域安电新草边供电（六）双边供电特点：电源来自两个地区变电所，给铁路供电的输电线是联系这两个地区变电所的通路。能够分为单回路供电和双回路供电。单回路供电比双回路供电投资省，但双回路供电比单回路供电靠谱性更好。牵引变电所 牵引变电所IZ3E3牵引变电所 牵引变电所IZ3E3kJTJ牵引变电所 牵引变电所razsittTr区域变电所 已域变电所双边取回踏供电区域变电所 已域变电所双边取回踏供电（七）环形供电区域变电所 区域焚电所双边单回蹈供电特点：牵引变电所在高压侧与一次系统联成环形网。供电靠谱性好，但成本较高。国内现行电网模式中，有更高一级电网时，常常不再使低一级电网结环运转。幸引变电所 牵司交电所区域变电所区域变电所幸引变电所 牵司交电所区域变电所区域变电所牵引变电所环形供电所以，在当前220kV及更高系统逐渐形成之状况下，当采纳110kV系统给铁道牵引供电时，就较少采纳环形方式，双边供电等方式，而多用单边供电或带有备用开关的双边侧供电及环形供电等方式。实质电力系统的电源与牵引变电所的布局是多种多样的，所以电气化铁道一次系统的供电方式也是多种多样的。二、牵引变电所对接触网的供电方式（一）单线区段的单边供电各变电所相互独立，接触网供电分区由牵引变电所从一边供应电能。每个接触网供电分区往常称为一个供电臂，相邻两个牵引变电所之间的供电臂相互绝缘，机车只从有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，往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绝缘器。当某一牵引变电所因故障失电时，可将两头分区亭的开关合长进行越区供电。有较好的电能质量（电压，电能损失小），设备（接触网导线，变压器）负荷较均匀，继电保护较为复杂，且有穿越电流流经接触网，当前单线广泛采纳这类供电方式。牵引变电所牵引变电所牵引变电所单边供电（二）复线区段的单边尾端并联供电复线区段也能够采纳单边供电和双边供电，但因为复线的双边供电分区亭设备复杂，对接触网短路故障的保护十分困难，故当前我国只采纳复线单边供电。因为复线区段牵引变电所同一侧的上下行接触网均供应同相电，故可在接触网供电尾端用分区厅中的断路器连结起来，形成单边尾端并联供电。单边尾端并联供电时，电力机车由上下行接触网线路并联供电，使分派在每条接触网中的电流减小，进而使接触网的电压损失和电能损失减小，故当前广泛采纳这类方式。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。当一供电臂故障时，如保证另一供电臂正常供电，则需经过继电保护自动将断路器翻开，以减小故障地区；当接触网停电维修时，也需要（经过远动）进行断路器分合操作。所以，双边供电时，两相邻牵引变电所之间要设置分区亭。

牵引变电所 牵引变电所1Z3 Z3分相缱嫁器——-VAi 7/-1 复线区段单边末端并联供电复线区段的全并联供电单边全并联供电是在每个车站利用负荷开关将上下行接触网并联，形成并联网络。并联负荷开关可自动投切，也可由设于车站的远动终端由电力调动控制。全并联供电的长处是其比尾端并联供电更有效的减小接触网阻抗，降低接触网电压损失和电能损失，另一方面又能对接触网的短路故障进行更有效的保护，即当接触网短路故障时，牵引变电所两馈线断路器自动跳闸，接触网刹时失电，负荷开关自动断开，上下行接触网分开，此时经过变电所的故障判断装置确立故障线路，而非故障线路及可自动重合闸送电，假如是刹时性故障，两条线路分别送电成功后，负荷开关自动合闸，又恢复到全并联供电方式。接触网对机车的供电方式（1）直接供电方式牵引网构造最简，投资最小，但钢轨电位较高，对通讯线的扰乱感觉最大，主要合用于通讯线路（主假如明线）较少或很易将受扰通讯线迁改径路的场合。基本型直接供电方式在法国、英国、原苏联都宽泛应用。牵引变电所牵引变电所（2）带回流线的直接供电方式带回流线的直接供电方式简称DN供电方式：在钢轨上并联架空回流线（又称为负馈线）。增添回流线后，本来流经轨道、大地的回流，一部分改由架空回流线流回牵引变电所，其方向与接触网中馈线电流方向相反，架空回流线与接触网距离较近，所以相当于对周边通讯线路增添了障蔽成效；此外，钢轨电位大为降低，对通讯线的扰乱获取较好克制。还可以降低牵引网阻抗，使供电臂延伸30%以上。奎21变电牌（3）BT供电方式在牵引供电系统中加装吸流变压器回流线装置的供电方式，称为吸流变压器供电方式，简称BT（BoosterTransformed供电方式。它是在牵引网中，每相距-4km，设置一台变比为1：1的吸流变压器，其一次线圈串接入接触网，二次线圈串接在回流线中，（即吸流变压器回流线方式，简称吸回方式），或串接在轨道中（即吸流变压器轨道方式，简称吸轨方式）。吸轨方式需要自吸流变压器处作绝缘轨缝，将轨道进行绝缘分段，依赖吸流变压器的作用，使绝大多半回归电流流经由轨道和吸流变压器二次线圈流回牵引变电所。与吸-回方式对比，吸轨方式造价要低得多，对接触网的运转保护也比较有益，对于地形比较困难，或穿越长大地道的的电气化区段是存心义的。可是，对周边线路的防备成效要差一些。并且，在绝缘轨缝双侧的轨端之间可能出现数百伏的电压，对线路维修人员的安所有是个威迫，为认识决这个矛盾，可在吸流变压器出做两个绝缘轨缝，以加长带有不一样电位的两段钢轨之间的距离，其余，当列车经过绝缘轨缝的整段时间内，吸流变压器因为副边线路被短路而失掉作用。吸-回方式比吸-轨方式克制通讯扰乱的成效好。我国采纳的BT方式均为吸-回方式，日本东海道新干线也这样，而英国、法国、瑞典两种方式都有应用，挪威只用BT钢-轨方式。吸流变压器采纳变比为 1:1的特别变压器，其特点是要求励磁电流小。吸流变压器的原边串接在接触网上，次边串接在回流线中。间隔约设置一台吸流变压器，在两个吸流变压器中间，把轨道和回流线连结起来，这个连结成为吸上线。它是机车电流返回回流线的通路。吸流变压器工作时，使接触网和回流线间集中的增强了互感耦合，设吸流变压器的原边电流为I1匝数为W1，负边电流为I2匝数为w2，依据变压器的原理，I1W1=I2w2而W1=w2，所以，I1=I2,I1和I2的差异是I1种含有吸流变压器的励磁电流，励磁电流流经轨道和大地，但数值很小。吸-回方式能迫使由轨道回路和大地返回牵引变电所的机车牵引电流的绝大多半经由回流线路流回牵引变电所，而不经由轨道和大地。进而把本来距离很大的接触网一轨道大地回路，改变为距离相对很小的接触网一回流线线路。并且，回流线中流回的电流与接触网内流过的牵引电流大小基真相等，方向相反，它们形成的电磁场相互抵消，这样就达到了牵引供电回路比较对称的目的，明显的消弱了接触网和回流线四周空间的交变磁场，使牵引电流在周边的通讯线路中的电磁感觉影响大大的减小。牵引变电所BT方式牵引网构造复杂，造价较高，因为吸流变压器串入接触网，使得牵引网阻抗变大，供电臂长度将减小；因存在BT分段（火花空隙），不利于高速、重载等大电流运转；但BT方式的钢轨电位低，克制通讯扰乱的成效很好。（4）AT供电方式AT供电方式又称为自耦变压器供电方式。自耦变压器（Auto-Transformer）是一种电力变压器，它并接与接触网、钢轨和正馈线之中。这类方式由接触网、钢轨、正馈线和自耦变压器构成供电回路，并在接触网和正馈线之间每隔 10-15公里并入一台自耦变压器，此中心抽头与钢轨连结，正馈线与接触悬挂同杆架设，架设于接触网支柱的野外侧。在AT牵引变电所中，牵引变压器将110千伏三相电降压成单相55千伏，则钢轨与接触网间的电压正好是自耦变压器两头的电压的一半即千伏。AT线圈两头分别接到接触网（T和正馈线（AF）上，此中点抽头与钢轨（R湘接，AF与T架设在同一支柱上。牵引变压器的次边以55kV，在供电臂上并接AT。AT两半线圈匝数n1=n2，即原、次边变比为2：1,使供应接触网上的电压仍按27・5kV馈出。设机车取流为I则AT原边电流为V2，即牵引变压器次边为机车取流的一半。因为接在T与R间和AF与R间的AT两半线圈是电压相等的，在理想状况下，T与AF中流过的电流大小相等，方向相反，正馈线好像 BT方式中的回流线作用相同，所以能够对通讯明线的影响进行有效地防备。AT方式与BT方式对比，在机车取流相同状况下，从变电所至最凑近机车的AT间，接触网与正馈线上电流只有机车电流的一半，对通讯明线扰乱将大大减弱。此外，在机车取流的两个AT间的区段内，机车电流老是由左右双侧接触网双边供应，方向相反，对通讯明线的扰乱相互抵消，所以拥有更好的防备成效。应该指出，实质上AT供电回路中的电流散布是特别复杂的。电力机车在任意一个AT区间取流时，除相邻的两个AT供应电流外，供电臂上其余的AT也要向该机车供应部分电流。机车电流经过该供电臂中所有AT的正馈线和钢轨之间的线圈与钢轨一一大地形成的链形电路返回变电所，这类电流散布用一般的方法来计算将十分困难，往常都采纳电子计算机计算。实质的AT供电方式常常还增添一根接地保护线PW。在AT处，保护线与接触悬挂金属支座或两重绝缘子中部相连，并与钢轨连结，在自动闭塞区段则与轨道电路中的信号扼流线圈中点相连。保护线电位一般在 500V以下，正常状况下不流过牵引电流。当绝缘子发生闪络时，短路电流可经过保护线作回路而不经信号轨道电路.提升了信号电路工作的靠谱性。保护线又是随接触网支柱架空悬挂的，相当于架空地线，对接触网起障蔽作用，减小对架空通讯线的扰乱，同时也起到避雷线的作用，经过放电器G入地。在钢轨对地泄露电阻和机车取流较大的状况下，为降低钢轨电位，还可在AT区段中部加横向连结线CPW，将钢轨与保护线并接。AT并联于牵引网中，战胜了BT串入网中BT分段的缺点，使供电电压成倍提升，牵引网阻抗小，供电距离长（改为直接供电方式的 170%-200%），网上压损和能损都小，是一种适于高速、重载等大电流牵引的供电方式。牵引变电所（5） CC供电方式同轴电缆内外导体间的互感系数很大，吸流成效和克制通讯扰乱的成效均好于BT和AT供电方式。CC供电牵引网阻抗和供电距离与AT方式周边，钢轨电位较低，接触网构造较简单，对净空要求低，有于重载、高速等大电流运转。但同轴电缆的造价太高，限制了它的宽泛应用，一般只在铁路城市、桥隧的低净空地段等特别场合采纳。日本已在局部电气化区段使用，我国还在研究和试验。奉引斐电所IZXII /匕 /匕 008—0 任 1.牵引变电所一、牵引变电所高压进线的主接线方案（一）牵引变电所主接线的要求1、 牵引变压器的接线方式不一样，对主接线的影响较大。2、在知足靠谱性的状况下，应尽量采纳简单的接线形式，一般一双 T接线为主。3、 双T接线固然要求双回路进线，但可依据电气化铁路的重要程度和运量大小而采纳手动投入或自动投入备用回路。当变电所的双回路进线中，主回路发生故障时，备用回路应投入。当采纳手动投入时，将有一段停电时间（几数分钟到几十分钟），但可使主接线简化，考虑到110kV线路故障率较低，并且220kV及更高系统逐渐形成之状况下，这类接线方式获取了广泛应用。4、 对于重要电气化区段，可采纳自动投入或双回路主供。5、 接触网的故障率较高，要求kV侧馈线断路器能蒙受较高的跳闸次数或有足够的备用。（二）单母线分段接线1、 单母线分段接线当牵引变电所除了110kV两回电源引入线外，还有其余引出线的时候，往常采纳此种方式。正常运转时，分段断路器闭合，两母线并列运转，电源回路和同一负荷的馈线应交织连结在不一样的分段母线上，分段断路器既能经过穿越功率，又可在必需的时候将母线分红两段，这样，当母线检修时，停电范围可减小一半；母线故障时，分段断路器自动跳闸，将故障段母线断开，非故障段母线及其线路仍照旧工作，仅使故障段母线连结的线路停电。单母线分段的接线，宽泛用于城市电牵引变电所和110Kv电源进线回路较少的电牵引供电系统。2、 单母线带旁路母线接线单母线分段的接线固然有上述长处，可是，仍是存在断路器检修或故障时将使有关回路停电的缺点，为此，增设一组旁路母线，构成带旁路母线的单母线接线即可解决这一矛盾。（三）桥型接线当110Kv侧有两回进线且需要穿越功率时，采纳桥型接线。1、内桥接线内桥接线中带有隔走开关构成的外跨条，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，不影响供电。但变压器故障时，造成线路中止。考虑到变压器故障率比进线故障少，所以这类接线可增强牵引负荷供电的靠谱性而对电力系统不会带来多大影响，当前采纳许多。因为解裂变压器也会造成线路中止，所以如需常常操作主变压器的场合，不宜采纳内桥接线。2、外桥接线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，这类接线常常用于电力系统中比较重要的系统联系线上。（四）双T接线双T接线是当前采纳比较广泛的一种接线方式，它在变电所要求两回进线时采纳。一般状况下，此中一回引自电源点的专用间隔，另一回进线可从电力系统的各供电线路上连结。双T接线比上述两种接线形式都简单，双回进线都在供电要求不高的场合，采纳一回助攻，另一回备用。若两回进线都能作主供回路，并能作为互为备用，则可消去外跨条，使接线更加简单。在供电要求高的场合，应优先采纳两回进线都能作为主供的方案。、牵引变电所的供电方案我国现行的牵引变电所供电方式绝大多半为三相一两相制式，即其原边取自电力系统的110kV或220kV三相电压，次边向两个单相供电臂馈电，其母线额定电压为或55kV。对于三相YN,d11或V,v接线的牵引变电所，次边两相电压的相别是原边三个相（或线）电压相别三中取二的某种组合；而对于均衡变压器，经变压器的变换，次边形成大小相等而相位相互垂直的两相电压。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，如经过系统变换，能够获取一次侧的电力系统、牵引变压器的等值电路模型，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剖析十分方便、实用，如用于电压损失，故障剖析，电能计量，负序含量，谐波水同等计算。（一）纯单相接线变压器B供电臀纯单相揍线电力机车是单相沟通负荷，明显，牵引变电所采纳单相变压器最为直观、简单，单相牵引变压器和一般的单相变压器不一样，一般单相变压器，都是一端接高压，另一端接地或接中性点，故可采纳分级绝缘，而单相牵引变压器的高压绕组两头都接高压，故对地的绝缘要求相同，故采纳全绝缘。单相牵引变电所中的两台变压器并联接线完好相同。两台变压器的高压绕组金额相同的两相，地压绕组的一端接母线，同时供应变电所的两个臂的负荷。相邻两段接触网绝缘分开，既利于减小事故停电范围，又提升了供电的灵巧性。低压绕组的另一端与接地网和钢轨以及回流线靠谱连结，以便使钢轨、回流线中的负荷电流以及地中电流流回变压器。纯单相接线的主要长处是变压器的容量利用率为 100%，且变电所的主接线简

单，设备少、占地面积小，弊端是在三相系统形成较大的负序电流，为了减少负序电流对系统的影响，各变电所变压器高压绕组所结相序挨次轮换，即所谓换相连结。纯单相接线的另一个弊端是不可以实现双边供电，并且变电所无三相电源，变电所的所用电须由周边地方电网引入。我国的哈尔滨一大连线所有采纳纯单相接线。（二）单相V,V接线变压器单相V,V接线与纯单相接线的差异是两台变压器分别接不一样的两个线电压，两高压绕组有公用端子，故而构成V型。两个低压绕组也有一个公共端子， 接到钢轨和地网，低压绕组的此外两个端子分别接变电所的两个供电臂， 两臂电压均为kV，构成所谓60度接线。因为两臂的相位不一样，故两供电臂在接触网上一定采纳分相绝缘器。分相绝缘器两头电压也为kV。与纯单相接线的另一个差异时，V,V接线牵引变压器在正常工作时，两台变压器均投入运转，其备用方式是挪动备用。当一台变压器故障或检修时，由专用车将挪动变压器运往变电所。单相弓"簿姓变压器V,V接线变压器的长处是容量利用率为100%，并且能够供应所用电电能，对牵引网还可实现双边供电。变电所内设备也相对较少，这类接线在阳平关一安康线路应用。 — 1单相弓"簿姓变压器（三）三相V,V接线变压器电力机车是单相沟通负荷，此刻广泛采纳三相V,v接线牵引变压器。这类变电所内装设两台三相V,v接线牵引变压器。一台运转，一台固定备用。三相V,v接线牵引变压器的内部接线近似两台纯单相接线变压器的组合。V,v接线牵引变压器原边接两个线电压（AB、BC、CA间线电压中的两个）。三相V,V接线变压器不只保持了单相V,V接线的主要长处，并且完好战胜了单相V,V接线的弊端，最可取的是解决了单相V,V接线不便于采纳固定备用和自动投入的问题。同时，三

相V,V接线变压器有两台独立的死心和对应的绕组经过电磁感觉进行变换和传达，两台容量能够相等，也能够不等，两台的负变电压能够相同也能够不一样，有益于实现分相有载或无载调压，为牵引变压器的选型供应了一种新的接线形式。（四）三相YN,d11接线牵引变电所三相YN,d11接线牵引变电所简称三相牵引变电所。三相牵引变电所是我国电气化铁道采纳许多的一类。当前在三相牵引变电所中采纳的是110kV油浸风冷式变压器，该牵引变压器的接线采纳标准联系组，即YN,d11，必需时原边中性点可大电流接地。备用方式有挪动备用和固定备用两种，适用中大多采纳固定备用。对于直接供电或BT供电方式，变压器次边输出电压为，比牵引网标准网压（25kV）高10%。1、原理电路图及睁开图'供电臂供由譬'供电臂供由譬绕组（ax）（cz）为负荷相绕组；绕组（by则被称为自由相绕组，（）内符号表示端子号，大写为原边，小写为次边。为剖析的直观与方便，更常有使用YNd11接线牵引变压器睁开图。画睁开图有以下商定：（1） 为施工和运转安全起见，一致规定次边绕组的（C）端子接钢轨和地；（2） 原、次边对应绕组相互平行；（3） 原、次边每套（相）绕组的同名端放在同一侧；实质上，有了睁开图中每套（相）绕组的同名端，端字号已不重要，能够只保存次边端子号（c），甚至不要。需要时，依据每套（相）的同名端不难恢复所有端子号。三相TW/11桂雄变压器展开图2、电压电流的规格化定向在牵引供电系统剖析中，对所有牵引变压器均都采纳规格化定向(又称为减极性定向，即在这类定向下，原、次边绕组磁势相互抵消)。原边绕组电压、电流采纳电动机老例定向，即牵引变压器从电力系统汲取电能；次边绕组电压、电流采纳发电机老例定向，即牵引变压器是次边负荷的电源；负荷汲取正功率。单相变压器规格化定向规格化定向 等值电路对于理想变压器，U1与U2同相。规格化定向应注意：原边绕组电压与实质进线电压相别一致；次边绕组按同名端与原边绕组电压一致；原边电流、电压按电动机老例，次边按发电机老例，原、次边绕组电流为减极性；

（4）往常，达成电压定向后（先原边，后次边，或许依据需要而相反），先标次边电流（负荷），再标原边电流。YN,d11牵引变压器的规格化定向3^3^3、绕组电流与负荷端口电流的关系因为牵引负荷是两个单相负荷，故在变压器三相绕组中的电流分派是不均匀的。习惯上把两臂电压的方向都设定为接触网高于大地，即图中的 Uac和Ubc。在此两电压作用下，产生负荷电流Ia和Ic且Ia超前宜60度。三相牵引变匣暴毙组电流分布 电流相位图左臂电流胞在三角形绕组内有两条并联之路，一条是支路a-c只有一相绕组，另一条是支路c-b-a为两相绕组并联，故阻抗值是前者的2倍，所以，绕组ac流过2/3Ia绕组ab和bc流过1/3Ia同理，Ib在三相绕组中的分派为绕组bc流过2/3Ib绕组ac和ab流过1/3Ib当两臂同时都有电流时，可得三相绕组bc、ca、ac中的电流关系为:;=3-认-Z)L)假如令Ia=Ib便可利用左图法画出各绕组的电流Ib、Ica、Iab以下图，不难看出各相绕组电流极不对称。为了求出两臂电流相等条件下，各绕组中电流的数值和相位，能够以 Ib为基准量，即Ib=IIa=L60°代入上式并联立求解可得：Ibc=3IL180°+°Ica=3IL60Iab=1/3L-60°上式说明，在两臂负荷电流相等的条件下，有以下两个关系：(1)两接地相绕组b、ca(又称臂绕组)的电流大小相等，而非接地绕组ab(又称自由绕组)的电流较小，不过臂绕组电流的1/或倍，故习惯将ab绕组称为轻负荷绕组，而bc和ca称为重担荷绕组。(2)馈线负荷电流为臂绕组电流的3/倍，不一样于一般三相对称系统中的线电流是相电流的倍。4、三相牵变压器的容量利用率三相牵引变压器低压侧为三角形接法，设额定输出电压为UN，线电流Ia=Ib=Ic=I，则变压器的额定容量为：So=V3UnI又因为三相牵引变压器三角形侧近输出两个单相负荷，故变压器的输出容量还可以够写为：Sout=2UNI此中，I为供电臂电流。正常状况下，三角形接法的线电流是相电流的"3倍，供电臂电流为线电流［，臂绕组电流是相电流Ip,所以，供电臂电流为臂绕组电流的"3倍，即»=”3Ip。而三相牵引变压器的供电臂电流为臂绕组电流的倍，即『。所以，当臂绕组的电流Ip达到额定值时，此时供电臂电流为仅为供电臂额定电流R的"3=倍，故当臂绕组电流为额定电流时，变压器的额定输出容量为：So=2UNI=2X0.655I=|变压器额定容量利用率KK=(额定输出容量/额定容量)X100%K=IN/V3UnI)X100%=%可见，三相牵引变压器的额定容量只好达到其额定容量的 %。在实质应用中，当绕组bc、ac电流达到额定值时，绕组ab只达到了倍额定电流。缘边对应绕组B向电流也相同为倍额定电流，所以，三相牵引变压器还未达到额定温升，故还可合适提升两供电臂的负荷电流， 为此，引入一个温度系数，Kt二，是供电臂的电流达到1/二倍，此时，相应变压器的容量利用率也可达到X=。当只有一臂有负载时，供电臂的允许电流还可增大。5、三相牵引变压器的优弊端长处：(1)变压器原边采纳YN接线，中性点引出接地方式与高压电网相适应。(2)变压器构造相对简单，又因中性点接地，绕组可采纳分级绝缘，所以变压器造价较低。运用技术成熟，供电安全靠谱性好。变电所有三相电源，不只所用电靠谱，必需时还可向地方供应电能。弊端：变压器的容量不可以充足利用，输出容量只好达到其额定容量的%,引入温度系数后也只好达到84%。(2) 和单相接线牵引变电所对比，主接线比较复杂，设备多，占地面积大，工程投资大，设备的保护和检修的工作量也相应增大。(五)Scott变压器Scott变压器是一种三相两相均衡变压器，因为它对电力系统所形成的负序电流较小，且变压器的容量利用率高，故在北京秦皇岛，郑州武昌等忙碌干线上采纳。1、概括三相两相均衡变压器均衡一一对应“0序”，无“0序”称均衡，不然为不均衡。对称一一对应“负序”，无负序(只有正序)为对称，不然为不对称。电气化铁道牵引负荷经过特定接线的牵引变压器不会在电力系统中产生零序重量，但往常造成负序重量。所以，从三相系统看，牵引负荷是均衡而不对称

的。均衡变压器往常是指那种拥有变压和换相功能的三相一一两相变压器，目的是除去或削弱负序。数学上是三相对称系统与两相对称系统之间的变换。即:ABC0三相对称：三相电气相量大小相等，相位互差120o两相对称：两相电气相量大小相等，相位互差三相对称：三相电气相量大小相等，相位互差120o两相对称：两相电气相量大小相等，相位互差90o接线该变压器的接线可看作两个单相斯科特接线变压器的原理接线图以下图。该变压器的接线可看作两个单相变压器构成，一台变压器的原边绕作为W1接三相电源BC上，称为M座变压器，另一台变压器的原边绕组"3/2W1的一端引出，接到电源的入相，另一端接到M座变压器的中点O,称为T座变压器。两台变压器的次边绕组相等。即图中的两个W2，并输出两个数值相等，相位相互垂直的电压 U2M和U2T,分别向变电所的左右两个臂供电，当两臂负荷电流相等时，原边三相电流相等。□□| 斯科特亶压器接竣囹 |和其余接线形式的变压器相同，每个变电所均设两台变压器，一台运转，台备用。我国采纳输出电压为55kV，其目的是适应AT方式供电，即两个输出电压分别接两个自耦变压器的两头点，自耦变压器的中点抽头接地和钢轨，这样便可获得2X电压，并分别接接触网和正馈线。2、电压关系Scott接线变压器原、次边电压关系以下图。设电力系统 A、B、C三相电压对称，即线电压幅、BC、CA为等边三角形 。三角形的边电压BC为UU ABC BCUM座变压器的原绕组电压qM，其高AO为T座变压器原边绕组U1T，其值为线电压的UBC的"3/2倍，可见两变压器原边电压相互垂直，且U1t超前U1m90°，故其次边电压12T超前2M °。U90因为M座变压器和T座变压器的原绕组分别对应于三角形的底和高，所以往常又称M座变压器为底变压器，称T座变压器为高变压器。U2T和U2M的数值关系能够有下边推导得出。M座变压器的变比Km=W1/W2,T座变压器的变比为Kt=V3/2W1/W2=V3/2Km，故有了：U2T=Uit/Kt=V3/2Ubc/V3/2知=UBC禹=U圳禹=U2m结论：斯科特变压器能够把三相对称电压变换为两相对称电压。3、电流关系斯科特变压器的主要特点是当次边两负荷臂电流相等时，原边三相电流对称，先简单证明以下：由上述剖析可知，电压U2T超前U2M90。。当两臂功率因数相等时，明显两臂电流I超前I90。。现以I为基准量，即有k=-共依据KCL电流方程及变压器的磁势均衡原理，可列出以下方程式：■■■fa+J&+氏=0•用,Fa—W1小ItW2=0a*wi* 7Js—-Tc*—=■+IwW2=02 2

因为负数（1+打3）和（1-J3）的模均为2,可见三相电流I、车、I的数值相等。将上式的结果化成指数形式，利用作图法，可画出三相电流的相量图，可见，三相电流不只数值相等，并且相序互差120OItZc斯科恃变压器电流关系4、容量利用率OItZc斯科恃变压器电流关系额定输出时J=T=Ie1Ie变压器额定输出容 Se227.e5量:变压器的设计容量：110110则变压器额定容量利用率K—100% 92.8%Sb5、斯科特变压器的优弊端长处:（1） 当M座和T做两供电臂电流相等，且功率因数相同时，原边三相电流相等。（2） 变压器容量能所有益用。（3） 可利用逆斯科特变压器产生三相对称电压供牵引变电所的自用电。弊端：（1） 斯科特变压器的制造难度大，绕组须安全绝缘设计，变压器造价高。（2） 变电所主接线复杂，设备多，投资大，保护及检修工作量大。（3） 斯科特变压器的中性点难以引出，且无三角形绕组回路，电压波形较差。（4） 斯科特变压器的原边接点O的电位随负载变化产生飘移，严重时有零序电流流经电力网。（5） 斯科特变压器的两馈线之间的电压为"2X,即分相绝缘器的两头电压较高，故应合适增强其绝缘。结论：斯科特变压器合用于中性点不要求接地，运输较忙碌，两供电臂负荷电流凑近相等的牵引变电所。第五节 高速铁路牵引供电系统介绍因为电力机车功率大，拉的多，跑的快，世界各国的高速铁路几乎都采纳电力机车牵引。电力机车与蒸汽机车和内燃机车不一样，它自己不带能源，一定由外面供应电能。为了给电力机车供应电能，需要在铁路沿线架设一套牵引供电系统。高速铁路的牵引供电系统，与常速铁路的牵引供电系统不一样，它的供电能力和供电靠谱性一定知足高速列车运转的要求。自1964年10月1日，日本建成世界上第一条高速铁路以来，经过几十年的实践和发展，各国高速铁路的牵引供电系统都有了很大的改良，达到了很高的水平，并且都各具特点。最拥有代表性的是日本、法国和德国高速铁路的牵引供电系统。高速铁路的牵引供电系统主要包含牵引供电和接触网两大多半。下边就其采纳的主要技术标准做一简单的介绍。1.牵引供电部分（1）牵引供电方式：高速铁路要求接触网受流质过高，分段和分相点数目少。当前各国大多采纳自耦变压器（AT）供电方式和带回线的直接（RT）供电方式。自耦变压器（AT）供电方式是每隔10km左右在接触网与正馈线之间并联接入一台自耦变压器，此中性点与钢轨相连。自耦变压器将牵引网的供电电压提升一倍，而供应电力机车的电压仍为25kV，以下图。带回线的直接（RT）供电方式是在接触网支柱上架设一条与钢轨并联的回流线，以下图，利用接触网与回流线之间的互感作用，使钢轨中的电流尽可能地由回流线流回牵引变电所，因此能部分抵消接触网对周边通讯线路的扰乱。1/2t自耦变压器(AT)供电方式带回线的直接(RT)供电方式日本、法国采纳AT供电方式；德国、意大利和西班牙采纳RT供电方式。AT供电方式的长处是：供电质量高变电所数目少便于牵引变电所选址和电力部门的配合牵引变电所间距大、分相点少。所以，便于高速列车运转，防扰乱成效也好。我国京沪高速铁路牵引供电优先采纳2X25kV(AT)供电方式。(2)电源电压等级：高速铁路负荷电流大，对电力系统的不均衡影响也大。为了减少对电力系统的影响，高速铁路一般都采纳较高的电源电压。日本采纳154kV、220kV和275kV三种电压等级，法国采纳225kV电压等级，德国采纳110kV电压等级，意大利采纳130kV电压等级，西班牙采纳132kV和220kV两种电压等级。(3)接触网电压：接触网的电压对电力机车功率发挥及机车运转速度有很大影响，并且直接关系到牵引供电设备技术参数的选定和供电系统的工程投资，各国都特别重视这一技术标准。日本接触网的标准电压为 25kV，最高电压为30kV，最低电压为。法国分别为25kV、和18kV。德国分别为15kV、17kV和12kV。西班牙分别为25kV、和19kV。意大利采纳直流供电，分别为3kV、和2kV。我国京沪高速铁路接触网的标称电压为25kV，长久最高电压制定为，短时（5min）最高电压为29kV，设计最低工作电压为20kV。（4） 牵引变压器接线形式：牵引变压器是牵引供电系统中最重要的设备。它对牵引供电系统和工程投资起决定性的影响，不一样种类的牵引变压器对电力系统产生不一样的不均衡影响。日本采纳斯科特接线和变形伍德桥接线三相变压器。法国、德国、意大利和西班牙采纳单相变位器。单相变压器的长处是变压器容量大、利用率高、经济成效好，最合适在高速铁路上应用。我国京沪高速铁路应优先采纳单相变压器。（5） 牵引变电所继电保护和自动控制装置：日本、法国、德国及西班牙高速铁路的牵引变电所均按无人值班设计，采纳运动装置在电力调动中心监控。牵引变电所的继电保护和自动控制系统仍采纳传统的控制保护盘方式，微机控制保护和所有自动化等技术都还没有采纳。但在保护系统的配置、继电器的特征、控制回路的联动等方面比较先进，系统的安全性和靠谱性也比较高。（6） 电力调动和运动系统：日本列车运转指挥中心集列车、车辆、信号、牵引供电、防灾报警、游客服务等多种业务调动为一体，构成一个综合调动办理系统。电力调动及运动是此中的一个子系统。 法国高速铁路的综合调动系统由行车调动和电力调动构成。德国和西班牙高速铁路的牵引供电调动及运动系统则是一个设在调动中心的独立系统。由调动所对高速线上所有开关设备和接触网柱上开关进行遥控。为了便于列车调动指挥，电力调动和运动系统集中设内行车调动室内。为2x或；接触网额定电压为25kV，长久最高电压为，短时（5min）最高电压为29kV，设计最低工作电压为20kV。9.接触网采纳上、下行同相单边供电，供电臂尾端设分区所，在正常状况下实现上、下行接触网并联供电，在事故状况下实现越区供电，同意所有列车在减速条件下经过。当采纳AT供电方式时，AT所处的上、下行接触网也推行并联。10.供电设备的容量一般按近期客运量的顶峰小时牵引负荷进行选择；接触网上行或下行独自供电时，应知足最低工作电压要求。11.负序和睦波对电力系统的影响应切合有关标准的规定。二、牵引网供电方式京沪高速铁路是由不一样速度等级的动车组混跑的客运专线（在近、远期逐渐加大350km/h及以上动车组数目和运转范围），最高速度为354380km/h的高速动车组采纳大功率流线型交-直■交动车组。AT供电方式拥有适应高电能传输的能力，同时能够降低对接触悬挂载流量的要乞降减少牵引网电流密度，并有益于大运量客运专线接触网的轻型化和系统般配设计。牵引网供电方式采纳AT供电方式后在供电能力、减少电分相、改良电磁环境和降低外面电源投资等方面的优势均比较明显，对于京沪高速铁路长距离、高速度、高密度和重担荷的情况特别适合；所以高速正线的牵引供电系统应采纳2x25kVAT供电方式，枢纽地域高中速联系线、动车组走行线和动车段（所）等采纳W25kV带回流线的直接供电方式。三、 牵引变电所、开闭所、分区所和AT所散布在京沪高速铁路的电气化工程中，牵引变电所（SS）、开闭所（SSP）、分区所（SP）和AT所（ATP）的散布方案除依据上述主要设计原则及技术条件外，还应试虑负荷特点、变电设备规模和牵引网构造等。因为京沪高速铁路的高、中速列车均采纳交直佼动车组，列车在各样工况下的功率因数较高，牵引网尾端电压水平不再是限制牵引变电所间距的主要要素；而牵引网各导体的载流量和电力系统的负序蒙受能力成为限制牵引变电所间距的主要要素。依据先期牵引计算及方案论证的结论，京沪高速铁路全线分别在李营（北京动车段）、魏善庄、豆张庄、华苑、唐官屯、沧州、东光、德州、禹城、济南、泰山、王庄、东郭、周营、徐州、桃沟、固镇、蚌埠、桑涧、滁州、南京南、下蜀、丹阳、郑陆、无锡、昆山和虹桥设27座牵引变电所，在每座牵引变电所内均不设自耦变压器。在AT供电区段的分区所内设置上、下行自耦变压器，且自耦变压器互为备用；在AT供电区段内，各牵引变电所的左右供电臂中间周边共设 50处AT所，AT所内设置上、下行自耦变压器，且自耦变压器互为备用。在北京南站和天津西站周边各设1处罚区所兼开闭所。在京沪高速铁路的电气化工程中，除新建李营牵引变电所为直接供电方式的变电所外，其余均为AT供电方式的牵引变电所。高速正线接触网除北京南〜魏善庄牵引变电所和在本线早期虹桥牵引变电所〜虹桥段采纳带回流线的直接供电方式外，其余均采纳AT供电方式；各枢纽和地域内的高中速联系线、动车组走行线及动车段（动车运用所）车场线均采纳带回流线的直接供电方式。在正线贯穿方案上，牵引变电所的均匀间距为，最大间距为，供电臂最大长度为。四、 牵引变压器种类与容量牵引变压器是牵引变电所中的重点设备，它的结线型式许多，如单相牵引变压器、三相V结线牵引变压器、均衡型牵引变压器和三相Y/A牵引变压器等。牵引变压器种类的选择应综合考虑电力系统容量、牵引负荷对电力系统的负序影响、安装容量与基本电价和容量利用率等要素。因为高速铁路的牵引负荷拥有颠簸性、幅值变化大、采纳重生制动后牵引变电所左右两供电臂更不易均衡等特点，京沪高速铁路所采纳牵引变压器的结线型式一定适应这些特点。对于单相牵引变压器：它的容量利用率高，牵引变压器安装容量小，有益于动车组重生能量的利用，但对电力系统的负序影响大，故应在电力系统强盛的地方优先采纳；单相结线拥有负荷安稳、电能消耗小、有效利用列车重生电能、营运花费低、构造简单、靠谱性高、设备数目少、营运保护方便和工程投资低等优点；此外采纳单相牵引变压器可减少正常运转条件下的接触网电分相数目，这是其余结线型式的牵引变压器所不及的。对于三相V结线牵引变压器：在两臂牵引负荷相等的前提下，三相V结线牵引变压器的负序功率等于牵引负荷功率的50%；它构造也较简单，牵引变电所的每个供电臂可独自选用所需要