客运专线牵引供电

客运专线牵引供电系统客运专线牵引供电系统客运专线牵引变压器AT供电系统对电力系统的影响及改善措施牵引供电系统对通信线路的影响及改善措施课题一客运专线牵引供电系统一、电力牵引供电系统的构成1——电力系统三相输电线2——牵引变电所3——馈电线4——接触网5——钢轨6——回流线7——分区所8——电力机车牵引供电系统的构成：牵引变电所牵引网分区所1、牵引变电所沿电气化铁道分布，每一个牵引变电所负责两侧接触网的供电。一个供电臂的长度对应于线路的区间数约为1～5个区间。它将电力系统的三相高压电转换成两个单相电，通过馈电线分别供给两侧的接触网。所内的主要设备是牵引变压器。变压器原边额定电压为110kV(或220kV)；次边额定电压为27.5kV或2×27.5kV。所内通常设置两台结构和接线完全相同的牵引变压器，一台运行，一台备用。2、牵引网由馈电线、接触网、钢轨和地、回流线等组成。馈电线：连接牵引变电所牵引母线和接触网。馈电线除直接向接触网送电外，还要向附近车站、机务折返段、开闭所等送电，所以馈电线的数目较多，距离也可能较长。接触网是牵引网的主体，由于接触网分布广、结构复杂、运行条件差，所以不仅日常维修工作量大，故障也较多，对牵引供电的可靠性影响极大。流过电力机车的负荷电流经钢轨和地、回流线回到牵引变电所。由于钢轨与地不绝缘，所以部分电流沿大地返回，形成地中电流。3、分区亭为了提高供电的灵活性和可靠性，在两个相邻牵引变电所的接触网末端通常设置分区亭。分区亭的作用是，可以使单线区段相邻牵引变电所的相邻两接触网实行单边供电或双边供电，也可使复线区段牵引变电所的上、下行接触网实行分开供电或并联供电；当相邻牵引变电所发生故障而不能继续供电时，可以闭合分区亭内的断路器，由非故障牵引变电所实行越区供电。二、牵引供电系统的供电方式

直接供电方式吸流变压器—回流线供电方式带回流线的直接供电方式自耦变压器供电方式1、直接供电方式（TR供电方式）

牵引电流通过电力机车后直接从钢轨或大地返回牵引变电所。结构简单，投资最少，维护费用低。在负荷电流较大的情况下，钢轨电位高；对弱电系统的电磁干扰较大2、吸流变压器—回流线供电方式（BT供电方式）在接触网和回流线中串接吸流变压器，让牵引电流通过电力机车后从回流线返回牵引变电所。电磁兼容性能好，对周围环境影响小接触网中串接吸流变压器，牵引网阻抗增大，供电臂压降增大，牵引变电所的供电距离缩短3、带回流线的直接供电方式（TRNF供电方式）相对直接供电方式，钢轨电位和对通信线路的干扰有所改善。钢轨电位降低；牵引网阻抗降低，供电距离增长；对弱电系统的电磁干扰减小相对BT方式，结构简单，投资少，维护费用低；牵引网阻抗减小，供电距离增长4、自耦变压器供电方式（AT供电方式)具有防通信干扰效果好、供电能力强、牵引网阻抗小、牵引变电所数量少、结构复杂、投资较大等特点。在牵引网中并联自耦变压器形成AT供电方式，其除具有显著地降低电气化铁路对通信线路的干扰外，还具有现行其他供电方式所不具备的技术优势而被许多国家所采用。AT供电系统中，牵引变电所牵引侧电压为单相55kV或两相2x27.5kV。牵引网接触线C和正馈线F接在自耦变压器的原边，构成55kV供电回路，而钢轨与自耦变压器的中点连接，使接触网与钢轨间的电压仍然保持为27.5kV。自耦变压器的容量，视铁路运量及AT间隔大小而定，通常AT间距为8～12km，自耦变压器电磁容量约为2000～5000kVA。三、客运专线的供电方式高速铁路特点：具有行车速度高，机车功率大、取流大。BT方式：牵引网单位阻抗高，功率输送能力较弱。直供方式：在负荷电流较大的情况下，对通讯线路干扰大，钢轨电位高的缺点更为突出。AT和带回流线直供方式：均能满足300km/h及以上高速牵引。两者相比，AT供电方式更能适应大功率负荷的供电，同时由于电分相数目的减少。但AT供电方式接触网结构复杂，供变电设施较多，运营维护难度较大。高速铁路牵引供电方式应采用AT供电方式或带回流线的直接供电方式。课题二客运专线牵引变压器牵引变电所的主要设备是牵引变压器（又称主变压器）。为了提高牵引供电的可靠性，牵引变电所一般设置两台牵引变压器，每台牵引变压器都能单独承担全部负荷。正常运行时，一台工作，另一台作为检修或故障时的备用。牵引变压器的额定电压，原边为110kV(或220kV)；次边为27.5kV，比接触网额定电压25kV高10%；AT供电方式的牵引变压器次边额定电压为55kV或2×27.5kV。应用于直接供电方式的变压器接线方式：单相接线、V/v接线、YNd11接线、三相/两相平衡接线(Scott接线、Wood-Bridge接线等)、阻抗匹配平衡接线应用于AT供电方式的变压器接线方式：单相接线、V/X接线、三相/两相平衡接线(Scott接线、Wood-Bridge接线等)、十字交叉接线目前，国内外高速铁路牵引变压器多采用三相-两相平衡变压器、单相变压器。一、单相牵引变压器CAB原次边电流关系原边绕组匝数次边绕组匝数优点三：结构三和接三线简三单；变电三所的三设备三少、三占地三面积三小、三投资三少；变压三器的三容量三可以三充分三利用三，容三量利三用率三为10三0%。缺点三：使电三力系三统三三相负三荷极三不对三称，三不对三称系三数为1，在三电力三系统三中形三成较三大的三负序三电流三；牵引三变电三所无三三相三电源三，所三内自三用电三需由三附近三地方三电网三引入三，或三由所三内劈三相机三、单三相—三相三变压三器等三方式三供给三；牵引三网不三能实三行双三边供三电。以接三入AB和BC间线三电压三为例二、三单相V/三v牵引三变压三器V/三v接线三牵引三变压三器的三内部三接线三类似三两台I，I接线三变压三器的三组合三。原三边接三入系三统两三个线三电压三（AB、BC、CA间线三电压三中的三两个三）CAB1、原三次边三电流三关系再考虑其他两种接线情况,可得到以下通式原边绕组匝数次边绕组匝数对于11三0k三V/三27三.5三kV牵引三变电三所对于22三0k三V/三55三kV牵引三变电三所优点三：容量三利用三率为10三0%；在正三常运三行时三，牵三引侧三仍为三三相三，可三以供三给所三内自三用电三及地三区三三相负三荷；变电三所的三设备三也相三对较三少，三投资三较省三；牵引三网可三实行三双边三供电三。缺点三：使电三力系三统三三相负三荷不三对称三，但三和纯三单相三接线三比较三，对三系统三的负三序影三响减三小，三不对三称系三数为0.三5；当一三台变三压器三故障三时，三另一三台必三须跨三相供三电，三即兼三供左三、右三两个三供电三臂。三这就三需要三一个三倒闸三过程三，即三把故三障变三压器三原来三承担三的供三电任三务转三移到三正常三运行三的变三压器三上。三倒闸三过程三完成三前，三故障三变压三器原三来供三电的三供电三臂将三中断三供电三。倒三闸过三程完三成后三，地三区三三相电三力供三应也三要中三断，三变电三所的三三相三自用三电必三须改三由劈三相机三或单三相—三相三变压三器供三电。三跨相三供电三时，三实际三上已三变成三纯单三相接三线，三对电三力系三统的三负序三影响三随之三增大三。对于三直接三供电三或BT供电三方式三，变三压器三次边三输出三电压三为27三.5三kV，比牵三引网三标准三电压三（网三压）25三kV高10％。三、YN三,d三11牵引三变压三器接供电臂接供电臂(z)(x)(y)(c)(a)(b)(C)(A)(B)(Z)(X)(Y)(C)(A)(B)(c)(b)(a)展开图1、绕三组电三流与三负荷三端口三电流三的关三系ABCYN三d1三1变压三器次三边三三相三绕组三电流三相量三图推广三到a、b、c三相三都带三负荷三的情三形2、原三边三三相电三流与三负荷三电流三的关三系对于11三0k三V/三27三.5三kV牵引三变电三所ABC原边绕组匝数次边绕组匝数四、三三相-两相三平衡三变压三器1、概三述电气三化铁三道牵三引负三荷通三过特三定接三线的三牵引三变压三器不会三在电三力系三统中三产生三零序三分量，但三通常三造成三负序三分量三。平衡三变压三器通三常是三指那三种具三有变三压和三换相三功能三的三三相——两相三变压三器，目的三是消三除或三削弱三负序。数三学上三是三相三对称三系统三与两三相对三称系三统之间三的变三换。三相三对称三：三相三电气三相量三大小三相等三，相三位互三差12三0ο两相三对称三：两相三电气三相量三大小三相等三，相三位互三差90ο2、Sc三ot三t变压三器（1）Sc三ot三t接线DABCSc三ot三t接线三变压三器底（M）座绕组三原边三接入三电力三系统AB相（三线电三压）三，高（T）座绕组三原边三一端三接底三绕组三的中三点D，另三一端三接入C相。（2）变比三关系DABC底座原、次边绕组匝数分别为、高座原、次边匝数分别为、底座三绕组三的变三比高座三绕组三的变三比DABCSc三ot三t接线三电压三相量三图原边电压0D次边电压以原边相电压为参考则底（M）座电压高（T）座原边电压0D底座三绕组三的变三比高座三绕组三的变三比当原三边线三电压三为11三0k三V次边三为27三.5三kV时DABC0D当原边线电压为220kV次边为55kV时3、电三流变三换关三系DABC电流三平衡和磁势三平衡三关系三式如果则三相对称4、电三压变三换关三系DABC0D单相接线最简单，高压侧仅需引入两路进线，可取消馈线AT，对于低压母线侧的载流能力要求最高;取消馈线AT后，变压器低压两绕组容量不等;可取消所端分相，利于高速行车;原边无接地中性点，绕组间为全绝缘;容量利用率最高，安装容量最小;正常情况下，对电力系统负序影响最大;如保留馈线AT，则可降低低压母线侧的载流能力要求，同时变压器低压两绕组容量相同，但变电所接线较为复杂。V/V接线简单，材料利用率高；原边无接地中性点，绕组间全绝缘隔离；容量利用率较高；对电力系统负序影响较大；接线特点YN/d11接线简单，技术成熟，价格较低原边带接地中性点，副边可提供三相动力电源；副边三角形可提供三次谐波通道，谐波特性较好；容量利用率低对电力系统负序影响较大三相/两相平衡变接线较复杂，制造及工艺要求较高；Wood-Bridge接线原边有接地中性点，副边有三角形接线，可提供三次谐波通道，有效降低谐波影响；Scott原边无中性点，中性点电位易发生偏移；容量利用率较高；能有效降低负序对电力系统的影响。V/X1.接线简单，可取消馈线AT，对于低压母线侧的载流能力要求较高;2.取消馈线AT后，变压器低压两绕组容量不等;3.原边无接地中性点，绕组间为全绝缘，次边可提供三相动力电源;4.容量利用率高，安装容量小;5.对电力系统负序影响同十字交叉接线相当;6.如保留馈线AT，则可降低低压母线侧的载流能力要求，同时变压器低压两绕组容量相同，但变电所接线较为复杂。应用三于（三带回三流线三）直三接供三电方三式的三变压三器接三线ABCTACCTBACCTB应用三于AT供电三方式三的变三压器三接线ABCFTACCTBFACCFB应用三于AT供电三方式三的变三压器三接线b’bCTFACBACBaca’c’b’baca’c’五、三自耦三变压三器W1:串联三绕组W2:公用三绕组W1=W2与普三通单三相变三压器三相似三，对三于自三耦变三压器三若忽三略绕三组漏三抗，三则有若忽三略激三磁电三流，三则原三、次三边磁三势平三衡，三即I1(W1+W2)=三I2W2。则三有AT供电三系统三计算分析三中假三设：123单线AT网络三中的三电流三分布长回路短回路长回三路中三，C和F中电三流都三为三。短回三路中三，电三流分三布复三杂三，分三析如三下：由于三，同三时则可得三电压三降平三衡式其中视接三触网三，正三馈线三关于三钢轨三对称三布置三，而三且接三触网三，正三馈线三自阻三抗相三当，三则三。此时三再考三虑节三点电三流关三系，三化简三得说明三：在三如上三假设三条件三下，三短回三路的AT段内三，机三车电三流在三前后三轨道三中产三生的三分量三按距三离反三比例三分配三。单线AT网络三中的三电流三分布三规律三：长回三路内三：C和F中电三流都三为三。短回三路内三：机三车电三流在三前后三轨道三中产三生的三分量三按距三离反三比例三分配三。复线AT网络三中的三电流三分布复线AT网络在一三定条三件下三，可三做出三等效三的单三线双三边供三电网三络：短回三路电三流的三求解方法三：列三写电三流关三系及三电压三降平三衡关三系电流三关系三方程电压三降平三衡方三程跟单三线AT网络三类似三，有其中化简三整理三得依假三设条三件三，则短回三路中三各支三路电三流为可知三，复三线AT网络三的短三回路三中，三机车三电流三与单三线一三样，三轨中三电流三按AT段距三离反三比例三分配三。长回三路电三流的三求解方法三：列三写归三算到55三kV电压三等级三下的三电压三降方三程按左三侧回三路按右三侧回三路整理三两电三压降三方程三得考虑三到假三设条三件则由此三可知三，在三假设三的条三件下三，复三线AT网络三长回三路中三机车三电流三在轨三道中三亦按三距离三反比三例分三配。复线AT网络三的电三流分三布规三律：长回三路中三，机三车电三流在三轨道三中按三距离三反比三例分三配。短回三路中三，机三车电三流与三单线三一样三，轨三中电三流亦三按AT段距三离反三比例三分配三。方法三：求三端口三电压三、电三流的三关系三。单线AT网络三的阻三抗计三算归算三到牵三引侧三（27三.5三kV）的三牵引三网电三压降三为整理三得故单三线AT网络三阻抗三为考虑三到假三设条三件单线AT网络三的阻三抗近三似值三为其中三，复线AT网络三的阻三抗计三算方法三：等效三为单三线双三边供三电网三络，三再求三端口三电压三、电三流的三关系三。等效三的单三线双三边供三电网三络及三电流三分布归算三到27三.5三kV下，三按右三侧回三路建三立电三源至三机车三的牵三引网三电压三降方三程考虑三到假三设条三件三，上三式可三化简三为电源三至机三车段三复线三牵引三网归三算到27三.5三kV下的三等值三阻抗即单线AT网络三短路三电流三计算（1）接三触网三－正三馈线三间短三路（2）接三触网三－钢三轨间三短路（3）正三馈线三－钢三轨间三短路复线AT网络三短路三电流三计算（1）接三触网三－正三馈线三间短三路（2）接三触网三－钢三轨间三短路（3）正三馈线三－钢三轨间三短路课题三三客运三专线三牵引三供电三系统三改善三负序三电流三的措三施一、三负序三电流三及其三影响电源三方面出力三下降转子三的发三热和三振动用户三方面对感三应电三动机三的影三响对电三力变三压器三的影三响对送三电线三路的三影响对继三电保三护的三影响负序三功率三的计三算改善三负序三电流三的措三施电力三系统三采取三的措三施同步三调相三机临时三性措三施牵引三供电三系统三采取三的措三施三相—两相三牵引三变压三器换相三连接换相三连接基本三要求1、预三留双三边供三电2、分三相绝三缘器三两端三的电三压不三能超三过接三触网三的额三定电三压。3、相三邻两三牵引三变电三所的三相邻三两供三电臂三应同三相。4、三三相牵三引变三电所三的特三殊要三求。电气三化铁三道对三通信三线路三的影三响及三防护三措施1概述2电场三影响三和磁三场影三3危险电压和杂音干扰4防护措施第一三节三概三述一、三产生三影响三的原三因单相三工频三交流三制的三牵引三网是三一种三不对三称供三电方三式，三作为三送电三导线三的是三架空三接触三线，三而担三任回三流导三线的三则是三钢轨三和大三地。电力三机车三牵引三电流三的一三部分三经轨三道流三人大三地，三另一三部分三沿轨三道流三回牵三引变三电所三。沿三轨道三流回三的电三流又三相继三泻人三大地三，之三后又三相继三由地三中流三回轨三道。沿轨三道的三电流三先是三多，三后是三少，三最后三是多三；而三地中三电流三则先三是少三，后三是多三，最三后是三少。在运三行的三电力三机车三与牵三引变三电所三之间三的中三段，三轨道三中的三电流三只剩三感应三电流三，地三中电三流占三有相三当大三的部三分。地回三路可三用一三条等三值地三回线三代替三，其三入地三深度三近千三米，三由于三钢轨三与大三地距三接触三线距三离相三差很三大，三将在三其周三围空三间产三生未三被平三衡的三交变三电磁三场，三对邻三近的三通信三线路三和其三他弱三电线三路会三产生三较为三严重三的影三响，三可以三破坏三这些三线路三的正三常工三作，三甚至三危及三设备三及人三身安三全。二、三影响三的分三类按产三生影三响的三根源三分：①电三场影三响——静电三感应三影响它由三接触三网电三压所三产生三的电三场引三起。②磁三场影三响——电磁三感应三影响它由三接触三网电三流所三产生三的交三变磁三场引三起。③传三导影三响牵引三电流三的一三部分三经大三地回三流，三使大三地的三不同三地点三出现三不同三的电三位，三对以三地为三回路三的通三信线三路产三生影三响。三这种三以地三为回三路的三通信三线路三通常三有两三个位三于不三同地三点的三工作三接地三，当三牵引三电流三中的三地回三流使三这两三个工三作接三地点三之间三产生三电位三差时三，就三会在三通信三线路三中产三生干三扰电三流，三从而三破坏三通信三线路三的正三常工三作。传导三影响三仅限三于对三以地三为回三路的三通信三线路三。按影三响的三程度三分：①危三险电三压影三响是指三接触三网对三邻近三通信三线路三的影三响，三严重三到足三以危三及设三备的三绝缘三，或三接触三这些三受影三响线三路和三设备三的人三员的三人身三安全三。②杂三音干三扰影三响是指三这种三影响三破坏三了通三信线三路的三正常三工作三，例三如使三电话三线路三出现三杂音三、降三低通三信质三量等三。第二三节三电三场影三响和三磁场三影响一、三电场三影响——静电三感应三影响由于三分布三电容C1、C2由接三触网三与通三信线三之间三的水三平距三离(接近三距离)a和线三路架三设的三平均三高度b、c所决三定，三通过三进一三步的三分析三，可三将上三式写三为：可见三：通信三线的三静电三感应三电压三只与三接触三网电三压有三关，三而与三接触三网电三流无三关；静电三感应三电压三也是三工频三交流三对地三电压三，与三接触三网电三压同三相；通信三线上三各点三的静三电感三应电三压相三同。当接三触网三与通三信线三间的三水平三距离a增大三时，三静电三感应三电压三将迅三速减三小。当接三触网三与通三信线三间的三水平三距离a大于l0三0m时，三通信三线上三的静三电感三应影三响可三以忽三略不三计。同样三，接三触网三对附三近的三其他三金属三物，三如铁三桥支三架、三管道三、金三属支三柱等三，也三会产三生静三电感三应电三压。三所以三处于三电气三化铁三道沿三线10m范围三内的三这些三金属三物必三须妥三善接三地。三而对三于有三接地三外皮三的电三缆线三路，三由于三其外三皮的三屏蔽三作用三，它三的芯三线基三本不三受接三触网三的静三电感三应影三响。二、三磁场三影响——电磁三感应三影响电磁三感应三电势三的大三小主三要决三定于三接触三网电三流的三大小三和接三触网三与通三信线三的平三行长三度。三在计三算中三，利三用“三导线—地”三回路三原理三，把三接触三网和三通信三线视三为三三个回三路：通信三线中三总的三电磁三感应三电势三：第三三节三危险三电压三和杂三音干三扰一、三危险三电压接触三网对三通信三线的三静电三感应三影响三和电三磁感三应影三响同三时存三在，三但因三具体三情况三的不三同会三有所三侧重三。例如三，当三接触三网与三通信三线接三近距三离小三于10三0m时，三对静三电感三应影三响和三电磁三感应三影响三都要三充分三考虑三；而三当接三触网三与通三信线三接近三距离三大于10三0m时，三静电三感应三影响三可以三忽略三不计三，只三考虑三电磁三感应三影响三。一般三情况三下，三接触三网对三通信三线的三静电三感应三影响三和电三磁感三应影三响应三同时三考虑三，这三时在三通信三线上三引起三的总三感应三电压三为两三者的相量三和。为确三保维三护、三操作三人员三的人三身安三全和三通信三设备三的安三全，三规定三了通三信线三上总三感应三电压三的允三许标三准：二、三杂音三干扰电气三化铁三道对三通信三线路三的杂三音干三扰，三源自三接触三网电三流中三的高三次谐三波。接触三网电三流中三含有三大量三的高三次谐三波，三由于三电磁三感应三，这三些高三次谐三波电三流在三通信三线路三中产三生谐三波感三应电三压，三即干三扰电三压，三干扰三正常三的通三信信三号电三压，三从而三产生三杂音三。音频三的范三围：三约20～20三00三0三Hz对应三的谐三波次三数为3～39三9次实验三证明三，人三耳对三频率三为30三0～30三00三H三z的声三音有三明显三感觉三，而三对80三0～12三00三H三z的声三音最三敏感三。因三此，三频率三不同三的各三次谐三波，三对人三耳产三生的三声音三效果三是不三一样三的。为了三评价三各次三谐波三电流三的影三响，三通常三以80三0三Hz电流三为基三准。三各次三谐波三电流三的影三响程三度与80三0三Hz电流三的影三响程三度之三比，三称为三该次三谐波三的音响三作用三系数(听觉三系数)Pk。各次三谐波三电流三在通三信线三上产三生的三谐波三感应三电压三向80三0H三z归算三，所三得的三电压三称为杂音三干扰三电压或杂音三电压。各次三谐波三产生三的总三的杂三音电三压Uz:第四三节三防护三措施实践三证明三，电三气化三铁道三对通三信线三的影三响是三十分三严重三的。架空三通信三明线三为了三将总三的感三应电三压限三制在三允许三标准三以内三，一三般需三远离三电气三化铁三道1km以上三；若三要将三杂音三干扰三限制三在允三许标三准以三内，三则需三远离三电气三化铁三道更三多一三些。为保三证通三信线三路的三正常三工作三和设三备、三人身三的安三全，三必须三对电三气化三铁道三沿线三的通三信线三路采三取有三效的三防护三措施