铁路供电系统介绍

铁路供电系统介绍铁路供电系统介绍一、供电方式简介二、牵引供电三、牵引所亭主要设备介绍四、综自系统在铁路供电系统中的作用一、供电方式简介电力系统是发电、输电、变电、配电到用电的一个有机整体，其动力源可以是水能、热能等传统能源，也可以是太阳能、风能、核能等新能源，而铁路供电系统是电力系统中具有特殊负荷特性的一个子系统。

铁路供电系统分为两部分：电力供电和牵引供电。电力供电系统为调度指挥、通信信号、旅客服务等业务提供可靠的电力保障，而牵引供电系统为电气化铁路的电力机车（动车组）提供电能。（一）电力供电系统简介铁路电力供电线路一般由沿铁路全线设置的一条一级负荷电力贯通线和一条综合电力贯通线构成。电力贯通线电压等级通常为10kV，供电距离30-50km，特殊情况下如青藏铁路采用35kV电压等级，供电距离超过100km。沿线与行车有关的通信、信号、综调系统等由一级负荷电力贯通线主供，综合电力贯通线备供。其他用电负荷及各牵引变电所所用电源由综合电力贯通线提供电源，在区间各用电点设置10kV箱式变电站。（一）电力供电系统简介变配电所两路相互独立的进线电源由公共电网提供，进线电压等级有10kV,35kV,110kV,220kV等。电力负荷分为车站负荷和区间负荷两大类。车站负荷主要为通信、信号、防灾报警、自动检售票、客服、电力监控、消防系统、各类水泵、各类通风机、空调、自动扶梯、电梯、电热设备和各类生产生活照明及站区照明负荷。区间负荷主要为通信、信号中继站、光纤直放站、牵引变电所所操作电源、隧道照明及监控设备等。按重要程度分为三个负荷等级，最重要的一级负荷包括：通信、信号、防灾报警、自动检售票、客服、电力监控、消防系统、应急照明、站台照明、地下出站厅照明、主控制室照明等。（二）牵引供电系统简介牵引供电系统示意图1—区域变电所或发电厂；2—高压输电线；3—牵引变电所；4—馈电线；5—接触网；6—钢轨；7—回流线；8—分区所；9—电力机车；10—开闭所（二）牵引供电系统简介牵引所亭分类（1）牵引变电所（2）分区所（3）开闭所（4）AT所(1)牵引变电所牵引变电所的作用是将电力系统引入的110kV或220kV三相交流电变换成27.5kV的单相交流电，通过馈电线送至电路沿线的接触网，为电力机车供电。有少数牵引变电所还承担向铁路地区工农业用户的10kV动力负荷供电。牵引变压器除了采用电力系统常规的普通三相变压器外，为满足牵引负荷的特殊需求还常采用特殊结线变压器，如单相结线、V/V结线、斯科特结线、阻抗匹配平衡结线等变压器。(2)分区所为了增加供电的灵活性，在两个牵引变电所的供电区中间常增设分区所。断路器1QF、2QF正常工作时闭合，实现上、下行牵引网并联运行。隔离开关1QS、2QS在正常运行时断开，当相邻牵引变电所发生故障而不能继续供电时，可以闭合1QS、2QS由非故障牵引变电所实现越区供电，使行车不至中断。

(3)开闭所

在电气化铁路枢纽地区，客运站、编组站和电力机车机务段等铁路设施较集中的地方，由于站线延续长且股道数量多，接触网结构和配置复杂，客货运交会、编组和电力机车整备作业繁忙，致使该地区牵引网发生故障的几率增多。为了保证枢纽供电的可靠性，缩小事故范围，一般将接触网横向分组及分区供电。因此设置开闭所，由相邻两牵引变电所的牵引馈线经断路器1QF、2QF向它供电。通过开闭所的多路馈线和断路器(3QF-6QF)向站场、电力机车机务段等牵引网供电，7QF、8QF为旁路断路器。

(4)AT所采用AT供电方式时，在沿线间隔10km左右设置一个自耦变压器站（AT所）

牵引供电的方式（1）直接供电方式（2）DN供电方式（3）BT供电方式（4）AT供电方式（5）全并联AT供电方式(1)直接供电方式直接供电方式的供电回路为：牵引变压器→牵引母线→馈电线→接触网→电力机车→区间钢轨→回流线→牵引变压器接地端子这种方式的特点是结构简单、造价低。主要缺点是对铁路沿线通信干扰大。早期的牵引网和边远山区的牵引网多采用这类供电方式。（2）DN供电方式在直接供电方式的基础上，增加与钢轨并联的架空回流线，即带回流线的直接供电方式。这种供电方式的牵引电流回路为：牵引变压器→牵引母线→馈电线→接触网→电力机车→区间钢轨和回流线→牵引变压器接地端子这种供电方式使原来流经大地和钢轨的部分电流经架空回流线回牵引变电所，架空回流线中的电流与接触网电流方向相反，距离近，两者产生的电磁场明显较直接供电方式小，对铁路沿线通信干扰小，这是DN供电方式的优点。（3）BT供电方式BT供电方式就是在牵引网中，每相距1.5～4公里间隔，设置一台1：1的变压器，它的一次侧绕组串接在接触导线上，二次侧绕组串接在特设的回流线或钢轨上，如图3.3所示。（a）吸—回方式；（b）吸—钢轨方式1----吸流变压器；2—接触网；3—回流线；4—吸上线；5—钢轨；6—牵引变电所；7—绝缘轨缝（4）AT供电方式随着铁路的提速，高速、大功率电力机车的不断投入运行，机车通过吸流变压器处的接触网分段时，产生很大的电弧，极易烧损机车受电弓滑板和接触线，且BT供电方式的单位牵引网阻抗大，造成很大的电压和电能损失。为此引入自耦变压器供电方式，即AT供电方式。两台自耦变压器之间的距离称为自耦变压器间距，一般为10km左右。为了减少对通信线路的电磁干扰，正馈线与接触导线架设在同一支架上。AT供电方式的特点（1）AT供电方式中自耦变压器是并联连接在接触网和正馈线之间，与BT供电方式相比，提高了供电可靠性。在BT供电方式下，吸流变压器的一次侧绕组串接在接触导线上，所以在每一个吸流变压器处接触网必须电分段。这样就增加了接触网的维修工作量和事故率，降低了供电可靠性。在AT供电方式下，自耦变压器是并联在接触网和正馈线之间，不存在上述问题，所以有利于高速和大功率电力机车运行。（2）减小了对通信线路的干扰。在自耦变压器作用下，牵引负荷电流经接触网和正馈线供给，且由于接触网和正馈线的电压为电力机车的2倍，在功率相同的情况下，经接触网和正馈线的电流为机车负荷电流的一半。接触网和正馈线是同杆架，两个方向相反的电流对外界的电磁干扰基本抵消，所以对通信线路的干扰大大降低。（3）AT供电方式的馈电电压高，供电能力大，电压下降率小。AT供电方式的馈电电压为BT供电方式的2倍。同时对于相同的牵引负荷，AT供电方式的电压下降率为BT供电方式的1/4，从理论上看，牵引变电所的间距可以增大4倍。在实际应用中，由于供电区段的加长，区段上同时运行的列车增多，负荷将增大，因此AT供电方式下的牵引变电所间距一般为BT供电方式间距的2～3倍，牵引变电所的数量可以减少，从而节省投资。(5)全并联AT供电方式

随着我国高速铁路和重载铁路的快速发展，AT供电方式越发显示出较其它供电方式的优点，为进一步提高牵引网电压，减小牵引网电能损失，采用了牵引网在AT所和分区所处进行上下行并联的接线方式，称为全并联AT供电方式。我国客运专线普遍采用全并联AT供电方式。三、牵引所亭主要设备介绍

一次设备一次设备是指发、输、配电的主系统上所使用的设备。如发电机、变压器、断路器、隔离开关、母线、电力电缆和输电线路等。

二次设备对一次设备的工作进行控制、保护、监察和测量的设备。如测量仪表、继电器、操作开关、按钮、自动控制设备、计算机、信号设备、控制电缆以及提供这些设备能源的一些供电装置(如蓄电池、硅整流器等)。

一次设备介绍断路器断路器既可用于在正常情况下接通和断开电路，又可用于切除短路故障电流，因此其同时承担着控制和保护的双重任务。

(1)油断路器：指触头在断路器油中开断，利用断路器油作为灭弧介质的断路器。

(2)SF6断路器：以SF6气体作为灭弧介质，或兼作绝缘介质的断路器。

(3)真空断路器：指触头在真空中开断，利用真空作为绝缘介质和灭弧介质的断路器一次设备介绍牵引变压器牵引变压器是将三相电力系统的电能传输给二个各自带负载的单相牵引线路。二个单相牵引线路分别给上下行机车供电。在理想的情况下，二个单相负载相同。所以，牵引变压器就是用作三相变二相的变压器。根据变压器绕组数量及接线方式，主要有：（1）单相变压器（2）平衡变压器（3）YN，d11变压器（4）V/V变压器（5）V/X变压器（6）SCOTT变压器一次设备介绍隔离开关在电路中起隔离作用。刀闸的主要特点是无灭弧能