高铁供电系统构成及牵引供电方式-高铁牵引供电方式

高铁牵引供电系统运行与管理项目一：牵引供电方式识别与应用任务4：接触网供电方式知识点：AT供电方式又称带自耦变压器供电方式。AT供电方式不仅是电气化铁路减轻对邻近弱电线路干扰影响的有效措施，而且它能更好地满足高速与大功率电力机车运行的需要。AT供电方式最早主要应用于北京-秦皇岛、大同-秦皇岛、郑州-武昌等重载运输的铁路干线，近年来则开始广泛应用于客运专线等电气化铁路。适用于重载与高速铁路。

【AT供电】AT供电方式【AT供电原理接线】AT供电方式图

AT供电方式示意图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。【AT供电原理接线】AT供电方式特点：牵引网阻抗很小，约为直接供电方式的1/4，供电能力强，供电距离长，供电电压为55kV。变电所输出电流=机车电流/2问题1：AT供电方式为何具体很好的防干扰效果？AT供电方式AT供电方式图

AT供电回路实际电流分布【AT供电原理接线】AT供电方式正馈线保护线架空地线接触网图

AT供电方式悬挂示意图正馈线与接触导线架设在同一支柱上，相距较近，且两者电流大小近似相等、方向相反，所以它们的电磁场基本能相互平衡，从而有效地减弱了对通信线路的感应影响。问题2：AT供电方式有何特点？AT供电方式

【AT供电特点】AT供电方式

(1)AT供电方式中自耦变压器是并联连接在接触悬挂和正馈线之间的，接触网上断口大大减少，提高了供电可靠性。特别有利于高速和大功率电力机车的运行。SS-变电所；ATP-自耦变压器所；SP-分区所；T-接触线；R-钢轨；F-正馈线

【AT供电特点】AT供电方式

(2)AT供电方式的馈电电压高，为BT方式的两倍，大大提高了系统的供电能力。同时对相同的列车牵引负荷而言，AT回路的电压下降率(电压降与馈电电压之比值)仅为BT回路的1/4。SFSP-辅助开闭所；CPW-钢轨和保护线间的辅助联接；SF-单馈电线问题3：AT供电方式有何优缺点？AT供电方式【AT供电方式优点】AT供电方式(1)无需提高牵引网的绝缘水平即可将供电电压提高一倍。在相同的牵引负荷条件下，接触悬挂和正馈线中的电流大致可减少一半。(2)

AT供电方式牵引网单位阻抗(归算至27.5kV侧)约为BT供电方式牵引网单位阻抗的1／4左右。从而提高了牵引网的供电能力，大大减小了牵引网的电压损失和电能损失。

【AT供电方式优点】AT供电方式(3)无需在AT所处将接触悬挂实行电分段，故当牵引重载或高速列车运行时，大电流电力机车通过AT所时，受电弓上不会产生强烈电弧，能满足重载、高速列车运输的需要。

【AT供电方式缺点】AT供电方式缺点主要是结构比较复杂。牵引变电所结构比较复杂外，还有开闭所、分区所和自耦变压器所等。牵引网中除了接触悬挂外，还要全线架设正馈线，同时还有保护线PW、横向联接线、辅助联接、横向联接等，施工、维修和运行也比较复杂。高铁牵引供电系统运行与管理项目一：牵引供电方式识别与应用任务4：接触网供电方式知识点：BT供电方式又称带吸流变压器的供电方式，交流牵引供电系统的不对称馈电方式是造成对邻近弱电线路产生感应影响的主要原因。吸流变压器-回流线装置就是以加强接触网和回流线间互感耦合的办法来达到比较对称供电的目的。

【BT供电】BT供电方式BT供电方式图带吸流变压器的供电方式示意图牵引网中，每相距1.5～4km间隔，设置一台变比为1:1的电力变压器。它的一次绕组串接在接触网主导电回路中，其二次绕组则串接在特设的回流线或钢轨上。

【BT供电】BT供电方式由于吸流变压器的电磁耦合作用，也将使大部分牵引电流经回流线流回牵引变电所。回流线电流将抵消因接触网电流产生的绝大部分电磁感应影响，使牵引网对通信线的影响大大减轻。问题1：为何BT供电方式中的回流大都通过回流线流回变电所？BT供电方式原理：由于吸流变压器变比为1:1缘故，回流线和接触网中的电流基本上大小相等，方向相反。两者的交变磁场基本上可互相平衡(抵消)，这样就达到了牵引供电回路比较对称的目的。这种方式使牵引电流在邻近的通信线路中的电磁感应影响大大地减小。

【BT供电】BT供电方式问题2：为何现在不采用BT供电方式了？BT供电方式由于每台吸流变压器是串联在接触网回路中，相对于牵引网阻抗，每台吸流变都是一个较大阻抗。与直接供电方式相比较，BT供电方式的牵引网单位阻抗增大约49％。【1-牵引网阻抗增大】BT供电方式BT供电方式的牵引网单位阻抗大大增加，以致牵引网单位当量阻抗增大约51％。在相同负载电流条件下，牵引网电压损失相应地增大约51%。因此严重恶化了供电臂的电压水平。【2-牵引网阻抗增大】BT供电方式由于BT供电方式的牵引网单位阻抗大大地增加，其中电阻部分增大约56％，所以在其余条件相同时，牵引网电能损失也相应地增大约56％。【3-牵引网电能损失增大】BT供电方式与直接供电方式相比较，在年运量分别为1000、2000、3000、4000、5000万吨的条件下，BT供电方式下每百公里牵引网电能损失每年分别增加约55、105、155、205、255万kW·h。由于吸流变压器的原边绕组是与接触网串联的，造成每一台吸流变压器处的接触网将有一个电气分段。当电力机车受电弓通过这些电气分段的绝缘间隙时，吸流变压器原边绕组瞬时被短路，从而在吸流变压器的原边绕组中产生很高的自感电势，并在电力机车受电弓与接触线间产生很强的电弧，可能烧损接触线和电力机车受电弓滑板，特别是在高速列车和大负荷电流条件下，这种损害更为严重。【4-对接触网安全运行产生不利】BT供电方式高铁牵引供电系统运行与管理项目一：牵引供电方式识别与应用任务4：接触网供电方式知识点：DN供电方式又称带回流线的直接供电方式。为了保留直接供电方式的优点，克服其不足，在其结构上增设与轨道并联的架空回流线，即成为带回流线的直接供电方式。

【DN供电】DN供电方式DN供电方式带回流线的直接供电方式示意图DN供电方式回流线带回流线的直接供电方式-接触网【DN供电-回流线】DN供电方式【DN供电-回流线】DN供电方式【DN供电-吸上线】DN供电方式【DN供电-吸上线】高铁牵引供电系统运行与管理项目一：牵引供电方式识别与应用任务4：接触网供电方式知识点：TR供电方式称直接供电方式，就是由牵引变电所直接将电送至接触网，不设回流线，牵引回流直接通过钢轨和大地流回变电所。

【TR供电】TR供电方式

【TR供电】TR供电方式图1直接供电方式示意图

【TR供电】TR供电方式特点是结构最简单，但是大地回流较大，钢轨电位较高，传导电流影响较为严重。这种方式主要在电气化铁路建设的早期采用。目前，主要在车站货物线、专用线、机车进出库线或机车整备所等局部的接触网线路采用。

【TR供电】特点：无回流线TR供电方式

【TR供电】特点：无回流线TR供电方式

【TR供电】特点：无回流线TR供电方式高铁牵引供电系统运行与管理项目一：牵引供电方式识别与应用任务4：接触网供电方式知识点：单边供电方式牵引变电所是沿着电气化铁路线路分布，每个变电所有一定的供电范围。通常把一个变电所至其所供电的末端称为一个供电臂。一个供电臂的长度对应于线路的区间数约为2-5个区间。

【供电臂】单边供电方式每一个供电臂的接触网只从一边的牵引变电所获得电能，称为单边供电。【单线单边供电】单边供电方式越区开关打开接触网供电分段的末端用分区所中的断路器连接起来，形成单边末端并联供电。【复线单边末端并联供电】单边供电方式单边末端并联供电时，电力机车由上、下行接触网两线路并联供电，使分配到每条接触网中的电流减小，使接触网中的电压损失和电能损失显著减小，故目前普遍采用此种方式。【复线单边末端并联供电】单边供电方式复线单边全并联供电是在每个车站利用柱上负荷开关将上、下行接触网并联，形成如图4所示的并联网络。并联负荷开关可以自动投切，也可以经设于车站的远动终端RTU由电力调度控制。【复线单边全并联供电】单边供电方式图

复线单边全并联供电高铁牵引供电系统运行与管理项目一：牵引供电方式识别与应用任务2：牵引供电系统概述知识点：牵引供电系统电流制式牵引供电系统采用何种电流制，关系到牵引变电所、接触网与电力机车的技术选型，需要综合比选其经济与技术性能。目前主要有以下4种电流制。【总述】牵引供电系统电流制式（一）直流制牵引变电所内设整流装置，将三相交流电变成直流电后，再送到接触网上。电力机车直接从接触网上取得直流电供给直流串励牵引电动机使用，简化了机车上的设备。不足：接触网的电压低，一般为1500V或3000V，送电距离短，牵引变电所数量多，接触导线要求很粗，同时钢轨回流产生的迷流对地下设施的腐蚀较严重。主要运用于工矿企业、城市地上交通、地铁供电。城市电车为650～800V，城市地铁多采用1500V，早期地铁也有采用750V的，矿山运输多采用1500V。牵引供电系统电流制式（二）低频单相交流制低频单相交流制频率为(16×2/3)Hz，20世纪初在西欧一些国家采用。主要不足：供电频率与工业供电频率不同，变电所必须有专用的变频装置。牵引供电系统电流制式（三）三相交流制主要优点：为三相对称负荷，不影响电力系统的三相对称性，功率因数接近于1，并能将无功电流、负序电流、通讯干扰等减小到最小值；牵引变电所相对简单，三相异步电动机运行可靠、维护方便等。主要不足：机车供电线路复杂，三相异步电动机调速较困难。高速动车组、地铁列车采用此种制式。牵引供电系统电流制式(四）工频单相交流制牵引供电系统电流制式1950年法国试建第一条25KV的单相工频交流电气化铁道，目前多数国家都采用工频（50Hz）单相交流制。牵引供电系统电流制式主要优点：1．牵引供电系统结构简单。牵引变电所主要进行电压变换，无须设置整流和变频设备。2．牵引供电电压增高。既可保证大功率机车供电，又可使变电所距离延长。牵引供电系统电流制式主要优点：3．把交流电变为直流电及降压的任务均在机车上完成，电力机车上采用的仍然是直流串励电动机。这种电动机最大优点是调速简单，只要改变电动机的端电压，就能很方便地在较大范围内实现对机车的调速。主要不足：1．单相负荷将会在电力系统中形成负序电流。2．采用相控整流后，牵引电流变为非正弦波，将产生较大的谐波电流。3．功率因素低，需加装无功补偿装置。4．单相工频电流将对沿线通讯线路造成较大干扰。2023/12/29牵引供电系统电流制式高铁牵引供电系统运行与管理项目一：牵引供电方式识别与应用任务4：接触网供电方式知识点：双边供电方式牵引变电所是沿着电气化铁路线路分布，每个变电所有一定的供电范围。通常把一个变电所至其所供电的末端称为一个供电臂。一个供电臂的长度对应于线路的区间数约为2-5个区间。

【供电臂】双边供电方式【单线双边供电】双边供电方式牵引变当相邻两牵引变电所之间的两段接触网通过如图所示分区所的联络断路器连通时，则电力机车将从两个变电所同时获得供电，这种供电方式称单线双边供电。【双边供电的优点】双边供电方式双边供电时，