铁道牵引供电系统综述(1)

高速铁路引供电系统综述

张膑侨陈文卿黄福万黄业帆谢卓林

（桂林电子科技大学机电工程学院·广西桂林 541004）

摘要：探讨我国高速铁路的牵引供电系统的原理。首先介绍我国高速铁路牵引供电系统的发展历程。然后从供电方式、变压器、牵引变电所以及保护装置4个方面介绍我国高速铁路牵引供电系统现状，接着介绍国外高速铁路牵引供电系统的现状并指出可借鉴之处，最后展望我国高速铁路牵引供电系统的未来发展方向。

关键词：中国高铁；牵引供电系统；发展历程；现状

Abstract: The principle of traction power supply system of the railway.At first introducing the traction power supply system’s development path. And then making an introduction of traction power supply system’s advantages and disadvantages from Power supply,transformer,Traction S ubstation and protective device. Then introducing the current situation of foreign high-speed railway traction power supply system and pointing out the advantages which we can learn from.The last having a outlook of high-speed railway traction power supply the future direction of the system.

Key words: China Railway; traction power supply system; development path; status quo.

1 引言

近年来，我国的高速铁路交通建设发展迅猛，取得了一次又一次骄人的成绩。随着我国高速铁路网的逐渐密集，铁道交通相对低廉的价格，速度的提升以及铁路硬件设施的逐渐完善和服务水平的逐渐提高，铁路渐渐成为了我国人们出行的重要工具之一。铁道交通快速发展，给我国人们的生产生活带来了极大的便利，从而促进了地区之间的经济快速发展，文化的交流与传播。同时，作为列车运行能量来源的牵引供电系统，成为了行业研究课题的热点，并在同相供电、牵引变压器的研究中取得丰硕成果。【1】本文将通过供电方式、变压器、牵引变电所以及保护装置4个方面介绍我国高速铁路的详细情况，然后通过与国外一些国家高速铁路的牵引供电系统做出对比并指出我国高速铁路牵引系统的优点与不足，最后展望我国高速铁路牵引系统的发展方向。

2 牵引供电系统发展历程

牵引供电系统是电力机车的能源系统，主要由牵引变电所和牵引网组成。牵引变压器作为变电所中的核心元件，其作用是将电力系统提供的电能转换并送至牵引网。同时，牵引网电压水平直接受牵引网供电方式影响。因此，本节主要从牵引变压器、牵引网供电方式两个方面依次介绍牵引供

电系统技术发展历程。【1】

2.1 牵引变压器

牵引负荷为单相负荷且具有随机波动的特点，所以对电力系统而言，牵引负荷是不对称负荷，其产生的负序电流将影响电能质量。另外，牵引变压器容量也随着铁路运量与列车速度的增长而不断增加。因此，牵引变压器的技术发展过程是负序抑制效果逐步提高与变压器容量不断增大的过程。

铁路运输早期，运输量小，速度慢，对于能量的要求不高，对于牵引变压器的容量要求自然不高，用单相牵引变压器即可满足容量的要求。同时，单相牵引变压器利用率高，造价低，对于工程建设投资低的优点符合当时的国民经济水平状况。因此，单相牵引变压器是早期铁路供电系统中的常见变压器类型。随着国民经济的快速发展，铁路运输量逐渐增大，对列车速度要求的逐渐提高，单相变压器的容量慢慢难以满足列车运行过程中的能量需求。

为了满足铁路对大容量变压器的需求，YNd11接线牵引变压器得到广泛采用。YNd11 接线牵引变压器容量较大、结构简单、制造工艺成熟，且其次边仍保持三相，不但能为接触网供电，同时也能为变电所提供三相电源[1]。文献［10］分析了其运行特性。YNd11 接线变压器虽满足了对容量的需求，但它对负序电流却没有抑制效果，影响电网电能质量［11］。

为了改善 Ynd11 接线变压器的负序问题，我国1985 年在京秦线上采用了 Scott 接线牵引变压器，此后在大秦线、郑武线等区段上也广泛运用。Scott 接线变压器具有较大的容量与优良的负序抑制效果。众多研究和实际运行结果表明，Scott 接线变压器能很好地抑制负序电流。但 Scott 接线变压器也具有结构复杂、制造难度大、占地面积大、工程建设成本高

的缺点。【1】

2.2 牵引网供电方式【1】

牵引网供电方式技术发展过程是牵引网供电能力不断增强与其对通信影响不断减小的技术发展过程。为此，我国电气化铁路牵引供电方式主要经历了3 种供电方式: 直接供电方式、吸流变压器－回流线供电方式、带回流线的直供方式和自耦变压器供电方式。

我国最初的电气化铁路广泛采用直接供电方式（如图 1所示），由接触网和轨－地直接构成回路。直接供电方式具有结构简单，投资少，维护方便的优点，适合我国当时铁路运量小，线路少，列车运行速度低的基本情况。随着铁路运输量日趋增大且逐渐向平原经济发达地区和城市延伸，直供方式暴露了其对周围通信线路电磁干扰大的缺点。随着铁路运量不断增大和高速铁路及重载铁路的发展，同时具有一定负序抑制效果及较大容量的 V 型接线牵引变压器在新建工程中得以应用。与Scott 接线变压器相比，V 型接线牵引变压器具有更高的容量利用率、相对较低的制造成本、更少

的占地面积及工程投资等优点，因此，V 型接线牵引变压器在我国电气化铁路广泛应用。

图1 直接供电方式简图

Fig．1 Direct feeding system diagram

为了减少对通信的影响，国内部分线路开始采用吸流变压器－回流线供电方式，简称 BT 供电方式。（如图2所示）BT 供电方式通过在牵引网上装设变比为1∶ 1 的吸流变压器，使电流通过回流线流回牵引变电所，从而减少对周围通信的影响。但采用 BT 供电方式，又会造成牵引网阻抗增大、供电距离缩短、工程造价高、易造成火花间隙等缺点，这些缺点限制了 BT 供电方式在我国的广泛应用。

图2 BT 供电方式简图

Fig．2 Boost transformer feeding system diagram

考虑到直接供电方式和 BT 供电方式的缺点，我国铁路开始广泛采用带回流线的直供方式和自耦变压器供电方式，简称 DN 供电方式和 AT 供电方式，它们不仅具有较强的供电能力和较小的牵引网阻抗，而且还能减轻对周围通信的影响。并且AT 供电方式因为其供电能力强、供电距离大，牵引网压损、能量损失小的特点，广泛应用于我国高速、重载铁路及客运专线。同时，对 AT 供电方式的改进产生了全并联 AT 供电方式，电压损失相对于普通的 AT 供电方式更小，具有更强的供电

能力。

2.3 本章小结

本章首先根据电力机车能源系统的主要组成成分为牵引变电所和牵引网络，而牵引变压器作为牵引变电所的核心元件，供电方式直接影响牵引网的供电电压水平，因此本章主要以牵引变压器和供电方式的逐渐完善的过程来阐述高速铁路牵引供电系统的历史发展进程。变压器作为电力系统的主要谐波来源及其接线问题产生的负序电流造成的负序作用极大地影响着电力系统的电能质量。供电方式的不恰当会对铁路周围的通信线路产生电磁干扰，而良好的供电方式不但会降低对周围通信线路的电磁干扰，还具有抑制变压器负序效果的能力。本章围绕上述指标来展开对牵引变压器和供电方式的逐步完善的历程。

3 牵引供电系统简介

牵引供电系统主要由牵引变电所和牵引网组成，其中牵引变电所关心的是牵引变压器类型和牵引变电所接线方式的选择，牵引网的电压水平受供电方式影响。同时，牵引供电系统的可靠运行依赖于电气保护配置。因此，本节分别从高速铁路的供电方式、牵引变压器、牵引变电所接线、保护配置这 4 个方面介绍牵引供电系统。【1】

3.1 供电方式【2】

全并AT供电系统（如图3所示）广泛应用于高速铁路中，全并联AT网是在复线AT网的基础上将上、下行线路在AT处通过横连线进行并联连接，上下行共用自耦变压器。即在原有 AT供电方式中，将所有 AT 所处的上下行接触网、正馈线和钢轨并联连接，并在变电所出口处，上下行线路采用同一馈线供电。

图3 全并联AT供电系统示意图

Fig. 3 Schematic diagram of all parallel ATpowersupply system 图1为全并联AT供电系统的电流分布特性，沿线上的AT将经过钢轨的电流平均分为四部分到

上下行正馈线和接触网。正馈线和接触网在电气上具有较强的对称性，因此上行线路和下行线路的电流分布也较为相似。全并联AT供电系统的电流分布可以进一步降低线路中的电流、电压损失和通信线路的电磁干扰。其供电性能优于单线AT供电系统和复线AT供电系统，提高了牵引网的传输线路长度，可以减少线路中的牵引变电所的数量。因此，全并联AT供电方式广泛应用于中国高速铁路。

3.2 牵引变压器【1】

我国在建和拟建的高速铁路牵引供电系统普遍采用大容量 V/x 接线牵引变压器。V/x 接线牵引变压器接线方式（如图 4 所示），由 2 台单相变压器组合构成，变压器牵引侧一端与接触网相接，另一端与负馈线相接，中间抽头与钢轨相接。V/x接线牵引变压器能够提供一个接地中性点，结构较简单，投资较少，容量利用率高，且对负序电流的抑制效率与 V/v 接线相当，适用于 AT 供电系统。

图4 V/x 接线牵引变压器

Fig . 4 V /x traction transformer

3.3 牵引变电所【1】

我国高速铁路供电方式采用大容量 V/x 牵引变电所与 AT 供电方式［14］（如图 5 所示）。正常运行时，电力系统两路220 kV 进线提供电能，互为热备用。牵引变电所内采用2 台220/2 ×27．5 kV 牵引变压器，互为备用。

图5 高速铁路牵引变电所接线示意图

Fig.5 Wiring diagram of high － speed railway tractionSubstation

3.4 自动保护装置【1】

合理的继电保护配置是铁路牵引供电系统安全和稳定运行的保证。高铁的牵引变电所内设置了相同类型的继电保护，只是保护整定值由于牵引网阻抗、机车密度等因素不同而不同。

保护的具体配置与电气化铁道所采用供电方式、电气设备、工作环境相关，所以保护种类众多，本节不一一罗列。牵引供电系统与配电网的主要区别在于其单相供电性与负荷波动性，这主要反映在馈线与变压器之上。因此，本节主要介绍电气化保护中的馈线保护与变压器保护。

(1) 馈线保护

铁路牵引供电系统各个部分的馈线保护配置（如表1 所示）。

表1 铁路牵引供电系统馈线保护配置

Table 1 Protection relay of railway traction power system

牵引变电所馈线设置双重主保护，即阻抗保护和低压启动过流保护; 设置电流增量保护为其近后备保护。同时，馈线的阻抗保护又是越区供电时分区所至相邻变电所之间接触网的远后备保护。

AT 分区所设置失压保护的作用是在故障发生时解除接触网馈线与 AT 分区所的电气连接。但是当相邻变电所故障时，即在越区供电下，须在分区所设置Ⅰ段阻抗保护、低压启动过流保护作为越区供电线路的主保护，电流增量保护为其后备保

护。

AT 所设置失压保护的作用是在故障发生时解除接触网馈线与 AT 所的电气连接。

(2) 变压器保护

①牵引变压器: 设置差动保护作为牵引变压器的主保护，以应对牵引变压器内部绕组相间短路

和单相严重匝间短路等内部故障。同时，在变压器一、二次侧设置低压启动过流保护作为变压器的近后备保护，其中二次侧的低压启动过电流保护是27． 5 kV 母线的主保护，同时也是馈线保护的远后备保护。牵引变压器还设置了非电量保护，如瓦斯保护、温度保护。此外，在一次侧进线还设置失压保护，以应对电力系统向牵引变电所两路进线电源出现故障。

②自耦变压器: 设置差动保护为自耦变压器主保护，设置低压启动过流保护为后备保护。同时，自耦变压器还设置了瓦斯保护、温度保护等非电量保护。此外，自耦变压器设置碰壳保护，以应对变压器高压套管绝缘损坏以及引出线碰到变压器外壳上所造成的单相接地故障。

3.5本章小结

本章通过供电方式、牵引变压器、牵引变电所、自动保护装置对我国铁道牵引供电系统进行了较为详细的阐述。从高速铁路的发展历程中积累经验，目前我国高铁的主要供电方式为全并联AT供电；牵引变压器广泛使用V/X接线变压器；牵引变电所采用220KV两路进线互为热备用，两台牵引变压器互为备用，可靠性高；牵引供电系统的自动保护装载与配电网的不同之处主要在馈线与变压器的保护上是，故本章主要介绍了馈线与变压器的保护配置。馈线采用双重主保护变压器主要采用差动保护。

4 国外牵引供电系统

4.1 德国【3,4】

绝大多数国家的电气化铁路均取电于公用电网，电气化铁路用电都存在电能质量问题而受到电力系统的限制。由于历史的原因，德国高速铁路采用15kV、16 2/3Hz供电，铁路有自营的专用单相15kV、16 2/3Hz的发电厂，给牵引变电所供电，也有部分采用公共电力系统，经电气化铁路的变频站供给牵引网。

汉诺威一维尔茨堡高速线由个既有线和个新建的牵引变电所供；电曼海姆一斯图加特高速线由2个既有和3个新建牵引变电所供电。在新建和既有线的联结处，设有分区亭。为高速线供电的既有线牵引供电设备都根据负荷的增加和短路功率的提高进行了加强和现代化的改造。高速线上的新建牵引变电所和配电所都是统一规格的。每个牵引变电所都装有2台15MVA的变压器，实行双边供电，变电所间距约为30km。德国牵引供电系统的模式虽然使用范围有限，但在技术上不失为一种“理想牵引供电系统”，值得借鉴并加以发展，可作为我国的远期规划而加以研究。

4.2 日本[5,6]

日本年东海道新干线开通时，采用BT供电方式，变电所间隔20km左右，最大供电电流1000A。但BT供电方式存在很多问题，如在通过接触网电分段时产生很大的电弧，极易烧坏滑板及接触导线，

加之牵引网单位阻抗很大，在大负荷情况下磨损很大，牵引网电能损失很大。1972年山阳新干线正式采用日本铁道研究所开发的AT供电方式，在这之后的其他新干线均采用AT供电方式，变电所间距约60km左右，最大供电电流2000~3000A。无功、负序、谐波的存在是从三相电力系统取电的电气化铁路单相交——直系统所固有的三大技术问题。日本的研究和应用较为全面，如可调无功补偿及滤波，三相——单相对称变换系统。2002年还投运了基于现代电力电子技术的电压波动补偿装置（Railway Static Power Conditioner，简记RPC）。此外，在高速铁路的运营和管理方面，日本新干线也走在了世界的前列，成功经验值得我国学习和借鉴。

4.3 法国[7]

法国TGV高速铁路在东南线第一次采用AT供电方式，运行速度为270km/h，而后大西洋高速线、北方高速线等高速铁路均采用AT供电方式，运行速度均为300km/h。AT变电所间平均距离为90km 左右，AT主变压器二次侧绕组中点引出并接地（钢轨），这样可不必在变电所馈线上安装AT，简化了变电所的接线。为了限制电铁对电力系统的负序影响，法国采取了如下措施：

（1）牵引变电所由225kV供电，以确保变电所与系统联点有足够的短路容量；

（2）所有牵引变电所通过相序轮换接入电力系统；

（3）在电力系统薄弱、大密度行车时，单相负荷对系统影响可能超标的牵引变电所，变电所按可以单相与“V”接相互转换设计；

（4）电网短路容量不足的地区，牵引变电所设置补偿装置。

法国高铁牵引供电系统的特点是设计简化、投资费用较低，我国京津城际客运专线就借鉴了法国模式，实现了最高运行速度350km/h。

4.4 西班牙[8]

西班牙电气化铁路牵引供电系统设计中力求尽量简单，牵引变电所的高压输电线路较短，除必要的预留外，变电所的结构简化，接触网结构也采取轻量化，最终确定了带回流线的直接供电方式，主变压器采用单相接线，因为沿线有较密集的国家高压电网，这就为直接供电方式提供了很好的外部电源条件。马德里一塞维利亚高速铁路采用了Re250型接触网，通过车站和变电所附近的隔离开关实现并联供电。由于上下行负荷随坡度和加减速度频度的不同而有很大差别，并联运行不仅使牵引网电能损耗和压降达到最小，并能充分利用接触网的热容量。由于西班牙AVE型列车采用了交一直一交传动方式，采用0.98的平均功率因数可得出28km的最大供电臂长度。由于牵引变压器采用单相接线，必然会对电力系统造成一定的不平衡影响。西班牙规定电压不平衡度长期不大于1.5%，短时不超过2%。

4.5 韩国【9】

韩国京釜高速铁路全长412km，设计最高速度为350公里/小时，运营的最高速度为300公里/小时。牵引供电系统采用AT供电方式，设有牵引变电所、自藕所、开闭所和分区所，各所均与电力配电所合建，不设独立的所用变压器。全线共设有9个牵引变电所，牵引变电所、分区所、AT所均设AT，AT变间距8~10km。变电所实行牵引供电与电力供电合建形式，设三绕组变压器，变压器安装容量为2x(120+4)MVA，近期单台运行，100%备用，在相邻所故障解列情况下，可实现两台主变压器的并联运行。牵引变电所预留位置，远期可增设第三台主变压器。牵引变电所采用154KV两路电源进线，牵引变压器容量为120MVA，Scott。接线，高压进线及馈线侧154kV和55kV开关设备均采用室外高压组合电器(GIS)设备，采用无人值班方式。

4.6 本章小结

本章介绍了国外一些发达国家的牵引供电方式，并总结了一些值得我国借鉴之处。德国高速线牵引变电所与配电所规格一致，两台变压器双边供电，值得作为我国远期规划的研究方向；日本采用的AT供电方式具有一定的局限性，但其对于高速铁路的运营管理方式值得学习；法国采用高电压供电并通过变电所相序轮换接入系统等方式来抑制负序影响，设计简单，投资低；西班牙牵引供电系统较为简答，密集的国家电网线为其直接供电方式带来方便；韩国牵引变电所采用无人值班模式是未来我国研究的重要方向。

5 总结与展望

5.1 总结

铁路运输量与列车运行速度的不断上升，线路建设逐步延生至中小城市，对铁路牵引供电系统也提出更高要求。【1】如何让铁路牵引供电系统达到一个更高的要求已经成为了研究的热点问题。研究的方向涉及很多方面，比如：耐磨性能更强，导电能力更好的接触线和受电弓材料，减少受电弓的频繁的更换；变电所接线更为简单，使用变压器台数更少，电分段、电分相更少的供电方式；同相供电系统中的无缘对称补偿技术和基于有源滤波器的平衡变换技术。

4.2 展望

目前，全球许多国家都在研究开发无线电力传输技术，探索无线电力传输系统在不同领域的应用，致力于将其实用化。【12】无线电力传输技术作为新兴的科技产物，慢慢地融入了人类生产生活的各个领域。在铁道牵引供电系统中，无线电力传输技术具有很有的潜力。其物理结构的非接触性可以让高铁牵引供电系统的很多问题迎刃而解，如：接触线与受电弓的接触问题，由摩擦带来的损耗问题，受电弓经常更换的成本问题等等。因此，无线电力传输技术是很有前景的新技术，将会给高

速铁路牵引供电技术带来一次全新的开始。

参考文献：

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[12] 古丽萍.令人期待的无线电力传输及其发展.CHINA RADIO.2012.1:1.

电力牵引传动..

电力牵引传动与控制第一章电力牵引传动与控制系统概述一、系统组成与功用 1.①内燃机车电力传动与控制系统组成 ②电力机车电力传动与控制系统组成 2.机车理想牵引特性曲线图1.2 牛马特性理想特性要求：机车在运行时能经常利用其动力装置的额定功率.即：F·V=3.6η·N=const.

3.电传动装置的功用？图1.3 柴油机功率特性和扭矩特性 ①充分利用和发挥机车动力装置的功率； ②扩大机车牵引力F与速度V的调节范围； ③提高机车过载能力，解决列车起动问题； ④改善机车牵引控制性能。 Why要电传动：柴油机通过机械直接传动不能适应机车起动、过载、恒功等要求二、系统分类 1.直-直电力传动系统内燃或电力机车采用直流牵引发电机或直流电网直接向数台直流牵引电动机供电的传动方式。特点： ①调速性能优良，系统简洁。 ②直流牵引电机造价较高，但可靠性、维护性相对较差。 ③受直流电机换向条件和机车限界、轴重等限制，主发电机单机功率受到限制。一般在2200KW以下。 ④车型：早期DF,DF2,DF3,ND1,ND2等

2.交-直电力传动系统内燃或电力机车采用交流牵引发电机或单相交流网及变压器，通过整流器向数台直流牵引电动机供电的传动方式。特点： ①采用三相交流同步发电机，结构简单，可靠性高，重量轻，造价较低。 ②适用于大功率机车。 ③车型：DF4，DF5，DF7，DF11，ND4，ND5，SS3-SS9等。 3.交-直-交电力传动系统内燃或电力机车采用交流牵引发电机或单相交流电网及变压器，经整流器将交流电变换成直流，再通过逆变器将直流电变换成频率和幅值按列车运行控制要求变化的交流电，向数台交流牵引电动机供电的传动方式。特点： ①采用交流牵引电机，彻底克服了直-直系统的不足，重量轻，造价低，可靠性及维修性好 ②良好的粘着性能 ③适用于大功率 ④控制系统复杂 ⑤车型：DF4DAC,NJ1; DJ,DJ2,DJJ1,DJ4; HX、CRH系列等三、发展历史与现状 1.大功率（内然）机车电力传动与液力传动两种主要传动方式的演变与发展主要趋势：电力传动 2.电力传动形式的发展：直-直→交-直→交-直-交发展趋势：大功率、电力牵引、交流传动

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组成由于电力机车本身不带原动机，需要靠外部电力系统经过牵引供电装置供给其电能，故电气化铁路是由电力机车和牵引供电系统组成的。牵引供电系统主要由牵引变电所和接触网两部分组成，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，由司机控制其升降。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，经供电装置供给牵引电动机，牵引电动机通过传动机构使电力机车运行。（二）组成部分电力机车由机械部分(包括车体和转向架)、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结构，电力机车大部分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成机械能，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。电气部分包括机车主电路、辅助电路和控制电路形成的全部电气设备，在机车上占的比重最大，除安装在转向架中的牵引电机之外，其余均安装在车顶、车内、车下和司机室内。空气管路系统主要执行机车空气制动功能，由空气压缩机、气阀柜、制动机和管路等组成（三）分类干线电力牵引中，按照供电电流制分为：直流制电力机车和交流制电力机车和多流制电力机车。交流机车又分为单相低频电力机车(25Hz或16 2/3Hz)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—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三相交流电变换为（或55）kV单相电，然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完成。电力系统的三相交流电改变为单相，是通过牵引变压器的电气接线

高速铁路牵引供电方式

高速铁路牵引供电方式 1.直接供电方式电方式是指牵引变电所通过接触网直接向动车组供电，回流经钢轨及大地直接返回牵引变电所。这种供电方式的电路构成简单、设备少，施工及运营维修都较方便，造价也低。但由于接触网在空中产生的强大磁场得不到平衡，对邻近的广播、通信干扰较大，因此一般不采用。 2.BT供电方式 BT供电方式就是在牵引供电系统中加装吸流变压器（3～4 km安装一台）和回流线。这种供电方式由于在接触网同高度的外侧增设了一条回流线，回流线上的电流与接触网上的电流方向相反，因此大大减轻了接触网对邻近通信线路的干扰。采用BT供电方式的电路是由牵引变电所、接触悬挂、回流线、轨道及吸上线等组成。牵引变电所作为电源向接触网供电；动车组列车运行于接触网与轨道之间；吸流变压器的原边串接在接触网中，副边串接在回流线中。吸流变压器是变比为1∶1的特殊变压器。它使流过原、副边线圈的电流相等，即接触网上的电流和回流线上的电流相等。因此，可以说是吸流变压器把经钢轨、大地回路返回变电所的电流吸引到回流线上，经回流线返回牵引变电所。这样，回流线上的电流与接触网上的电流大小基本相等、方向相反，故能抵消接触网产生的电磁场，从而起到防干扰作用。理论上的理想情况是这样的，但实际上由于吸流变压器线圈中总需要励磁电流，经回流线的电流总小于接触网上的电流，因此不能完全抵消接触网对通信线路电磁感应的影响。另外，当机车位于吸流变压器附近时，回流还是从轨道中流过一段距离，至吸上线处才流向回流线，该段回流线上的电流会小于接触网上的电流，这种情况称为半段效应。此外，吸流变压器的原边线圈串接在接触网中，所以在每个吸流变压器安装处，接触网必须安装电分段，这样就增加了接触网的维修工作量和事故率。当高速大功率机车通过该电分段时会产生很大的电弧，极易烧损机车受电弓和接触线。BT供电方式的牵引网阻抗较大，造成较大的电压

铁道牵引供电系统综述(1)

高速铁路引供电系统综述张膑侨陈文卿黄福万黄业帆谢卓林（桂林电子科技大学机电工程学院·广西桂林 541004）摘要：探讨我国高速铁路的牵引供电系统的原理。首先介绍我国高速铁路牵引供电系统的发展历程。然后从供电方式、变压器、牵引变电所以及保护装置4个方面介绍我国高速铁路牵引供电系统现状，接着介绍国外高速铁路牵引供电系统的现状并指出可借鉴之处，最后展望我国高速铁路牵引供电系统的未来发展方向。关键词：中国高铁；牵引供电系统；发展历程；现状 Abstract: The principle of traction power supply system of the railway.At first introducing the traction power supply system’s development path. And then making an introduction of traction power supply system’s advantages and disadvantages from Power supply,transformer,Traction S ubstation and protective device. Then introducing the current situation of foreign high-speed railway traction power supply system and pointing out the advantages which we can learn from.The last having a outlook of high-speed railway traction power supply the future direction of the system. Key words: China Railway; traction power supply system; development path; status quo. 1 引言近年来，我国的高速铁路交通建设发展迅猛，取得了一次又一次骄人的成绩。随着我国高速铁路网的逐渐密集，铁道交通相对低廉的价格，速度的提升以及铁路硬件设施的逐渐完善和服务水平的逐渐提高，铁路渐渐成为了我国人们出行的重要工具之一。铁道交通快速发展，给我国人们的生产生活带来了极大的便利，从而促进了地区之间的经济快速发展，文化的交流与传播。同时，作为列车运行能量来源的牵引供电系统，成为了行业研究课题的热点，并在同相供电、牵引变压器的研究中取得丰硕成果。【1】本文将通过供电方式、变压器、牵引变电所以及保护装置4个方面介绍我国高速铁路的详细情况，然后通过与国外一些国家高速铁路的牵引供电系统做出对比并指出我国高速铁路牵引系统的优点与不足，最后展望我国高速铁路牵引系统的发展方向。 2 牵引供电系统发展历程牵引供电系统是电力机车的能源系统，主要由牵引变电所和牵引网组成。牵引变压器作为变电所中的核心元件，其作用是将电力系统提供的电能转换并送至牵引网。同时，牵引网电压水平直接受牵引网供电方式影响。因此，本节主要从牵引变压器、牵引网供电方式两个方面依次介绍牵引供

铁路牵引网的供电方式与接触网结构

铁路牵引网的供电方式与接触网结构 1 牵引网的供电方式铁路牵引供电系统的主要功能是将地方电力系统的电能引入牵引变电所，通过牵引变电所和接触网等，向电力机车提供持续电能。牵引网主要由馈电线、接触网、钢轨、回流线组成。馈电线(Feeder)是指从牵引变电所母线连接出来连接到接触网之间的传输导线。接触网(Catenary)悬挂在铁道钢轨线正上方，对地标称电压27.5kV，是沿电气化铁路架空敷设的供电网，通过受电弓向电力机车或动车组提供电能。接触网主要由承力索、吊弦、接触线组成，接触线与路轨轨面的高度通常为 6.5m。牵引网供电方式主要有：直接供电方式、BT供电方式、AT供电方式、CC供电方式。目前我国高速铁路和客运专线普遍采用带回流线的AT 供电方式。 1.1 AT供电方式 AT(Auto-Transformer)供电方式的即自耦变压器供电方式，AT 供电方式具有更好的防干扰效果和更大的牵引能力，目前我国高速铁路和载重铁路基本使用AT 供电模式，牵引变电所的进线电源为交流110kv或220 kV，出线电压为交流2×27.5 kV。牵引变电所主变压器输出二次侧分别接于牵引馈线(T)相和(F)相，每隔10~15km 设立一个自耦变压器所，并联接入牵引网中，变压器的首端和尾端与接触网的(T)相和(F)相相连，绕组的中点与钢轨相连接。接触网和正馈线中的电流大小相等，方向相反，且电流大小仅为电力机车电力的一半，减少了电弧对接触网烧伤和受电弓滑板等问题，对邻近通信线路的干扰大大降低。与其它供电方式相比，线路上的电压降可以减少一半，因此供电臂可延长一倍，达到50km—60km。采用AT 供电方式无需加强绝缘就能使供电回路的电压提高一倍，在AT 区段电力机车是由前后两个AT 所同时并联供电，因此适宜与高速铁路和重载铁路等大负载电流运行。图1 A T供电方式 2 接触网结构高速铁路接触网功能是从牵引变电所引入电能，并将电能输送到沿铁路钢轨运行的电力机车的受电弓上。接触网主要包括支柱和导线，导线包括传输线(T 线)、承力索、正馈线(F

铁路牵引供电系统实习总结

天津铁道职业技术学院毕业环节总结电气化铁道技术专业毕业总结系部铁道动力系班级电气化铁道技术1207班姓名魏子涵完成日期 2015年5月31日

电气化铁道技术毕业实习总结魏子涵时间就像白驹过隙一样，很快的三年的大学生活就要落幕，这三年的学习生活充满的各种滋味，有欢笑有汗水，生活就是这样，每一段时间都有不一样的事情发生，这三年是十分充实的，也是这三年的时间，促使我从一个学生不断的转变，让我不断的在探索中融入这个社会。大学生活即将结束时，感谢学校和单位给我们提供一个实习机会，让我在实践中更好地掌握从书本中学习的专业知识感受企业和社会文化，帮助我在将来的工作中更好地适应和发挥。一、实习概况（一）实习时间 2014年12月1日—15年5月31日（二）实习地点兰州铁路局兰州供电段（三）实习基本内容：在兰州供电段实习期间，主要学习供电段日常安全及工作是注意事项和铁路牵引变电所一、二次设备的绝缘测试以及接触网的维护与检修。二、实习具体过程（一）接触网部分 1.接触网工作基本知识的学习通过对铁路安全文件的学习，我了解到接触网工必须实行安全等级制度, 经过考试评定安全等级, 取得安全合格证之后, 方准参加接触网的运行和检修工作。接触网工分工较细, 同为接触网工岗位, 根据工作性质、安全等级的不同, 分为工作票填发人、工作领导人、监护( 工作监护、验电接地监护) 人、操作人、要令人、车梯负责人、防护人等。工作职责也相应分为接触网工作票签发人工作职责、接触网工作领导人工作职责和作业组成员(包括监护、操作、要令、防护、车梯负责人等; 工作票签发人可以是作业组成员参加作业, 但必须履行作业组成员的工作职责) 工作职责。 2 .接触网日常工作在师傅的指导下，我们学习了：

牵引供电系统简介.

牵引供电系统简介（丁为民）一、系统功能牵引供电系统的主要功能是：将地方电力系统的电源（交流电气化铁路： AC110 kV或AC220kV ，城市轨道交通：中心变电所AC220kV 或AC110kV →AC35 kV 环网）引入牵引供电系统的牵引变电所，通过牵引变压器变压为适合电力机车运行的电压制式（交流电气化铁路：AC25kV 或AC2×25kV ，城市轨道交通：DC750V 、DC1500V 或DC3000V ），向电力机车提供连续电能。电力牵引负荷为一级负荷，引入牵引变电所的外部电源应为两回独力可靠的电源，并互为热备用，能够实现自动切换。交流电气化铁路及城市轨道交通牵引供电系统简图分别如图1.1和图1.2所示。图1.1 交流电气化铁路牵引供电系统

图1.2 城市轨道交通牵引供电系统二、牵引网供电方式 1. 交流电气化铁路交流电气化铁路牵引网供电方式大体上可分为三种：直接供电方式（包括带回流线的直接供电方式）、BT 供电方式和AT 供电方式。（1）直接供电方式直接供电方式又可分为不带回流线直接供电方式(图2.1 和带回流线的直接供电方式(图2.2 两种。图2.1 不带回流线的直接供电方式

图2.2 带回流线的直接供电方式不带回流线的直接供电方式在我国早期的电气化铁路中采用，机车电流完全通过钢轨和大地流回牵引变电所，牵引网本身不具备防干扰功能。在接地方面，每根支柱需单独接地（设接地极或通过火花间隙），或者通过架空地线实现集中接地（架空地线不与信号扼流圈中性点连接）。带回流线的直接供电方式，机车电流一部分通过钢轨和大地流回牵引变电所（约70%），其余通过回流线流回牵引变电所（约30%）。由于流经接触网的电流和流经回流线的电流虽然大小不等，单方向相反，且安装高度比较接近，两者对铁路沿线通讯设施的电磁干扰影响趋于抵消，因此牵引网本身具备防干扰功能。在接地方面，接触网支柱通过回流线实现集中接地，回流线每隔一个闭塞分区通过吸上线（铝芯或铜芯电缆，常用VLV-70和2xVLV-150）与信号扼流圈中性点连接（吸上线间距3～4km ）。（2） BT 供电方式 BT （Boost Transformer）供电方式又称吸流变压器供电方式，也是在我国早期电气化铁路中有采用，其主要目的是为了提高牵引网防干扰能力，但随着通讯线路电缆化和光缆化，防干扰矛盾越来越不突出，其生命力也已大大降低，该种供电

高速铁路牵引供电系统组成

高速铁路牵引供电系统组成 SANY标准化小组 #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#

第一节高速铁路牵引供电系统电气化铁路的组成由于电力机车本身不带原动机，需要靠外部电力系统经过牵引供电装置供给其电能，故电气化铁路是由电力机车和牵引供电系统组成的。牵引供电系统主要由牵引变电所和接触网两部分组成，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，由司机控制其升降。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，经供电装置供给牵引电动机，牵引电动机通过传动机构使电力机车运行。（二）组成部分电力机车由机械部分(包括车体和转向架)、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结构，电力机车大部分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成机械能，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。电气部分包括机车主电路、辅助电路和控制电路形成的全部电气设备，在机车上占的比重最大，除安装在转向架中的牵引电机之外，其余均安装在车顶、车内、车下和司机室内。空气管路系统主要执行机车空气制动功能，由空气压缩机、气阀柜、制动机和管路等组成（三）分类干线电力牵引中，按照供电电流制分为：直流制电力机车和交流制电力机车和多流制电力机车。交流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—直—交传动电力机车。二、牵引变电所

地铁和电气化铁路的牵引供电系统对比分析

地铁和电气化铁路的牵引供电系统有很大区别下面就通过对电气化铁道与城轨交通供电方式比较分析来进一步说明两者供电方式的异同。以帮助人们进一步了解。 1铁路牵引供电系统的供电方式 1.1 直接供电方式电气化铁路采用工频单相交流电力牵引制，单相交流负荷在接触网周围空间产生交变电磁场，从而对附近通信设施和无线电装置产生一定的电磁干扰。我国早期电气化铁路（如宝成线、阳安线）建设时，处于山区，地方通信技术不发达，铁路通信采用高屏蔽性能的同轴电缆，接触网产生的电磁干扰影响极小，不用采取特殊防护措施，因此上述单边供电方式亦称为直接供电方式（简称TR供电方式）。随着电气化铁路向平原和大城市发展，电磁干扰矛盾日显突出，于是在接触网供电方式上采取不同的防护措施，便产生不同的供电方式。目前有所谓的BT、AT和DN供电方式。从以下的介绍中可以看出这些供电方式有一个共同特点，即在接触网支柱田野侧，与接触悬挂同等高度处都挂有一条附加导线。电力牵引时，附加导线中通过的电流与接触网中通过的牵引电流，理论上讲（或理想中）大小相等、方向相反，从而两者产生的电磁干扰相互抵消。但实际上是做不到的，所以不同的供电方式有不同的防护效果。如图所示；直接供电方式 1.2 吸流变压器（BT）供电方式这种供电方式，在接触网上每隔一段距离装一台吸流变压器（变比为1:1），其原边串入接触网，次边串入回流线（简称NF线，架在接触网支柱田野侧，与接触悬挂等高），每两台吸流变压器之间有一根吸上线，将回流线与钢轨连接，其作用是将钢轨中的回流“吸上”去，经回流线返回牵引变电所，起到防干扰效果。由于大地回流及所谓的“半段效应”，BT供电方式的防护效果并不理想，加之“吸——回”装置造成接触网结构复杂，机车受流条件恶化，近年来已很少采用。如图所示吸流变压器（BT）供电方式

哈大电气化铁路牵引供电系统情况介绍

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哈大电气化铁路牵引供电系统情况介绍哈大铁路为中国铁路网中一条重要干线，贯穿哈尔滨、长春、沈阳、大连四大枢纽，始建于1898年，为双线铁路，线路全长946.5公里。在东北乃至全国铁路运输中具有十分重要的地位。国家计委于1990年12月31日批准对哈大铁路进行电气化技术改造。2001年8月18日开通沈阳至哈尔滨段，11月30日开通沈阳至大连段，既全线开通运行。哈大电气化铁路是我国首次系统引进具有国际先进水平的德国技术、设备和管理模式，其牵引供电系统适应200km/h高速铁路。牵引供电系统新建牵引变电所17座，架设接触网3314条公里，RTU135个，隔离开关900余台，远动控制系统设置1个主控中心和4个分控中心，设置抢修基地4个，引进接触网动态检测车1辆。开通之初成立了哈尔滨、长春、沈阳、大连4个供电中心，随着铁路改革的深入，维修体制也几经变化，现全线由沈哈两局的沈阳、长春、哈尔滨供电段担负运营管理工作。哈大电气化工程系统引进规模大，设备技术水平新，建设速度快，自全线开通至今，系统设备性能稳定，总体质量优良，达到了项目引进的预期目的。现全面介绍如下：一、哈大牵引供电系统特点（一）供电方式 1、全线采用220/27.5kv单相变压器供电，牵引变压器利用率高，变电所接线简洁，接触网电分相数目少，适应高速、繁忙区段。两路进线电源，设有跨桥连接，两台主变压器互为备用。 2、采用带回流线上下行全并联直接供电方式。上下行正线的接触网在车站通过一个带短路报警互感器的柱上开关进行并联。为了改善接触网的电传输特性，沿正线贯通架设加强线和回流线，每隔1500米加强线和回流线进行一次电连接，可每隔300米上下行的回流线并联一次，以明显降低接触网阻抗值和电压降，从而加大变电所的间距，减少牵引变电所的数量，节省了工程投资，降低了运营成本。

高速铁路牵引供电系统组成

高速铁路牵引供电系统电气化铁路的组成由于电力机车本身不带原动机，需要靠外部电力系统经过牵引供电装置供给其电能，故电气化铁路是由电力机车和牵引供电系统组成的。牵引供电系统主要由牵引变电所和接触网两部分组成，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，由司机控制其升降。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，经供电装置供给牵引电动机，牵引电动机通过传动机构使电力机车运行。（二）组成部分电力机车由机械部分(包括车体和转向架)、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结构，电力机车大部分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成机械能，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。电气部分包括机车主电路、辅助电路和控制电路形成的全部电气设备，在机车上占的比重最大，除安装在转向架中的牵引电机之外，其余均安装在车顶、车内、车下和司机室内。空气管路系统主要执行机车空气制动功能，由空气压缩机、气阀柜、制动机和管路等组成（三）分类干线电力牵引中，按照供电电流制分为：直流制电力机车和交流制电力机车和多流制电力机车。交流机车又分为单相低频电力机车(25Hz或16 2/3Hz)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—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三相交流电变换为（或55）kV单相电，然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完

铁道牵引供电系统综述

高速铁路引供电系统综述膑侨文卿黄福万黄业帆卓林（电子科技大学机电工程学院·广西541004）摘要：探讨我国高速铁路的牵引供电系统的原理。首先介绍我国高速铁路牵引供电系统的发展历程。然后从供电式、变压器、牵引变电所以及保护装置4个面介绍我国高速铁路牵引供电系统现状，接着介绍国外高速铁路牵引供电系统的现状并指出可借鉴之处，最后展望我国高速铁路牵引供电系统的未来发展向。关键词：中国高铁；牵引供电系统；发展历程；现状 Abstract: The principle of traction power supply system of the railway.At first introducing the traction power supply system’s development path. And then making an introduction of traction power supply system’s advantages and disadvantages from Power supply,transformer,Traction Substation and protective device. Then introducing the current situation of foreign high-speed railway traction power supply system and pointing out the advantages which we can learn from.The last having a outlook of high-speed railway traction power supply the future direction of the system. Key words: China Railway; traction power supply system; development path; status quo. 1 引言近年来，我国的高速铁路交通建设发展迅猛，取得了一次又一次骄人的成绩。随着我国高速铁路网的逐渐密集，铁道交通相对低廉的价格，速度的提升以及铁路硬件设施的逐渐完善和服务水平的逐渐提高，铁路渐渐成为了我国人们出行的重要工具之一。铁道交通快速发展，给我国人们的生产生活带来了极大的便利，从而促进了地区之间的经济快速发展，文化的交流与传播。同时，作为列车运行能量来源的牵引供电系统，成为了行业研究课题的热点，并在同相供电、牵引变压器的研究中取得丰硕成果。【1】本文将通过供电式、变压器、牵引变电所以及保护装置4个面介绍我国高速铁路的详细情况，然后通过与国外一些高速铁路的牵引供电系统做出对比并指出我国高速铁路牵引系统的优点与不足，最后展望我国高速铁路牵引系统的发展向。 2 牵引供电系统发展历程牵引供电系统是电力机车的能源系统，主要由牵引变电所和牵引网组成。牵引变压器作为变电所中的核心元件，其作用是将电力系统提供的电能转换并送至牵引网。同时，牵引网电压水平直接受牵引网供电式影响。因此，本节主要从牵引变压器、牵引网供电式两个面依次介绍牵引供电系统

高速铁路牵引供电系统

高速铁路牵引供电系统 1.牵引变电所牵引变电所是电气化铁路的心脏，其作用是将110 kV（220 kV）三相交流电变换成27.5 kV（或55 kV）单相工频交流电，并供给电力牵引网和电力机车。此外，有少数牵引变电所还需担负10 kV动力负荷。所以，牵引变电所具有3个主要功能：接受三相电能，降压分配电能，减相以单相馈出供给牵引网。 2.分区亭在电气化铁路上，为了提高运行的可靠性，增加供电工作的灵活性，在相邻变电所供电的相邻两供电分区的分界处常用分相绝缘器断开，若在断开处设置开关设备和相应的配电装置，则组成分区亭。在复线电气化区段，分区亭的主要功能如下：（1）使同一供电臂上的上、下行接触网并联工作或单独工作。当并联工作时，分区亭内的断路器闭合以提高接触网的末端电压；当单独工作时，断路器打开。（2）当同一供电臂上的上、下行接触网（并联工作）发生短路事故时，由牵引变电所相应的馈线断路器和分区亭中的断路器配合动作，切除事故区段，缩小事故范围；非事故区段仍可正常供电。（3）当某牵引变电所全所停电时，可闭合分区亭中的越区隔离开关，由相邻牵引变电所向停电牵引变电所进行越区供电。总之，分区亭的作用是：对单线牵引网，使两相邻供电臂单独工作或实现越区供电；对双线牵引网，使上、下行接触网并联，提高末端电压，缩小事故范围和实行必要时的越区供电。 3.开闭所当远离牵引变电所的枢纽站、电力机务段等大宗负荷需要多条馈电线向这些接触网分组供电时，一般采用建立开闭所的办法来解决。开闭所是指不进行电压变换而用开关设备实现电路开闭的配电所。开闭所一般有两条进线，然后多路馈

出向枢纽站场接触网各分段供电，进线和出线均经过断路器，以实现接触网各分段停、供电的灵活运行，又由于断路器对接触网短路故障进行保护，从而可以缩小事故停电范围。开闭所的作用是增加馈线数目，将主线接触网与分支接触网分开，缩小事故范围，提高供电可靠性，保证枢纽站、站场装卸作业和接触网分组检修的灵活性和安全性；降低牵引变电所的复杂程度，还可实现上、下行扭接，保证在事故情况下供电，正常情况下扭接有利于改善牵引网电压水平，降低电能损失。

电气化铁路供电系统

电气化铁路供电系统一、电气化铁路的供电及牵引供电的定义电气化铁路的供电系统是由发电厂集中提供电能，经变电站，通过高压输电线（110kV）传输给牵引变电所，转变成电压27.5kV或55kV送到接触网上，供给沿线运行的电力机车。所谓牵引供电是指电力系统从铁路牵引变电所开始，向牵引接触网的供电。二、牵引供电设备应满足的要求随着电气化铁路的快速发展，《技规》对牵引供电设备提出了更高的要求： 1.应保证不间断行车可靠供电，牵引供电设备能力应与线路运输能力匹配，并留有余地； 2.为了满足规定的列车重量、密度和速度的要求，接触网最高工作电压为27.5kV，瞬时最大值为29kV；最低工作电压为20kV，非正常情况下不得低于19kV； 3.牵引变电所需具备双电源、双回路受电； 4.双线电气化区段应具备反方向行车条件； 5.接触网的分段应检修方便和缩小故障停电范围，枢纽及较大区段站应设开闭所，枢纽及较大区段站的负荷开关和电动隔离开关应纳入远动控制。三、接触网导线在最大弛度时距钢轨顶面应保持的高度接触网导线在最大弛度，至钢轨顶面的高度不超过6500mm，在区间和中间站不少于5700mm（旧线改造不少于5330mm）。在编组站、区段站和个别较大的中间站站场不少于6200mm，客运专线为5300～5500mm，站场与区间宜取一致。四、电力线路与铁路交叉时应保持的高度电力线路跨越非电力牵引区段铁路时，其导线最大弛度至钢轨顶面的距离： 1.500kV线路，不少于14000mm； 2.330kV线路，不少于9500mm； 3.220kV线路，不少于8500mm； 4.110kV及其以下线路，不少于7500mm。五、电杆至线路中心的距离的规定电力线路与铁路交叉或平行时，电杆内缘至线路中心的水平距离： 1.380V及其以下低压线路，新线不少于3000mm，既有线路不少于

牵引供电系统对铁路信号系统的电磁干扰分析

牵引供电系统对铁路信号系统的电磁干扰分析摘要：随着信息技术在当今社会的不断发展，大量高科技信息产品和技术已被广泛应用于铁路信号系统，在保证铁路信号系统健康高速运转，满足人们日常列车出行方面发挥着重要作用。铁路信号设备的组成异常复杂，涉及大量的电子元件，且信号系统在运行过程中极易受到牵引供电系统的电磁干扰。铁路信号系统的抗干扰研究受到越来越多人的关注与重视，有效避免电磁干扰对铁路信号造成的影响，需要结合信号系统的构成，充分挖掘供电系统产生干扰信号的原因，并结合信号系统出现的各种实际故障，优化和调整现有的抗干扰措施，力求进一步增强牵引供电系统的抗干扰能力。关键词：牵引供电系统；铁路信号系统；电磁干扰引言所谓的电磁干扰其实就是在平时的工作当中发生的一种对设备的性能产生限制的电磁干扰情况，其主要有传导以及辐射这两种干扰方式。在网络干扰的过程中，传导干扰所凭借的便是导电介质，这也是这种干扰方式的基础。由此可见，这种方式的电磁干扰途径是非常有限的，其只可以利用电路展开传播。不过，传导干扰的形式在平时的牵引供电系统中算是经常出现的。因此，相关人员便只有通过电磁补偿这种方法，尽量使电磁信号可以在一段时间中保持平衡的状态，这种方法虽然有一些效果，不过却无法彻底避免传导干扰。因为辐射干扰这种形式对于信号有着不小的影响，不仅如此，其还能在不少的机电设备的内部产生感应电流，这对于设备的运行状态造成了很大的影响。 1牵引供电系统对铁路信号系统的干扰形式 1.1电磁感应与辐射干扰当电力机车从线路通过时，牵引电流流经接触网，由于此时的牵引电流是工频单向交流电，会使接触网周围产生交变电磁场，以辐射或耦合的形式使周围通信线路产生电磁交链，导致通信线路产生沿着导线纵方向的电磁电动势。若通信线路与接触网距离较近，纵电动势会对信号产生干扰，甚至引发各种危险事故。一般情况下，电磁感应在距离传输通道100 m左右时，便会对通信线路产生影响。牵引电流会随着时间的变化而产生波动，除在通信线路中产生纵电动势外，还会在整流电流的过程中出现大量高次谐波，产生谐波感应电压，即通常所说的杂音，并且随着牵引电流的增大，纵向电动势和杂音电压也会随之增大，进而影响到铁路信号系统的正常运转。 1.2电流回流时引起的传导性干扰铁路信号系统是利用扼流变压器将牵引回流与轨道电路系统沟通，实现信号的高效传输。然而，在实际运行过程中，牵引电流流经与两根钢轨相连的两个牵引线圈时的电流并不相等，且扼流变压器难以对这种不平衡电流进行及时调节，进而由于电流的不平衡产生电磁干扰和杂音干扰，影响通信线路的信号传输质量。此外，两根钢轨内的不平衡电流如果瞬间增大，超出正常范围，或由于接触网放电、扼流变压器设计容量较小以及回流径路设计不合理等原因引起总牵引回流超标，会导致钢轨连接的各种设备因电流过大烧毁损坏，给企业造成巨大的经济损失。 1.3电力机车的感应性干扰流经钢轨的电流的大小随着电力机车的位置和电力机车用电量的变化而不断改变。电力机车在正常运行时，各轨道电路区段的工作电流不会发生变化，但随

高速铁路牵引供电系统(组成)

第一节高速铁路牵引供电系统电气化铁路得组成由于电力机车本身不带原动机,需要靠外部电力系统经过牵引供电装置供给其电能,故电气化铁路就是由电力机车与牵引供电系统组成得。牵引供电系统主要由牵引变电所与接触网两部分组成,所以人们又称电力机车、牵引变电所与接触网为电气化铁道得三大元件。一、电力机车（一）工作原理电力机车靠其顶部升起得受电弓与接触网接触获取电能。电力机车顶部都有受电弓,由司机控制其升降。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,经供电装置供给牵引电动机,牵引电动机通过传动机构使电力机车运行。（二）组成部分电力机车由机械部分(包括车体与转向架)、电气部分与空气管路系统构成。车体就是电力机车得骨架,就是由钢板与压型梁组焊成得复杂得空间结构,电力机车大部分机械及电气设备都安装在车体内,它也就是机车乘务员得工作场所。转向架就是由牵引电机把电能转变成机械能,便电力机车沿轨道走行得机械装置。它得上部支持着车体,它得下部轮对与铁路轨道接触。电气部分包括机车主电路、辅助电路与控制电路形成得全部电气设备,在机车上占得比重最大,除安装在转向架中得牵引电机之外,其余均安装在车顶、车内、车下与司机室内。空气管路系统主要执行机车空气制动功能,由空气压缩机、气阀柜、制动机与管路等组成（三）分类干线电力牵引中,按照供电电流制分为:直流制电力机车与交流制电力机车与多流制电力机车。交流机车又分为单相低频电力机车(25Hz或16 2/3Hz)与单相工频(50Hz)电力机车。单相工频电力机车,又可分为交--直传动电力机车与交—直—交传动电力机车。二、牵引变电所牵引变电所得主要任务就是将电力系统输送来得110kV三相交流电变换为27、5(或55)KV单相电,然后以单相供电方式经馈电线送至接触网上,电压变化由

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牵引供电系统说起电气化铁路，大家可能首先想到的就是线路两旁一根根的线杆和列车头顶密如蛛网的电线吧。没错电气化铁路与普通铁路最明显的不同在于，它除了地上一条线（轨道）、还有天上一张网（接触网），是一种立体化的线路。电力机车所需的电能来自发电厂由输电线路、变电装置、牵引用电网络、回流电路等组成的供用电系统供应。世界各国采用的供电制式各不相同，我国的电气化铁路选择了25千伏单相工频（50赫兹）交流供电制式。这种供电制式与工业生产所使用电流频率简称工频相同能使牵引动力获得最佳效果。从天上到下，一套复杂完整的大系统为电气化列车的运行提供了保证。 1电气化铁路的心脏——牵引变电所牵引变电所是牵引供电系统的心脏，它的主要任务是将国家电力系统送来的三相高压电变换成适合电力机车使用的单相交流电。牵引变电所从国家电网引入220千伏或110千伏三相交流电将三相电转换为适合电气列车使用的单相交流27.5千伏电源并送上接触网。除此而外，它还起着供电保护、测量、控制电气设备提高供电质量，降低电力牵引负荷对公共电网影响的作用。为确保牵引供电万无一失，牵引供电系统都采用“双备份”模式，两套设备通过切换装置可以互为备用并随时处于“战备”状态，以备不时之需。通常将变电所设备分为一次设备和二次设备，一次设备是指接触高电压的电气设备，如牵引变压器、高压断路器、高压隔离开关、高压（电压和电流）互感器、输电线路、母线、避雷器等，它们主要完成电能变换、输送、分配等功能。二次设备则主要是控制、监视、保护设备。随着科技的发展，二次设备更加的集成化和智能化，形成了牵引变电所自动化系统为牵引变电所的远动控制提供了可能。 2电气化铁路的动脉——接触网当我们乘坐在电气化铁路的旅客列车上出行时，会看到路基两旁有一根根电杆竖立着顶端安装有单臂结构装置伸向线路侧上方且悬挂有电线，并将其固定在距轨道面一定高度的地方，在股道多的车站或编组站，悬挂结构及各种线网多如蛛网。这就是电气化铁路牵引供电系统的主要供电设备——接触网。接触网是在露天设置，不但受到各种气象条件的影响，而且还受到电力机车行走时带来的动作用力，加上接触网又无法设置备用的条件，所以接触网的工作环境条件非常恶劣。为了保证电气化铁路可靠安全运营，接触网的结构必须经久

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