牵引变电分类、结构和要求

直接供电方式
牵引变电所
接触网
电力机车
直接供电方式（基本型）
钢轨
还有一种直接供电方式称为带回流线的直接
供电方式，它是在接触网支柱上架设一条与钢 轨并联的回流线，称为负馈线（NF），如下图。 利用接触网与回流线之间的互感作用，使钢轨 中的回流尽可能地由回流线流回牵引变电所， 减少了电气空间，因而能部分抵消接触网对邻 近通信线路的干扰，但其防干扰效果不及BT供 电方式。这种供电方式可在对通信线路防干扰 要求不高的区段采用，能进一步降低牵引网阻 抗，供电性能要好一些，但造价稍高。
BT供电方式（BT—回流线方式）
牵引变电所
BT
BT
电力机车 BT供电方式（BT-回流线方式）
NF 接触网
钢轨
在没有设置回流线的区段，也可以使用BT— 钢轨方式，如下图，以减少对通讯的干扰。
牵引变电所
BT
BT
接触网
电力机车 钢轨
BT供电方式（BT-钢轨方式）
3、AT供电方式
AT供电方式既能有效地减轻牵引网对通 信线路的干扰，又能适应高速、大功率电 力机车的运行。这种供电方式每隔10Km左 右在接触网与正馈线之间并联接入1台自藕 变压器，其中性点与钢轨相接。自藕变压 器将牵引网的供电电压提高1倍，而供给电 力机车的电压仍为25KV，其工作原理如下 图所示。
下面，对常用供电方式做一简单介绍。
1、直接供电方式
这是一种最简单的供电方式。在线路上，机车 供电由接触网—轨—地直接构成回路，对通信干 扰不加特殊防护措施，如下图所示。电气化铁路 最早大都采用这种供电方式。这种供电方式最简 单，投资最省，牵引网阻抗较小，能损也较低， 供电距离一般为30—40Km。电气化铁路的单相负 荷电流由接触网经钢轨流回牵引变电所。由于钢 轨与大地是不绝缘的，一部分回流由钢轨流入大 地，因此对通信线路产生感应影响，这是直接供 电方式的缺点，它一般用在铁路沿线无架空通信 线路或通信线路已改用地下屏蔽电缆的区段，必 要时，也常将通信线迁到更远处。
（二）供电方式 ：
随着交流电气化铁路的飞速发展和科学技术 的不断进步,世界各国铁路研究采用了很多种新的 牵引供电技术。 目前, 广泛采用和正在研究的有: 直接供电方式、BT（吸流变压器）供电方式、 AT（自耦变压器）供电方式和CC（同轴电力电 缆）供电方式。
交流电气化铁道对邻近通信线路的干扰主要
是由接触网与地回路对通信线的不对称引起的。 如果能实现由对称回路向电力机车供电，就可以 大大减轻对通信线路的干扰。采用BT、AT、CC 等供电方式就是为了提高供电回路的电气对称性， 其中，CC供电方式效率最高，但投资过大。目 前，电气化铁路多采用BT、AT供电方式。
带负馈线的直接供电方式
牵引变电所
NF 接触网
电力机车 钢轨
直接供电方式（带负馈线）
2、BT供电方式
BT供电方式是在牵引网中架设有吸流变压器— 回流线装置的一种供电方式，目前在我国电气化 铁路中应用较广。吸流变压器的变比为1：1，它 的一次绕组串接在接触网（1）中，二次绕组串接 在专为牵引电流流回变电所而设的回流线（NF） 中，故称之为吸流变压器—回流线供电方式，如 下图所示。在两个吸流变压器中间用吸上线将钢 轨与回流线连接起来，构成电力机车负荷电流由 钢轨流向回流线的回路。两个吸流变压器之间的 距离称为BT段，一般BT段长2—4Km。
4、各种供电方式比较
由于高速电力牵引的速度快、电流大， 因此要求供电系统的供电质量要高，并应 尽量减少电分相、电分段的数量。BT供电 方式虽然在通信线路防干扰方面性能较好， 但由于它在接触导线中串入了吸流变压器， 伴随一个火花间隙，使一个供电臂的接触 导线分成很多段，因此会大大影响高速列 车运行的安全性及列车速度；同时牵引网 的阻抗大，变电所间距小，电分相数量多， 因此不适合高速电力牵引。
牵引变电分类、结构和要求
基本知识
一、牵引供电制式分类
（一）前言： 我国电气化铁路采用单相50HZ，25KV牵引供电
系统。牵引供电系统由牵引变电所（包括分区亭、开 闭所、AT所）、馈电线、接触网、钢轨和回流线等 组成。
由于从电力部门供电系统的高压线路供给电气化 铁路的电力参数为三相50HZ，110（或220）KV，故 需在电气化铁路沿线布设牵引变电所，以完成供电参 数的转换。
BT供电方式的工作原理是：
由于吸流变压器的变比为1：1，当吸流变 压器的一次绕组流过牵引电流时，在其二次 绕组中强制回流通过吸上线流入回流线。由 于接触网与回流线电气空间距离较近，流过 的电流大致相等，方向相反，因此对邻近通 信线路的电磁感应绝大部分被抵消，从而降 低了对通信线的干扰。这种供电方式由于在 牵引网中串联了吸流变压器，致使牵引网的 阻抗比直接供电方式约大50%，能耗也较大， 供电距离也较短（单线一般为25Km左右，双 线一般为20Km左右），投资也比直接供电方 式大。
AT供电方式
牵引变电所 AT
AT
ATபைடு நூலகம்
接触网
电力机车
钢轨
AF AT供电方式
电力机车由接触网受电后，牵引电流一般由钢轨 流回，由于自藕变压器的作用，从钢轨流回的电流， 经自藕变压器绕组和正馈线（AF）流回变电所。当 自藕变压器的一个绕组流过机车电流时，其另一个 绕组感应出电流供给电力机车。
自藕变压器供电方式的牵引网阻抗很小，约为直 接供电方式的1/4，因此电压损失小，电能损耗低， 供电能力大，供电距离长，可达40—50Km。由于牵 引变电所间的距离加大，从而减少了牵引变电所的 数量，也减少了电力系统对电气化铁路供电的工程 投资。但由于牵引变电所和牵引网比较复杂，因此 加大了电气化铁路自身的投资。这种供电方式一般 用在重载、高速等负荷大的电气化铁路上。在电力 系统较薄弱的地区，为了减少电源部分投资，经技 术经济比较也可采用这种供电方式。由于牵引负荷 电流在接触网和正馈线中方向相反，因而对邻近的 通信线路干扰很小，其防干扰效果与吸流变压器— 回流线供电方式相当。
牵引变电所的功用是：从电力系统引入电源后， 经变电所牵引变压器将引入的三相电或两相电转换为 27.5（或2*27.5，即55）KV单相电，馈送至牵引网。
下面是电力牵引的输、供电系统示意图：
~ 发电厂或变电站（电力系统） 输电线（电力系统） 牵引变电所 馈电线
接触网
钢轨回流线
电力机车 钢轨
牵引供电系统