牵引供电系统介绍
牵引供电系统
牵引供电系统第一章牵引变电一次设备一、概述1、什么叫牵引供电系统?牵引供电系统由哪几部分组成?铁路从地方引入110kv电源，通过牵引变电所降压至27.5kv送至电力机车的整个系统叫牵引供电系统。
牵引供电系统由以下几部分组成:地方变电站、110kv输电线、牵引变电所、27.5kv馈电线、接触网、电力机车、轨回流线、地回流线。
2、牵引供电系统的供电方式有哪几种?有以下三种: 直供方式---以钢轨与大地为回流；BT方式---电流通过吸流变压器与回流线再返回变电所，限制对通信线路的干扰；AT方式---利用自耦变压器对接触网供电，以减少对通信线路的干扰。
3、什么叫牵引网?通常将接触网、钢轨回路(包括大地)、馈电线和回流线组成的供电网称为牵引网。
4、牵引变电所的作用是什么?牵引变电所从地方引入110kv高压，通过牵引变压器降至适合电力机车运行的27.5kv 电压，送至接触网，供给电力机车运行。
其作用是接受、分配、输送电能。
5、牵引变电一次设备包括什么?牵引变电一次设备由以下几部分组成:牵引变压器、断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、母线、避雷器、电抗器、电容器、接地装置等。
6、牵引变电所有哪几个电压等级?交流:110kv, 27.5kv, 10kv ,380v ,220v ,110v直流:220v(110v)7、牵引变电所对接触网的供电方式有哪几种?牵引变电所对接触网的供电有两种方式:单边供电和双边供电。
接触网通常在相邻两牵引变电所的中央断开，将两牵引变电所间两个供电臂的接触网分为两个供电分区。
每以供电分区的接触网只能从一端的牵引变电所获得电能，称为单边供电。
如果在中央断开处设开关设备时可将两供电分区连通，此处称为分区亭。
将分区亭的断路器闭合，则相邻牵引变电所间的两个接触网供电分区可同时从两变电所获得电能，此方式称为双边供电。
8、牵引变电所一次接线方式有哪几种?牵引变电所一次接线主要有桥式接线和双T型接线两种。
牵引供电系统的组成
牵引供电系统的组成
牵引供电系统的组成
牵引供电系统是由若干主要部件组成的，其主要部件包括：
①轨道电源：轨道电源是牵引供电系统的核心，主要包括牵引变压器、小阳极、大阴极和电缆等。
牵引变压器是根据轨道电源的所需电压自动调节牵引电流的装置。
小阳极和大阴极是牵引电源的重要组成部分，它们用于将原有的低压电源转换成高压电源。
电缆则用于将牵引电源供应给牵引设备。
②牵引控制系统：牵引控制系统是指控制牵引电源提供的电力供应的装置，主要包括控制器和变频器等。
控制器是控制牵引电源供电的装置，控制电源的输入和输出，并对牵引电源提供的电压进行反馈。
变频器是将电源的输入频率调节为适合牵引设备运行的频率的装置。
③牵引电动机：牵引电动机是牵引设备的核心部件，可以将电能转换为机械能，从而实现牵引设备的运动。
④供电分系统：供电分系统是由多个电源器组成的，用于将牵引电源供应给牵引电动机，它可以分散牵引电源的输出，有效地分配电力，使牵引设备的安全运行。
⑤控制设备：控制设备是指控制牵引电源的供电、控制牵引电动机的转速和牵引设备的运行方向等装置，主要包括变压器、控制器和变频器等。
⑥其他配件：牵引供电系统的其他主要部件还包括避雷器、轨道
线路保护器、接地装置、红外探测器、安全保护装置等。
牵引供电系统简介
牵引供电系统简介：将电能从电力系统传送给电力机车的电力装置的总称叫电气化铁路的供电系统，又称牵引供电系统，主要由牵引变电所和接触网两大部分组成。
牵引变电所将电力系统输电线路电压从110kV（或220kV）降到27.5kV，经馈电线将电能送至接触网；接触网沿铁路上空架设，电力机车升弓后便可从其取得电能，用以牵引列车。
牵引变电所所在地的接触网设有分相绝缘装置，两相邻牵引变电所之间设有分区亭，接触网在此也相应设有分相绝缘装置。
牵引变电所至分区亭之间的接触网（含馈电线）称供电臂。
牵引供电回路是由牵引变电所——馈电线——接触网——电力机车——钢轨——回流联接——（牵引变电所）接地网组成的闭合回路，其中流通的电流称牵引电流，闭合或断开牵引供电回路会产生强烈的电弧，处理不当会造成严重的后果。
通常将接触网、钢轨回路（包括大地）、馈电线和回流线统称为牵引网。
牵引供电设备的检修运行由供电段负责，牵引供电系统的运行调度则由供电调度负责。
供电调度通常设在铁路局调度所。
牵引供电系统供电示意图如下所示：二、牵引变电所、分区所、开闭所牵引变电所：牵引变电所的任务是将电力系统三相电压降低，同时以单相方式馈出。
降低电压是由牵引变压器来实现的，将三相变为单相是通过变电所的电气接线来达到的。
牵引变压器（主变）是一种特殊电压等级的电力变压器，应满足牵引负荷变化剧烈、外部短路频繁的要求，是牵引变电所的“心脏”。
我国牵引变压器采用三相、三相——二相和单相三种类型，因而牵引变电所也分为三相、三相——二相和单相三类。
随着技术水平的提高，我国干线电气化铁路已推广使用集中监视及控制的远动系统，牵引变电所将逐步实现无人值班，直接由供电调度实行遥控运行。
分区所：分区所设置在两个变电所中间，作用有三：提高供电质量、供电分段、越区供电。
•开闭所：一般设置在大型站场附近，进线由变电所或接触网引入，由开关馈出多个供电线路向多个供电设备供电。
作用是增强供电的灵活性，便于供电设备的运行及检修，便于行车组织，缩小供电事故及故障范围。
电力牵引供电系统
多，继电保护复杂，会使成本增加。
• 双侧供电 电源来自电力系统的两个地区变 电所，给铁路供电的输电线是联络这两个 地区变电所的道路。根据可靠性的要求及 实际情况，双侧供电可分为图3的双路输电 线和单路输电线两种类型。但不论哪种类 型，各路输电线的容量应不小于相关牵引 变电所容量之和。单路输电线方式一次侧 进出开关少，投资也少，供电可靠性不及 双路方式，但一输电线或一电源分别故障 仍不会导致牵引变电所失电。
牵引变电所
接触网
• 接触网是一种悬挂在电气化铁道钢轨上方 并和轨顶保持一定距离的链型或单导线的 输电网。电力机车的受电弓和接触网滑动 接触取得电能。
馈电线
• 馈电线是联接牵引变电所和接触网的导线。 它把牵引变电所变换完备的牵引用电能输 送给接触网。馈电线大都采用大截面的钢 芯铝绞线。
轨道
复线环状供电方式
• 牵引变电所同侧的上、下行牵引网由同相 牵引母线供电，在供电臂末端将上、下行 牵引网联通，可构成环状供电方式
• 复线牵引网环状供电方式
复线全并联供电方式
• 每隔数百米将上、下行接触网进行死连接， 便于充分利用接触网导线截面的供电方式
• 这种方式的网内电压降和电能损失较小， 但上、下行牵引网在电气上无法分开，发 生短路事故时的影响范围较大。
• 习惯上将馈电线、接触网、钢轨、回流线 统称为牵引网。
分区亭（SP）
• 分区亭设于两个牵引变电所的中间，可使相邻的 接触网供电区段(同一供电臂的上、下行或两相邻 变电所的两供电臂)
•
牵引供电系统简介PPT课件
连接牵引变电所和接触网的导线
• 接触网
沿线路露天敷设，通过和受电弓的滑动接触把电能输送给电力机 车的供电设施。由接触线、承力索以及支持、悬挂和定位等装置组成。 从牵引网角度关注的是接触线、承力索和加强线等载流导线。
• 牵引变电所
拓扑结构三相不对称； 变压器接线特殊。
.
牵引供电系统主要技术问通信干扰
• 变电所两侧的牵引网区段被称作供电臂。 • 变电所的主要设备
牵引变压器（有多种接线方式） 断路器（SF6、真空、少油、油断路器），隔离开关 避雷器、避雷针 电压互感器、电流互感器 二次设备（控制、保护、测量、计量、监视和电源设备） 无功补偿装置、调压装置
.
牵引网（Traction Network）
（1）直接供电方式（T-R方式, Trolley-Rail）
T R
结构简单，投资少，维护费用低； 一部分电流从大地回流，对邻近通信线干扰大。
.
（2）吸流变压器供电方式（BT方式）
吸流变压器 Booster Transformer
F T
Us
I
R
• 防干扰效果好； • 牵引网阻抗偏大； • 电力机车过BT时，易产生电弧； • 由于是串联系统，可靠性较低。
.
（5）同轴电缆供电方式（CC方式）
同轴电缆 Coaxial Cable
T Us
R CC
• 防干扰效果好，占用空间小； • 牵引网阻抗小； • 投资大
.
1.5 牵引供电系统的特点及主要问题
• 负荷特点
移动性，变化剧烈，非线性，单相； 电流回路不可靠，存在薄弱环节（弓网受流）
牵引供电SCADA系统概述
遥调是指 调度所直 接对被控 站某些设 备的工作 状态和参 数的调整
遥测是将 被控站的 某些运行 参数传送 给调度所
遥信是将 被控站的 设备状态 信号远距 离传给调 度所
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一、牵引供电SCADA系统概述
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一、牵引供电SCADA系统概述
WINDOWS操作系统 UNIX操作系统
实时多任务操作系统
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操作系统
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一、牵引供电SCADA系统概述
监视的站称为被控站，被控站完成远动系统的数据 采集、预处理，发送接收及输出执行等功能； 信道：远动信息传输的介质（通路）称为信道，可分 为有线信道及无线信道。
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一、牵引供电SCADA系统概述
SCADA信息的传输
用计算机和人机联接 专用计算机的系统,它 提高了主计算机的工 作负荷能力。
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二、牵引供电SCADA系统调度端
双机系统
双机系统通常由两台完全相同的主机及外设。 平时一台计算机承担在线功能，另一台处于热备用 状态。当在线机故障时，自动进行切换，由备用机 承担主要任务。
高速铁路牵引供电系统简介
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来实现的。
电气化铁路牵引供电系统简介精选
牵引电流的回流导线； 支撑与导向； 信号专业轨道电路
• 回流线
指连接轨道和牵引变电所的导线
• 其他设施
负馈线（回流线），吸上线 ，BT ，AT ，正馈线 ，保护线，地线 ， 供电线
牵引供电系统的其他设施
• 分区所（Section Post, SP）
设于两变电所之间 ， 把电气化铁道牵引网分成不同供电区段， 设有开关设备 ，根据运行需要可以连接同一供电臂的上 、下行接触 网 ， 或连接不同的供电臂以实现越区供电。
第一章 绪论——牵引供电系统简介
1.1 电气化铁道与牵引供电系统 1.2 电力系统向电气化铁道的供电 1.3 牵引变电所向牵引网的供电 1.4 牵引网向电力机车的供电 1.5 牵引供电系统的特点及主要问题
1. 1 电气化铁道与牵引供电系统
• 电气化铁道（Electric Railways）
使用外部输入的电力能源（electric power ）来驱动列 车行驶的铁道运输方式。
拓扑结构三相不对称； 变压器接线特殊。
牵引供电系统主要技术问题
• 电压水平 • 无功功率 • 负序电流 • 谐波 • 通信干扰
电气化铁道的供电要求 • 安全可靠供电 • 保证供电质量 • 降低投资和运营费用 • 提高电磁兼容水平
（3）对AT牵引网 ，往往同ATP合建 ，增强对供电臂供电的灵活性
• AT所（AT Post, ATP）
AT供电系统 ， 除变电所 、分区所和开闭所外 ，在牵引网上放置 自耦变压器的场所。
1.2 电力系统向电气化铁道的供电
• 电气化铁道属一级负荷 ，对供电可靠性要求高 • 牵引变电所一般设置两台变压器 ，要求有两回独立电源
• 由馈电线、接触网、轨道、回流线等设施构成的输电网络
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一、牵引供电系统组成：
满足牵引供电系统基本要求所采取措施：
（1）牵引变电所进线采用两路电源供电（两路电源引自不 同的电力变电所或同一变电所的两个不同母线），进线 系统采用带跨条的供电方式，主变采用一主一备， 27.5KV（55KV）采用母线分段，馈线采用主备供电 方式（50%或100%备用）等。
（2）采用补偿装置（固定或动态补偿），采用AT供电方 式等。高铁对供电电压的要求：接触网的标称电压为 25KV、长期最高电压为27.5KV、瞬时（5分钟）最高 电压为29KV,设计最低电压为20KV。普速对供电电压 的要求：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。
二、牵引供电回流方式
以上供电方式的回流线均不直接接钢轨，全部通过扼流 变压器接钢轨。回流线N与保护线PW的区别。
1.直接供电方式回流：所内接地。
二、牵引供电回流方式
AT供电方式（55KV）：通过放电器接地。
二、牵引供电回流方式
AT供电方式（2X27.5KV）,可转换为直供电方式 （TRNF）:所内、接触网端均接地。
二、牵引变电设备－断路器
主要介绍断路器结构形式：单相、二相、三相、 单相：一台操作机构控制一台高压单极 二相：分机械联动（55KV及220KV等级需求较少）和电
气联动。机构联动：一台操作机构通过传动连杆带动二 极同时动作。电气联动：每个单极配备一台操作机构， 通过一套电气控制回路带动二极同时动作。电气联动断 路器：二极间同步问题、分合闸时间问题、与保护装置 间的接口问题 三相：同二相
满足牵引供电系统基本要求所采取措施：
（3）采用补偿装置（固定式或动态补偿方式），提高 机车功率因数（如动车、各谐机车）。 （4）采用Scott、平衡变压器等。 （5）采用直供加回流、AT供电方式等（目前通信方式 基本采用光纤通信，对通信信号的干扰相对减少）
二、牵引变电设备：
1.高压设备结构形式的变化：敞开式或室外架空式、高 压分间式、空气柜组合式、GIS柜（气体绝缘金属封闭 开关设备）。
2.低压设备结构形式的变化： （1）保护装置：电磁式、成套保护装置、微机保护装 置、综合自动化系统。
（2）交直流系统：分立元器件及电气元件组成、集成 电路及电气元件组成、智能元件及电气元件组成（电气 元件数量减少）。
（3）增加了高压绝缘在线监测装置、视频安全监控装 置、高压电缆在供电方式
1.带回流线的直接供电方式： 单相27.5KV 2.AT供电方式：55KV 3.AT供电方式：2X27.5KV 比较：（1）应用线路：直接供电方式主要应用于普速铁路，
牵引所及接触网结构简单，投资少，负荷能力小。 55KV AT供电方式主要应用于普速重载铁路。 2X27.5KV AT供电方式主要应用于高速铁路。AT供 电方式牵引所及接触网结构复杂，投资大，负荷能力强。
二、牵引变电设备－变压器
1.变压器有关知识： （1）GB 1094.1-1996 总则.
第11页：三相变压器的联结和联结组标号: 举例： Scott －Yii0 逆Scott –IIy0 自耦变-Ii0 单相Vx-Ii0i6 V/V-Vv0或Vv6等。
第13页：铭牌 （2）(GB/T 13499-2002电力变压器应用导则,第4页) Vx变压器容量：40/25/25MVA
二、牵引变电设备－变压器
2.常用牵引变压器： （1）V/V单相变压器结构：两个独立单相变压器或组
合（但内部铁芯仍独立）。用于直接供电方式 （2）Vx单相变压器：分为独立或组合两种，用于
2X27.5KV AT供电方式，类似于一台AT变嵌入其 中。 （3） Scott变压器：用于55KV AT供电方式。
（2）电压等级：①27.5KV供电中性点直接接地，只 需要保证相对地及相间绝缘距离即可（相对地及相间电 压等级相同）。
一、常用供电方式
② 2X27.5KV供电中性点直接接地，相对地电压等级 与27.5KV单相供电方式相同，但相间是55KV电压等 级，要保证相间安全绝缘距离。
③55KV供电中性点不接地（通过放电器接地），高压 设备的绝缘等级不管是相对地或相间均应按照55KV对 等级。