供电系统

供电系统

电力系统是指发电、送电、变电、和用电组成的整体。

电力系统被发电厂的汽轮机、锅炉、水电厂的水轮机、水库等动力部分包括进来，统称为动力系统。

国家规定电网额定电压分别为（KV）750、500、330、220、110、60、35、10、6等级。

变电所出具变换电压的作用外，还具有集中电能、分配电能和控制电路以及调整电压的作用。

一般把变电所分为以下3种：（1）.枢纽变电所；（2）.地区变电所；（3）.用户变电所；

牵引供电系统的电流制：直流制、低频单相交流制、三相交流制、工频单相交流制。

工频单相交流制的主要优点如下：1牵引供电系统结构简单；2牵引供电电压增高，保证机车的正常运行，可使变电所之间距离延长，线截面减小，建设投资和运营费用降低。3交流电力机车的粘着性能合牵引性能良好。

工频单相交流制存在的主要问题如下：1单相牵引负荷会使电力系统中出现负序电流；2电力机车感性负荷，功率因数低，相控整流出现较大的谐波电流，将使功率因数更低；3.牵引网中单相工频电流将对通讯线路造成较大的电磁干扰；

根据采用的变压器的类型不同，牵引变电所通常可分为：单相牵引变电所（包括纯单相变电所、单相V,V结和三相V,V结变电所）；三

相变电所；三相-两相变电所（包括斯科特接线变电所和阻抗匹配与非阻抗匹配变电所）

纯单相接线的主要优点是变压器的容量可以充分利用，容量利用率100%，且变电所的主接线简单，设备少，占地面积小，投资小；缺点：三相系统形成较大的负序电流，不对称系数为1，为减小负序电流对系统的影响，各变电所变压器组成所按相序依次轮换，即所谓换相连接。

纯单相接线主要适用于电力系统容量大，地方电网较发达的地区。单相V,V接线变电所的优点是容量利用率为100%，而且可以供给所内及地区的三相负荷，对牵引网还可实现双边供电。与单相接线相比对系统的负序影响减小，变电所的设备也相对较小，投资较省。缺点：当一台牵引变电器故障时，另一台进行跨相供电，兼供左右两臂的牵引网负荷，这就要一个倒闸过程，把故障变压器原来承担的的任务转移到正常运行的变压器，在这个过程完成前，故障变压器原来供电的牵引负荷将中断。而且变电所得三相电源中断，变电所的三相自用电如同纯单相接线变压器一样，依靠其他方式供电，对电力系统的负序影响也随着增大。

三相牵引变压器均为双绕组油侵变压器，三相钱银变压器为同一起见，国家规定Y,d11;Y,yn12;YN,d11三种形式作为标准结线。牵引变电所采用其中的YN,d11结线，原边电压110KV，副边27.5KV, YN,d11结线的优点1.变压器原边采用YN结线，中性点引出接地方式与高压电网相适应；2.变压器结构简单，又因中性点接地，绕组采用分级绝

缘，因此变压器造价较低；3.运用技术成熟，供电安全可靠：4.变电所有三相电源，可供所内自用电可靠，还可向地方负荷供电。三相变电所缺点：1.容量利用率不能充分利用；2.主接线复杂，设备多，占地面积大，投资大，维护检修的成本增加。

斯科特接线变压器的优缺点：优点：1.当M座和T座两供电臂电流相等，且功率因数相同时，原边三相电流对称；2.变压器容量能全部利用：3.利用逆斯科特结线变压器产生三相对称电压供牵引变电所的自用电。缺点：1.斯科特结线变压器制造难度大，绕组需按全绝缘设计，造价较高；2.变电所接线复杂，设备多，投资大，维护、检修费用增加；3.中性点难以引出，且无三角绕组回路，电压波形较差；4.斯科特结线变压器原边接点O的电位随负载变化而产生飘移，严重时有零序电流经过电网，零序电流不仅可能造成零序电力保护误动作，还对邻近的通讯线产生干扰，O点转移，会引起各相绕组电压不平衡，加重绕组绝缘负担，该结线的变压器应采用全绝缘；5.斯科特结线两馈线之间电压1.4.4倍的27.5KV，分相绝缘器的电压较高，故加强绝缘。

电力机车在运行中消耗的能量是电能，通常称为列车消耗。

在电力牵引运行状态有三种：牵引状态、惰性状态、制动状态。

导线对交变电流的电阻称有效电阻。

短路的原因：1.自然灾害引起：2.因恶劣的工作环境二引起；3因设备维护不善而引起；4.因工作人员违章操作引起。

短路的危害：1.短路的热效应和电动效应；2.短路时，系统电压急剧

下降，严重危及用户设备的正常运行，造成设备的损坏；3.接地短路时，将引起不平衡电流；4.电力系统短路的严重后果引起系统解列。减少短路故障的危害，主要采取以下措施；1.减少短路发生的可能，根除短路危害；2.限制短路电流，减少危害程度；3.限制短路电流的危害时间和范围；4.提高发电机的性能，增强系统稳定性。

基准电压就取短路计算元件所在电网平均电压。Ud=Uav

牵引供电系统由于阻抗及负荷而导致供电电压降低，器降低的数值称为电压损失。

铁道干线电力牵引变电所牵引侧母线上的额定电压为27.5KV，自藕变压器供电方式为55KV。

改善供电臂电压水平的方式：1.提高牵引变电所母线电压；2.采用串联电容补偿装臵；3采用带电承力索或加强导线；4，采用合理的牵引网供电方式；5加设捷接线

为了减少牵引供电系统的电能损失，常采取如下措施：（1）限制供电臂的长度；（2）架设加强导线；（3）当电气化铁道有较大迂回区时，应设臵捷接线；（4）接触网尽可能采用双边供电方式；（5）在满足防止干扰条件的区段，牵引供电系统应采用直线供电方式；（6）结合变压器经济运行选择容量；（7）对牵引网结构布臵、材质、导线及截面进行优选，以降低牵引网阻抗；（8）因负荷要求，需对接触悬挂实行分段采用不同截面时，在单线区段应由近电源点开始一次由大到小采用不同截面的导线。在复线区段宜将大截面导线均匀至于近电源侧的上、下行接触悬挂内。即加设加强导线一般应设于变电所端；（9）实

行牵引变压器的经济运行；（10）在复线区段，采用上、下行线路在供电臂末端并供电，可减少牵引网电能损耗；（11）在牵引变电所装设并联电容补偿装臵，可提高功率因数，减少电能损失；（12）采用节能型牵引变压器，效率可达99%以上，尽可能选容量利用率高和高过载能力、低阻抗电压的牵引变压器；

防护措施可以从产生影响的牵引供电系统和被影响的通信线路两方面加以考虑。通信线路可采用的防护措施：1将架空通信明线改为高屏蔽通信电缆或光缆通信电路。2将架空通信明线拆迁到交流电气化铁道影响范围之外。3在通信线路中加装中和变压器、低频绝缘变压器、幻通谐振变压器、屏蔽变压器、横向接地变压器、陶瓷放电管、杂音抑制器等。4在通信机械设备方面，采用增音站、谐振短路器、谐振分路器、杂音补偿器、音响冲击限制器、抗干扰人工电报机等。在电气化铁道中可采用的防护措施：1采用带架空回流线的直流供电方式，简称DN供电方式。2在牵引网中安装吸流变压器—回流线装臵，简称BT供电方式。3在牵引供电系统中采用同轴电力电缆供电方式，简称CC供电方式。4在牵引供电系统中采用自耦变压器供电方式简称AT供电方式。5限制供电臂长度。6合理选择电力机车类型7牵引变电所加装阻尼装臵目前在交流牵引供电系统中已采用的防护措施有：1采用带架空回流线的直接供电方式。2在牵引网中加装吸流变压器—回流线装臵简称BT供电方式。3在牵引供电系统中，采用自耦变压器供电方式，简称AT供电方式。4牵引供电系统中采用同轴电力电缆供电方式，简称CC供电方式。5在牵引变电所

中加装阻尼装臵