高速列车概论(牵引供电)

20
2．变电所保护装置
一个变电所有十多台断路器，每台断路器都要 有专门的保护装置来控制。如果没有符合要求的 保护装置，那么断路故障就不能迅速地排除，从 而造成严重的危害。保护装置除了用来切断断路 故障外，也用作发出不正常运行状态的信号，如 变压器过负荷和过热、控制回路断线、绝缘不良 等不正常状态，运行人员发现不正常信号后，可 及时采取措施消除不正常状态，保证供电系统的 安全、可靠运行。对保护装置的基本要求如下。
高速列车牵引供电
➢第一节 高速列车供电 ➢第二节 高速接触网 ➢第三节 高速受电弓
中南大学信息院
1
第一节 高速列车供电
一、供电方式 二、牵引变电所
2020/11/19
中南大学信息院
2
高速列车牵引供电系统的组成
高速列车牵引供电系统
牵引变电所
接触网
保证质量良好并不 间断地向高速列车 供电
在高速列车运行中 通过与受电弓良好 的摩擦接触将电能 传给高速列车
2020/11/19
中南大学信息院
3
2020/11/19
中南大学信息院
4
一、供电方式
电气化铁路有五种供电方式，即：
➢ 直接供电 ➢ 吸流变压器供电 ➢ 带回流线的直接供电 ➢ 自耦变压器供电 ➢ 同轴电力电缆供电
2020/11/19
中南大学信息院
5
1. 直接供电方式
直接供电方式是指在牵引网中不加特殊 防护措施的一种供电方式，它以一根馈 线接在接触网上，另一根馈线接在钢轨 上,如图所示：
2020/11/19
中南大学信息院
6
这种供电方式最简单，投资最省，牵引网 阻抗小，能耗也较低。供电距离单线一般为 30km左右，双线一般为25km左右。
2020/11/19
中南大学信息院
7
2. 吸流变压器供电方式
吸流变压器的供电方式（简称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 我国电气化铁路上采用较为广泛，如图 所示：
2020/11/19
中南大学信息院
10
利用接触网与回流线之间的互感作用，使钢轨中 的电流尽可能地回流到牵引变电所，因而能部分 抵消接触网对邻近通信线路的干扰。
2020/11/19
中南大学信息院
11
4．自耦变压器供电方式（简称AT供电方式）
自耦变压器供电方式是每隔10km左右在 接触网与正馈线之间并联接入一台自耦变 压器，其中性点与钢轨相连。
13
因此，当高速列车负荷电流为I时，由接触网和 正馈线供给的电流为0.5I，另外的负荷电流由自 耦变压器感应电流供给。
这种供电方式的牵引网阻抗很小，电压损失小， 电能损耗低，供电能力大，供电距离长，可达 40～50km。
由于牵引负荷电流在接触网和正馈线中的方向 相反，因而对邻近的通信线路干扰很小。
2020/11/19
中南大学信息院
21
a.选择性。保护该跳闸的断路器跳闸，不该跳闸 的不跳，以使停电限制在最小的范围；
b.速动性。故障后迅速动作，可减小设备的损坏 程度及对非故障区段的影响时间。但速动性不 能影响选择性。
c.灵活性。要求对保护范围的故障反应灵敏，不 产生拒动；
d.可靠性。要求保护装置的元件和接线处于良好 状态，该动作时均能正常工作。
2020/11/19
中南大学信息院
8
吸流变压器的变比为1:1，它的一次绕组串接在 接触网（T）上，二次绕组串接在专为牵引电流 流回牵引变电所而特设的回流线（NF）上，所 以也称吸流变压器－回流线供电方式（简称吸
－回方式）
2020/11/19
中南大学信息院
9
3. 带回流线的直接供电方式
带回流线的直接供电方式是在接触网支 柱上架设一条与钢轨并联的回流线，如 图所示：
2020/11/19
中南大学信息院
12
自耦变压器将牵引网的供电电压提高一倍，而供给高速列 车的电压仍然不变。由于自耦变压器的作用，经钢轨流回 的电流，经自耦变压器绕组和正馈线流回变电所。当自耦 变压器的一个绕组流过高速列车电流时，其另一个绕组感 应出电流供给高速列车。
2020/11/19
中南大学信息院
中南大学信息院
16
由于馈线与回流线在同一电缆中，间隔很小， 而且同轴布置，使互感系数增大，所以同轴电力 电缆的阻抗比接触网和钢轨的阻抗小得多，牵引 电流和回流几乎全部经由同轴电力电缆中流过。 因此电缆芯线与外部导体电流相等，方向相反， 二者形成的磁场相互抵消，对邻近的通信线路几 乎无干扰。由于阻抗小，因而供电距离长。但由 于同轴电力电缆造价高，投资大，现仅在一些特 别困难区段采用。
2020/11/19
中南大学信息院
14
5．同轴电力电缆供电
同轴电力电缆供电（简称CC供电方式）， 是一种新型的供电方式。同轴电力电缆沿 铁路埋设，其内部芯线作为馈电线与接触 网连接，外部导体作为回流与钢轨相接。 每隔5～10km作一个分段，如图所示:
2020/11/19
中南大学信息院
15
2020/11/19
2020/11/19
中南大学信息院
17
二、牵引变电所
1.牵引变电所的作用
我国电气化铁路采用的是工频单相25kV交流制， 而电力系统是一个三相交流系统，需要经过变换 电压等级和由三相变换成单相才能使用。电气化 铁路产生的负序和高次谐波对电力系统会造成多 种不良影响，需要通过牵引变电所来解决。因此， 牵引变电所应具有以下两个方面的作用:
2020/11/19
中南大学信息院
18
（1）将电力系统的电能变换成适合高速列车使 用的电能。
在牵引变电所内装设有牵引变压器（也称主变 压 器 ） ， 将 电 力 系 统 的 高 压 （ 一 般 为 110kV 或 220kV）降为27.5kV或 2×27.5kV（自耦变压器 供电方式），以单相电馈送给接触网，供高速列 车使用。国外有些国家的电气化铁路采用的是直 流制式，或是低频（16 2/3H16 2/3Hz，这些变换工作都由牵引变电所来完成。
2020/11/19
中南大学信息院
19
（2）降低电气化铁路对电力系统的影响。
电气化铁路的单相牵引负荷是一个不对 称的负荷，对三相电力系统产生负序电流 和负序电压。要减轻负序电流和负序电压 对三相电力系统的影响，需要牵引变电所 采用换相接线方式或不同接线型式的变压 器。
2020/11/19
中南大学信息院