牵引供电系统
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SCADA系统
根据分析结果，追踪和定位问题所在，为后 续的修复和优化提供依据。
测试结果评估与讨论
测试结果评估
根据设计要求和测试标准，对测试结果 进行评估，判断系统是否满足预期目标
。
改进措施提出
针对发现的问题，提出相应的改进措 施和建议，优化系统的设计和实现。
问题总结与分类
对发现的问题进行总结和分类，分析 问题的性质、严重程度和影响范围。
监控与控制
通过监控软件对现场设备进行实时监控，并 根据需要远程控制设备的运行。
04
牵引供电系统SCADA 系统设计
设计目标与原则
实时性
可靠性
确保系统能够实时监测牵引供电系统的状 态，及时响应和处理各种事件。
保证系统在各种恶劣环境下都能稳定运行 ，减少故障发生的概率。
可扩展性
安全性
考虑到未来发展的需要，系统应具有良好 的可扩展性，方便后续升级和改造。
数据处理
对采集的数据进行处理，如滤波、计算、转换等 。
数据传输
将处理后的数据通过通信网络传输到服务器或人 机界面。
控制策略实现
故障定位与隔离
通过实时监测和分析数据，定位故障点并自动或手动隔离故障区 域。
越区供电
在故障情况下，实现越区供电以保证列车的正常运行。
负荷分配与优化
根据实时数据和历史数据，对牵引供电系统的负荷进行分配和优 化，提高系统的运行效率和稳定性。
06
牵引供电系统SCADA 系统测试与验证
测试方案制定
测试目的明确
确保牵引供电系统SCADA系统的功能、性 能和安全性满足设计要求。
测试范围确定
涵盖系统的各个模块和组件，包括硬件、软 件和网络通信等。
牵引供电系统名词解释
牵引供电系统名词解释
牵引供电系统是指为城市轨道交通、铁路、有轨电车等交通运输工具提供动力能源的电气系统。
它的主要功能是向行驶中的车辆提供电力，使其具有牵引和制动能力，同时也为车辆提供辅助电源。
在牵引供电系统中，电源为交流或直流电源，通过接触网、第三轨等设备向车辆传输电能。
牵引供电系统通常包括以下主要组成部分：
1.接触网：接触网是铁路牵引供电系统的主要组成部分，它用于提供电力给行驶中的列车。
接触网一般由钢轨、导线和支架组成，通过支架固定在正常的高度和位置。
2.集电装置：集电装置是车辆与接触网之间传递电能的设备，它通过对接触网的接触，将电能传输到车辆上。
3.变电所：变电所是牵引供电系统的电源设备，它将电网输送的高压电流转换为适合运输工具使用的低压电流，并将其输送到接触网上。
4.牵引变流器：牵引变流器是一种用于控制电力输出的电气设备，它将接收到的电能转换为适合电动车辆使用的电流和电压。
5.辅助电源：辅助电源是为车辆提供照明、空调、信号等设备供电的电源，也可以为车辆的启动和停车提供电能。
在牵引供电系统中，各个组成部分之间的协调和运行非常重要，它们共同保证了交通运输工具的牵引和制动能力，保障了交通运输的安全和稳定。
说明牵引供电系统的构成及各组成部分的作用
说明牵引供电系统的构成及各组成部分的作用【说明牵引供电系统的构成及各组成部分的作用】
牵引供电系统是铁路客运运输系统的核心组成部分，是实现牵引动力的有效传输的重要组成部分。
牵引供电系统的构成及各组成部分的作用，如下：
1、供电系统：供电系统是指从发电厂输送至车辆上的牵引电力系统，包括铁路电力发电厂、变电站、配电线路以及牵引供电设备。
它的功能是将发电厂发出的电能变换为车辆牵引所需的电动力，再通过供电设备输送到车辆上，以满足牵引动力的需要。
2、变电站：变电站是一种电站，用于将高压电能转换为低压或更低压的电能，从而将高压供电线路上的电力转换为低压供电线路上的电动力，以满足牵引动力的需要。
3、牵引变压器：牵引变压器是用于将高压电场转换为低压牵引电力的装置，它的主要功能是将高压供电线路上的电力转换为牵引设备的运行电压，以满足牵引设备运行时所需要的低压电力。
4、牵引控制设备：牵引控制设备是用于控制牵引设备的运行参数，如点火频率、转速和力度等，以实现稳定牵引及可靠运行的装置。
它将由控制中心控制及指挥，以确保列车正确行驶，并避免发生错误或事故。
5、牵引隔离开关：牵引隔离开关是指从发电厂输出的高压电力通过变电站及牵引变压器输送到车辆上时，必须将车辆的多个供电线路隔离开来，以保证车辆的正常运行。
6、车用过滤器：车用过滤器是指将车辆牵引电力通过变电站和牵引变压器输送到车辆上时，需要连接的一种装置，它的功能是将发电厂发出的电能进行过滤，以确保车辆运行的安全性和可靠性。
以上就是牵引供电系统的构成及其各组成部分的作用，要想保障列车牵引顺利安全，供电系统的各部分必须严格按规定运行，以确保安全可靠。
牵引供电总结
1、.牵引供电系统的组成：牵引变电所 ，牵引供电回路 ，开闭所，分区所，自耦变压器站，牵引网（供电线，接触网，回流线，分相绝缘器，分段绝缘器，供电分区）牵引变电所：在牵引变电所内装设有牵引变压器，将电力系统110kV 或220kV 的高压降低为27．5kV 或2×27．5kV(自耦变压器供电方式)，以单相电馈送给牵引网，供电力机车使用。
分区所：接触网通常在两相邻牵引变电所的中央断开，将相邻的牵引变电所中间的两个供电臂分为两个供电分区没在中央断开出设置开关设备可以将两个供电分区联通，此处的开关设备称为分区所。
分区所可以使相邻的接触网供电区段实现并联或单独工作，可以增加供电的灵活性和运行的可靠性。
自耦变压器站:在沿线每隔10-15km 设置一台自耦变压器，用于自耦变压器供电方式。
2、供电电流制：直流制：600v ，750v ，1500v ，3000v 。
低频交流制：15kv/16.67hz ，11kv 或12.5kv/25hz ；单相工频交流制：27.5kv/50hz 。
3、牵引网的供电方式：直接供电方式（DF ）,直接加回流供电方式（DN ），自耦变压器供电方式（AT ），吸流变压器供电方式（BT ），CC 供电方式。
DF :牵引变电所将电能通过馈线传输到接触网，接触网通过受电弓连接到变压器仪一次测，然后通过钢轨流回变电所。
特点：供电回路的构成最简单，工程投资、运营成本和维修工作量都少；但对邻近通信线路的干扰影响严重，钢轨电位比其它供电方式要高。
DN ：在直接供电方式的结构上增设与轨道并联的架空回流线，就成为带回流线的直接供电方式，特点：原来流经轨道、大地的回流，一部分改由架空回流线流回牵引变电所，其方向与接触网中馈电电流方向相反，架空回流线与接触网距离较近，因此，相当于对邻近通信线路增加了屏蔽效果。
牵引网阻抗和轨道电位都有所降低。
AT:自耦变压器供电方式，简称AT 供电方式。
特点：它无需提高牵引网的绝缘水平及可将供电电压提高一倍。
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。
地铁牵引供电系统原理与组成
地铁牵引供电系统原理与组成地铁，咱们日常出行中不可或缺的小伙伴，不知道你有没有想过，地铁是怎么跑起来的呢？这其中就有一个非常重要的环节，就是牵引供电系统。
嘿，听起来可能有点儿枯燥，但我跟你说，这其实是一个很有趣的故事！今天咱们就来聊聊地铁牵引供电系统的原理与组成，保证让你听得津津有味。
1. 地铁牵引供电系统概述首先，咱们得明白，牵引供电系统就是给地铁提供动力的“发电机”。
可以说，没有它，地铁就像没有电的手机，啥也干不了。
简单来说，它的主要任务就是把电能转化为机械能，让地铁快速穿梭在城市的地下。
1.1 牵引供电系统的组成这个系统其实由好几个部分组成，听起来复杂，但别担心，咱们一点一点来。
首先是“供电设备”，它负责把高压电源转化为适合地铁使用的低压电。
接着，就是“变电站”，它就像个变身的魔法师，把电压变得适合地铁跑。
然后是“接触网”，这是地铁与电力的“亲密接触”，确保电流能顺畅地送到列车上。
最后，还有“牵引电机”，这是列车的动力源泉，直接让地铁跑起来，飞速向前。
1.2 牵引供电系统的工作原理说到工作原理，其实就像是一场默契的舞蹈。
电流从变电站出发，沿着接触网一路奔向列车，像是给列车打了个“鸡血”。
列车上的牵引电机接收到电后，就开始工作，带动列车往前冲。
这过程就好比是你喝了咖啡，瞬间充满了能量，准备迎接新一天的挑战。
2. 牵引供电的电气特性接下来，我们再聊聊牵引供电的电气特性。
这个部分有点儿专业，但其实也没那么难。
总的来说，地铁的牵引供电主要是通过直流电和交流电两种形式来提供动力。
2.1 直流电与交流电的区别直流电就像是你的老朋友，稳定可靠，一直都是同一个方向。
它在地铁初期时被广泛使用，动力强劲，容易控制。
但随着技术的发展，交流电开始走入人们的视野，像个新晋的“网红”。
交流电的优点在于能够传输更远的距离，减少能量损耗，简直是为地铁的发展开辟了新天地。
2.2 功率因数的重要性此外，功率因数也是一个必须得提的概念。
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110kV
C1
C2
C3
B1
B2
A1
B3 35kV
A2
A3
(2)两边供电：就是牵引变电所的电能由电力系统中 两个方向的发电厂送来。
D1 D2
C B
G
G
A1
A2
(3)环形供电：若干个发电厂、地方变电所通过高压输电线连 接成环形的电力系统，牵引变电所处于环形电力系统的一 段环路之中。
a1，x2分别为a相和b相。
•
也可以接成反V（V，V-６）即a１与x２连接
成为c即反Ｖ的顶点，x1，a2分别为a相和b相。
• 优缺点：
三相V/V结线的牵引变电所不但保持了 单相V/V结线牵引变电所的所有优点，而且 完全克服了单相V/V结线牵引变电所的缺点。 最可取的是解决了单相V/V结线牵引变电所 不便于采用固定备用及自动投入的问题。 同时2台变压器的容量可以相等也可以不等； 副边电压可以相等也可以不等，这样大大 提高了供电的灵活性。
D1 D2
C B
G
G
A1
A2
三、牵引供电系统的构成方式 (1)牵引供电系统向接触网的供电方式
Ⅰ、单线区段 ①一边供电 ②两边供电
Ⅱ、双线区段 ①同相一边并联供电 ②同相一边分开供电 ③双边纽结供电
(2)牵引供电系统向电力机车的供电方式
• 直接供电方式(DF) Direct feed • 带回流线的直接供电方式(DN供电方式) • 自耦变压器供电方式(AT供电方式) Auto-Transformer • 吸流变压器供电方式(BT供电方式) Booster-Transformer • 同轴电力电缆供电方式（CC） Coaxial cable
3
1
*
Ib
3
(b )
1
*
Ia
2* Ib
33
(c)
*
Ib
（2）当只有Ia流通时，
ca绕组中的电流为
，
而ca23 与I&a a13 bI&绕a 组电流为
(A )
(C )
*
Ia
2
*
Ia
3
(a)
1
*
Ia
3
1
*
Ib
3
(B )
1* Ib
3
(b )
1* Ia
2
*
Ib
33
(c)
（3）同时流通时，各绕 组电流应叠加处理。
•
•
I A I AB
1
•
I ab
•
U ab
KT
•
•
•
I B ( I AB I BC )
1
•
•
( I ab I bc )
KT
•
•
I C I BC
1
•
I bc
KT
Ib
I
2 ab
I
2 bc
2
I
ab I
bc co s ,
•
•
I AB
IB •
I BC
•
IC
由此，先画次边，后画原边，可作出展开图。
(4)画成“
，
”形式
(B) (A)
(C) *
(a)
(B) (b)
(C) *
(b)
(A) (a)
*
*
(c)
(c)
图1
图2
如约定次边绕组的(a)端子放在图左边，(b)端子放在 图右边，则得展开图(图1),反之则得展开图(图2)
2.电压、电流相量的规格化定向 在牵引供电系统分析中，对所有牵引变压器均采用规格化
下标确定原则：
(1)电流、电压相量的下标表示其实际相别，与绕组端子 号无关。
(2)臂负荷的电压相别与其对应的工作绕组相别一致。
A B C
•
IA
L
b
•
IB
•
•
UB
IC
-
•
UC
+
•
UA
*
•
- U c +
•
• Ic •
• Ib I a U b
•
U a
La
*
A B C
•
I C
U
a
•
IA
•
•
UA
（1）结线
（2）原理与特点 原边（高压侧）：接电网的AB（BC、CA） 次边（牵引侧）：一端接钢轨，另一端接供电臂
优点： 主接线结构简单 ; 设备少 ;占地面积小，投资较少; 容量利用率（额定输出容量与变 压器的额定容量之比）为100%； 缺点： 不能实现对接触网的双边供电, 副边不能提供三相电源; 对电力系统的不对称性
IB
-
•
U
B
+
•
UC
*
•
- U b +
•
• I b •
• I a I c U a
•
U c
UC
*
３、供电臂电流与绕组电流关系
(A )
(B ) (C )
（1）当只有Ib流通时，
bc绕组中的电流为
，
而ca23 与I&ba13 bI&绕b 组电流为
*
Ia
2* Ia
3
(a)
1* Ia
3
1* Ib
•
I bc
•
U bc
(2) 额定利用率 当Iab=Ibc=Ie时， 额定输出容量：
S=IabUe+IbcUe=2UeIe 额定容量：
S=2UeIe 所以，K=100% (3) 跨相供电
当一台变压器因故停电时，另一台变压器 必须跨相供电，即兼供左右两边供电分区的 牵引网。
• 3、三相 V,v牵引变压器结线
原边：以开口三角形的形式实现获取两相电能（AＢ、BC）两高压绕组有公用端子； 故构成了原边的V接。
次边：各取一端连接于牵引母线a相和b相，各自的另一端联结成 公共端接至钢轨构成了副边的V接；
不对称性分析结论：虽然其变压器的三端都是联向三相电力系统，即使在两牵 引供电臂电流相等的情况下，三相系统的电流也不是对称的，仍然会影响三相 电力系统的对称运行。
2、电力机车 electric locomotive
3、电力牵引系统组成原理图 G 电力系统(发电厂）
输电线
牵引变电所 电力牵引系统
馈电线
接触网
回流线 钢轨、地
电力机车
§1-4直流牵引供电系统概述
Ⓘ 基本结构
输电线路
发
升压
电
变压器
厂 主降压变电站
升压
发
变压器
电
厂
直流牵引变电所
馈线
回 流 线
接触网 走行轨道
（负序）影响 最严重（不对称系数为1）;
（3）应用 纯单相结线主要适合于电力系统容量较大，地方电力网发达的地区。我国的哈-大线
（哈尔滨--大连）全部采用纯单相结线，牵引变电所接入容量较大的220KV电力网。
2、开口三角形(单相V/V结线)牵引变压器结线
（1）结线 （2）原理与特点
单相变电所的一种变形；
(3)牵引变电所主变压器的主结线型式
• YN,d11三相接线—广泛应用于DF和BT方式 • 单相V,V接线 • 斯科特(Scott)—广泛应用于AT方式 • 阻抗匹配平衡变压器接线 • 非阻抗匹配平衡变压器接线
§1-6 牵引变电所
一、牵引变电所的分类
1、按牵引变压器的结线形式分类 ①纯单相结线；②单相V,v结线; ③三相V,v结线； ④三相YN,D11结线；⑤斯柯特结线；⑥ YN , 阻抗
§1-3 交流电力牵引系统概述
电力牵引系统 electric traction system ：
1、电力牵引供电系统 electric traction supply system — 保证实现电力牵引方式且能够安全可靠的、不间断
工作的电力供应系统 （1）牵引变电所 traction substation （2）牵引网 traction network ①馈电线 feeder line ②接触网 overhead contact line ③钢轨及回流线 rail, negative feeder
第一章 电力牵引供电系统
参考教材
谭秀炳 主编， <<交流电气化铁道牵引供电系统>>
西南交通大学出版社
华东交通大学 电气与电子工程学院 罗杰
§1-1 电力系统术语
电力系统: (Power System)
生产、输送、分配、消费电能的发电机、 变压器、电力线路、各种用电设备联系在 一起组成的统一体。
1、电力系统：生产、输送、分配与消费电能的系 统。包括：发电机、电力网和用电设备组成。
或者表示为：
电力 地铁
G
电力系统(发电厂）
输电线
主（降压）变电站
回流线
直流牵引变电所
馈电线
接触网
走行轨
电动车辆
§1-5 电力系统与电力牵引供电系统
一、构成
1.电力系统—是一个包括发电厂、输电(线)、变电、配机
升压 变压器 TM
输电线路 L
降压 变压器 TM
• （1）结线
• （2）原理与特点
•
高压绕组引出3个端子A，B，C接三相电源，
同单相V/V结线一样，第一个高压绕组的尾端X1与
第二个绕组的首端A2构成原边的V接，顶点为C。
•
副边绕组的四个端子a1,x1,a2,x2全部引出在
油箱的外部，根据牵引供电的要求，可以接成正V
（V，V-12）即a2与x1连接成为c即正Ｖ的顶点，