第一章-电力牵引供电系统概述
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。
电气化铁路牵引供电基本知识
G O
W2
W3平衡绕组 OCS
R
数学关系：非接地相O的阻抗： ZO=（ ）ZG 非接地相的两端增加了两个对 3 +1 称的外 移绕组——平衡绕组 W3：W3=（ ）/2W2 容量利用率接近100%。
SCOTTE结线
四、牵引变压器结线
• • • • • • • • • • • • • • • 优点：SCOTTE变压器把三相对称电压变换为两相对称电压（相位相差 900）；当两臂负荷电流相等（相位相差900）时，原边三相电流对 称——不含负序电流。 每所设两台，一主一备。 SCOTTE变压器的两个输出电压可以根据需要取值：如适应AT供电方 式，取55kV，两个输出电压分别接两个自耦变压器的两端点，中间抽 头接地网和钢轨，获得2*27.5kV电压。 但55kV绕组无中间抽头，用于AT供电方式时，应另设2台AT变压器。 输出容量与额定容量接近相等，容量利用率接近1。 可采用逆SCOTTE变压器产生三相对称电压供牵引变电所的自用电。 缺点：绕组需全绝缘，变压器造价高。 主接线复杂，设备多，工程投资大。 存在中性点不能引出问题：原边接点0随负荷变化而产生漂移，漂移 引起各绕组电压不平衡，加重绕组绝缘负担。故只能用于中性点不接 地系统。容量利用率接近100%。
电气化铁路牵引供电基本知识
第一篇 电力牵引供变电系统
概述一
概述二
总体目录
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•
一、电力系统 二、牵引变电所的一次供电方式 三、牵引变电所的引入方式 四、牵引变压器结线 五、牵引变电电气主接线 六、电气化铁路的供电方式 七、接触网的供电方式 八、牵引变电所防雷、回流及接地 九、负序的影响及对策 十、并联电容无功功率补偿 十一、谐波的影响及对策 十二、牵引变电所的电气设备
城市轨道交通供电系统详解
城市轨道交通供电系统详解第一章 电力牵引供电系统综述一、 电力牵引的制式对牵引列车的电动车辆或电力机车特性的基本要求：1、起动加速性能要求起动加速力大而且平稳，即恒定的大的起动力矩，便于列车快速平稳起动。
2、动力设备容量利用对列车的主要动力设备——牵引电动机的基本性能要求为，列车轻载时，运行速度可以高一些，而列车重载时运行速度可以低一些。
这样无论列车重载或轻载都可以达到牵引电动机容量的充分利用，因为列车的牵引力与运行速度的乘积为其功率容量，这时近于常数。
3、调速性能列车运输，特别是旅客运输，要求有不同的运行速度，即调速。
在调速过程中既要达到变速，还要尽可能经济，不要有太大的能量损耗，同时还希望容易实现调速。
低频单相交流制是交流供电方式，交流电可以通过变压器升降压，因此可以升高供电系统的电压，到了列车以后再经车上的变压器将电压降低到适合牵引电动机应用的电压等级。
由于早期整流技术的关系，这种制式采用的牵引电动机在原理上与直流串激电动机相似的单相交流整流子电动机。
这种电动机存在着整流换向问题，其困难程度随电源频率的升高而增大，因此采用了“低频”单相交流制，它的供电频率和电压有 25 HZ 、6.5～11 kV 和1632HZ 、12～15 kV 等类型。
由于用了低频电源使供电系统复杂化，需由专用低频电厂供电，或由变频电站将国家统一工频电源转变成低频电源再送出，因此没有得到广泛应用，只在少量国家的工矿或干线上应用。
“工频单相交流制”。
这种制式既保留了交流制可以升高供电电压的长处，又仍旧采用直流串激电动机作为牵引电动机的优点，在电力机车上装设降压变压器和大功率整流设备，它们将高压电源降压，再整流成适合直流牵引电动机应用的低压直流电，电动机的调压调速可以通过改变降压变压器的抽头或可控制整流装置电压来达到。
工频单相交流制是当前世界各国干线电气化铁路应用较普遍的牵引供电制式。
我国干线电气化铁路即采用这种制式，其供电电压为25kV。
铁路电力供电基础知识(1)
双回线式配电网络 双回线式配电网络是近年来新出现的，主要解决在 双线铁路区段自动闭塞信号可靠供电问题。区间信号 一路由10kV自动闭塞线路经站内变压器降压，再经 220V线路供给电源箱及电源切换箱；另一路由10kV 电力贯通线路经站内变压器降压，再经220V线路供给 电源箱及电源切换箱供给区间信号。
第一章 电力供电系统概述
电力供电系统是整个铁路运输系统的重要组成部分， 是确保调度指挥、信号、通信、旅客服务等系统重 要负荷安全、可靠、不间断运行的基础设施，担负 着铁路指挥系统、自动化系统、牵引系统及铁路各 行各业的供电任务，因此其供电质量的好坏直接影 响到高速列车运行的正常与否，乃至直接危及到铁 路工作人员及乘客的生命安全。
第一章 电力供电系统概述
二级负荷的供电 通常二级负荷允许有计划的停电数小时，故一 般以一回路电源供电。由于铁路运输产生的特点 是一处阻塞将影响全线的畅通，因此尽管是二级 负荷，当地区变、配电所有两路电源时，宜采用 环行供电。当设置小站电气集中联锁和色灯电锁 器联锁等设备时，如附近无可靠电源，宜采用全 线或局部贯通线路供电。当通信分枢纽电源室和 编组站通信机械室附近有第二电源时，应采用二 路电源供电。 三级负荷的供电。 三级负荷由一路电源供电。
贯通线
箱
…
箱
变
变
变配电 所
区间负 荷
区间负
车
荷
站
第一章 电力供电系统概述
第一节 电力供电负荷分级
为保证铁路重要用户的供电，将铁路电力负荷按其设备的 重要程度分为三级：
一级负荷：中断供电将引起人身伤亡、主要设备损坏、 大量减产、造成铁路运输秩序混乱。
属于此类负荷的有：调度集中、大站电气集中联锁、自 动闭塞、驼峰电气集中联锁、存储式驼峰电气集中、机械化 驼峰的空压机及驼峰区照明、局通信枢纽及以上的电源室、 中心医院的外科和妇产科的手术室、特大型站和国境站的旅 客站房、站台、天桥、地道及设有国际联运换装设备的用电 设备、内燃机车电动上油机械(无其他上油设备时)、局电子 计算中心站。
《牵引供电系统》学习包
《牵引供电系统》学习包第一章电力系统与牵引供电系统第一节电力系统电力系统是指发电、送电、变电和用电组成的整体。
电力系统的规模大小、结构合理与否直接关系到国家工农业生产和交通运输的发展。
我国电气化铁道的建设更与电力能源的发展和建设紧密相关。
电力系统的组成可用图1一1的示意图说明。
图中的电力系统如果把发电厂的汽轮机、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。
电力系统主要包括以下几部分一、发电厂发电厂将其他形式的能源转换为电能。
根据能源的不同，发电厂分为火电厂，水电厂，核电厂等。
此外还有地热电厂，风力电厂，潮汐海洋电厂。
（一）火电厂：目前我国仍以燃煤为主的火电厂居多数。
这些电厂多建在煤炭基地附近，故称为“坑口”电厂，其单机容量可达600 MW（兆瓦）。
如果把已作过功的乏气再供给用户作为热能，这种电厂又称为热电厂。
（二）水电厂：水电厂是建于江河之上并把河流的落差能量变成电能的发电厂。
水能发电不仅效率高，而且水能是在自然界不断循环的再生资源，具有用之不竭的特点。
我国水能资源丰富，水能发电的潜力很大，目前世界最大发电机的容量为750 MW o我国水轮发电机的单机容量为700 M W，例如长江三峡装设了数台700 M W的水轮发电机。
（三）核电厂：核电厂是将原子核裂变时所产生的核能转变为电能。
核电厂的重要部分是核子反应堆和蒸汽发生器，相当于发电厂的蒸汽锅炉。
其发电设备仍为一般汽轮机和发电机。
核电厂建设需要大量公用辅助和防护设施，故为了提高效益，核电厂的单机容量较大，近年来多在900 MW以上。
发电机一般采用三相同步发电机，电压多为10.5 kV。
每台发电机都有相应的升压变压器，组成发电机一变压器组。
二、电力网及电网电压电力网简称电网，由输电线路，配电线路和变电所组成。
输电线路的作用是输送电能，其特点是电压较高，线路较长；配电线路的作用是分配电能，电压较低，线路较短。
电网按其规模主要分为地区电网和区域电网，前者多限于一个地区或一个省，电压等级为110～220 kV 。
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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兰州交通大学自动化与电气工程学院
LANZHOU JIAOTONG UNIVERSITY
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。
电气化铁道供电系统2011教学要点
《电气化铁道供电系统》2011教学要点第一章电力系统与牵引供电系统电力系统：电能的生产、输送、分配和使用组成了一个系统，称为电力系统，主要由发电厂、电力网、电能用户组成。
电力网的任务是将电能从发电厂输送和分配到电能用户。
电力网由各种电压等级的输、配电线路和变（配）电站（所）组成。
按其功能常分为输电网和配电网两大部分。
国家规定的电网额定电压分别为(KV)：750、500、330、220、110、60、35、10、6等9个电压等级。
牵引变电所进线电源电压等级主要为110kV，少量采用220kV。
牵引供电系统具有哪些主要特点？由哪几个子系统组成？答：牵引供电系统与一般供电系统相比，具有以下明显特点：(1) 所供负载是一个单相、移动而且是直流的负载。
(2) 供电额定电压为27.5kV(BT)和55kV(AT)，不同于国家电网规定的额定电压。
(3) 供电网不同于电力网，它是通过与电力机车接触而供电，因此又叫接触网。
(4) 具有独特的回流通路(架空回流、轨回流和地回流)。
广义牵引供电系统由：电力系统、牵引变电所、牵引网(接触网、供电线、吸回装置)、电力机车。
狭义的牵引供电系统通常只指牵引变电所和牵引网2大部分。
牵引供电系统的4种电流制：（1）直流制(1500V)，主要用于地铁、矿山等。
（2）低频单相交流制（3）三相交流制（4）工频单相交流制(27.5KV)，我国电气化铁路均采用这种制式。
牵引变电所的4种一次供电方式：（1）一边供电（2）两边供电（3）环形供电（4）辐射供电。
单侧供电方式的可靠性一般比双侧供电方式和环形供电方式要差。
牵引变电所向接触网供电的供电方式：单边供电与双边供电。
第二章牵引变压器及其结线第二章牵引变压器及其结线序号变压器类型输出电压容量利用率对称与否1 单相接线(纯单相单相VV，三相VV量等，60°100%不对称系数1,0.52 三相YN/d11量等，60°75.6%不对称系数0.53 三相不等容量量等，60°94.5%不对称系数0.54 斯科特接线量等，90°92.8%对称5 阻抗匹配平衡型(非阻抗匹配平衡型)量等，90°100%对称三相牵引变压器容量利用率是75.6%，当考虑温度系数kt=0.9时容量利用率可提高到84%容量利用率=定额输出容量/额定容量单相结线在电力系统的电流不对称系数为1，VV结线和三相Y/d结线变压器的不对称系数为0.5。
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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(1) 输电线路
电力输送设备是由输电线路、变电站和配电线路等组成。 输送电能通常采用三相三线制交流输电方式。
发电机基本工作原理
2. 电力网
电力系统中连接发电厂和用户的中间环节称为电力网， 它由各种电压等级的输配电线路和变电站组成。电力网按其 功能可分为输电网和配电网。
输电网是电力系统的主网，它是由35kV及以上的输电线 和变电站组成
配电网是由10kV及其以下的配电线路和配电变压器组成
就我国目前绝大多数电网来说，高压电网指：110KV， 220KV电网；超高压电网指330KV，500KV和750KV电网。特 高压电网指的是以1000KV输电网为骨干网架，超高压输电 网和高压输电网以及特高压直流输电（正负800KV），高 压直流输电和配电网构成的现代化大电网。
一 中性点不接地系统
一 中性点不接地系统
1 正常运行情况
⒈简化等值电路
图2-1 正常运行时的中性点不接地的电力系统 （a）电路图 （b）相量图
假设条件
C—各相对比地之间是空气层，空气是绝缘介质， 组成分散电容：图2-1 ➢为了方便讨论，认为： 1、三相系统对称 2、对地分散电容用集中电容表示,相间电容不予考虑 3、当导线经过完全换位后，Cu=Cv=Cw=C
中性点经消弧线圈接地运行方式
中性点直接接地运行方式
前两种接地系统统称为：小接地电流系统，
后一种接地系统又称为：大接地电流系统。
3、分析中性点运行方式的目的：运行方式的不同会影响运行的 可靠性、设备的绝缘、通信的干扰、继电保护等
目录 一 中性点不接地系统 二 中性点经消弧线圈接地系统 三 中性点直接接地系统 四 中性点不同接地方式的比较和应用范围
一级负荷: 指中断供电将造成人身伤亡者、重大的政 治影响、重大的经济损失或公共场所秩序严重混乱的负荷。 对一级负荷应有两个或以上独立电源供电。
二级负荷: 指中断供电将造较大的经济损失（如大量 产品报废）或造成公共场所秩序混乱的负荷（如大型体育场 馆、剧场等）。对二级负荷尽可能要有两个独立的电源供电。
采用高压、超高压远距离输电是各国普遍采用的途径。 目前我国常用的输电电压等级有35kV，110kV，220kV， 330kV，500kV等多种。
输电过程中, 一般将发电机组发出的 6~10kV 电压经升 压变压器变为 35~500kV 高压，再利用降压变压起将35kV 高压变为6~10kV 高压。通过输电线可远距离将电能传送到 各用户.
电力网按电压等级分为：
低压电网——电压1KV以下 中压员网——电压1-10KV 高压电网——电压高于10KV，低于330KV 超高压网——电压高于330KV，低于750KV 特高压网——电压1000KV及其以上
• 输电网是电力系统中最高电压等级的电网，是电力系统中 的主要网络（简称主网），起到电力系统骨架的作用，所 以又可称为网架。在一个现代电力系统中既有超高压交流 输电，又有超高压直流输电。这种输电系统通常称为交、 直流混合输电系统。
(2) 变电站
变电站有升压变电站与降压变电站之分。 根据供电的范围不同，变电站可分为一次（枢纽）变电 站和二次变电站。一次变电站是从110kV以上的输电网受电， 将电压降到35kV—110kV，供给一个大的区域用电。二次变 电站，大多数从35—110V输电网络受电，将电压降到6— 10kV，向较小范围供电。
(3) 配电线路
配电的作用是将电能分配到各类用户。常用的配电电压 有10kV或6kV高压和380/220V低压。由10kV或6kV 高压供电的用户称为高压用户。由380/220V低压供电的 用户称为低压用户。
低压配电线路是指经配电变压器，将高压10kV降低到 380/220V等级的线路。
三 用户
我们将这个由发电、送电、变电、配电和用电五个环节 组成的“整体”称为电力系统。
一 概述
电力系统是由发电厂、输电网、配电网和电力用户组成 的整体，是将一次能源转换成电能并输送和分配到用户的一 个统一系统。
输电网和配电网统称为电网，是电力系统的重要组成部 分。发电厂将一次能源转换成电能，经过电网将电能输送和 分配到电力用户的用电设备，从而完成电能从生产到使用的 整个过程。
电力系统还包括保证其安全可靠运行的继电保护装置、 安全自动装置、调度自动化系统和电力通信等相应的辅助系 统（一般称为二次系统）。
图1 电力系统示意图
380V/220V
火力发电厂
110kV 220kV 330kV 500kV
二次电压变电站
变压器台 10kV
10kV
35kV
220V
住宅Βιβλιοθήκη 工厂一次降压变电站
第一章 电力牵引供电系统概述
• 1.1 电力牵引特点及发展概况(略) • 1.2 电力系统简介 • 1.3 三相电力系统的中性点运行方式 • 1.4 牵引供变电系统的组成 • 1.5 牵引供电方式
1.2 电力系统简介
一 概述
由于电能不能大量储存，电能的生产、传输、分配和使 用就必须在同一时间内完成。这就需要将发电厂发出的电能 通过输电线路、配电线路和变电站配送，将发电厂和用电设 备连接在一起有机地联成一个“整体”。
二 电力系统的组成
发电厂
电力网
电力用户
1. 发电厂
发电厂是实现把其他形式的能源转化成电能的场所。现 在我国的发电厂主要有火力发电厂、水力发电厂、核能发电 厂等。此外，还有利用地热资源、再生资源（太阳光能，太 阳热，风力，潮汐，波浪，海流等）其他形式的能源进行发 电。
1、火力发电厂 2、水利发电厂 3、核能发电厂 4、地热发电厂 5、潮汐发电厂 6、风力发电厂：已接近常规电厂的造价，上网电价可降到4角左右。 7、太阳能发电厂：高耗能、低效率。
三级负荷: 不属于一、二级负荷者是三级负荷。三级 负荷对供电没有什么特别要求，可以非连续性地供电，如小 市镇公共用电、机修车间等，通常用一个电源供电 。
1.3 三相电力系统的中性点运行方式
1、电力系统的中性点：发电机、变压器的中性点且指变压器Y 形接线。
2、运行方式共三种： 中性点不接地运行方式