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牵引供电系统课程作业（18级春）电气工程与自动化

北交大第一次作业（2019.9.6）

1、力负荷如何分级?电气化铁道的供电负荷如何分级?

答：一级负荷两路电源供电，增设应急电源

二级负荷两回路供电

三级负荷无特殊

如何保证电气化铁道两回电源的可靠性和独立性?

答：从两个不同的变电站引接可以保证独立性；从电压等级高的变电站接，可以保证可靠性。

电力系统中性点有哪些运行方式?会对电铁供电系统产生哪些影响?

答：电力系统中性点运行方式分为直接接地和非直接接地两种。非直接接

地细分为经消弧线圈接地和经阻抗接地。(注意中性点直接接地系统并不

是每一台变压器中性点都接地)

中性点非直接接地称为小电流接地系统，特点就是可以在发生单相接

地故障时继续运行一定的时间，避免许多瞬间故障停电，但是会因中性点

位移形成过电压。

2、电气化铁道对电能的基本质量要求是什么?

电能主要指标：1、电压；2、频率；3、波形；4、功率因数；5、谐波。

（1）电压偏差：是电压下跌（电压跌落）和电压上升（电压隆起）的总称。（2）频率偏差：对频率质量的要求全网相同，不因用户而异，各国对于该项偏差标准都有相关规定。

（3）谐波和间谐波：含有基波整数倍频率的正弦电压或电流称为谐波。含有基波非整数倍频率的正弦电压或电流称为间谐波，小于基波频率的分数次谐波也属于间谐波。

（4）功率因数，电压三相不平衡：表现为电压的最大偏移与三相电压的平均值超过规定的标准。

（5）电压波动和闪变：电压波动是指在包络线内的电压的有规则变动，或是幅值通常不超出0.9～1.1倍电压范围的一系列电压随机变化。闪变则是指电压波动对照明灯的视觉影响。

并接在电力网上的铁路接触网，主要考虑电压，功率因数和谐波干扰满足要求。

3、电系统的电压等级与输送功率有何种关系?中性点有几种运行方式，

各有何特点?试举例说明。

答：因为输电过程中的电路损耗主要是热损耗，Q=I*2Rt，可见热损和电流的平方正相关，但与电压没有直接关系，同等功率下电压越高则电流

越小，热损便越小，所以电压等级越高输送功率越大。

1、中性点不接地系统的优点：这种系统发生单相接地时，三相用电

设备能正常工作，允许暂时继续运行两小时之内，因此可靠性高，其

缺点：这种系统发生单相接地时，其它两条完好相对地电压升到线电

压，是正常时的√3倍，因此绝缘要求高，增加绝缘费用。

2、中性点经消弧线图接地系统的优点：除有中性点不接地系统的优

点外，还可以减少接地电流；其缺点：类同中性点不接地系统。

3、中性点直接接地系统的优点：发生单相接地时，其它两完好相对

地电压不升高，因此可降低绝缘费用：其缺点：发生单相接地短路时，

短路电流大，要迅速切除故障部分，从而使供电可靠性差。

当前，高速铁路大都采用AT供电方式(如京宁高铁)，请绘制供电

系统原理图，并说明原理。(自己采用计算机软件绘制，切勿拷贝！)

4、当前，高速铁路大都采用AT 供电方式（如京宁高铁），请绘制供电系统原

理图，并说明原理。（自己采用计算机软件绘制，切勿拷贝！）

牵引变电所作为电源向牵引网输送的电压为55kV。接触悬挂与轨道之间的电压仍为25kV，正馈线与轨道之间的电压也为25kV。自耦变压器并联在接触悬挂和正馈线之间，其中性点与钢轨(保护线)相连接。彼此相隔一定距离(一般间距为10~16km)的自耦变压器将整个供电区段分成若干个小的AT区段，从而形成了一个多网孔的复杂供电网络。接触悬挂是去路，正馈线是回路。接触悬挂上的电流与正馈线上的电流大小相等，方向相反，因此其电磁感应影响可互相抵消，故对邻近的通信线有很好的防护作用。

5、当前高速动车组的基本工作原理是什么?

答：(CRH)动车组牵引供电系统牵引供电系统顾名思义就是能够带动机车前进的系统，从车的外观上可以看到在4号和6号车顶上有受电弓。它只是这套系统的一部分。主牵引系统主要由受电弓、牵引变压器、牵引变流器及牵引电机组成。受电弓通过电网接入25KV的高压交流电，输送给牵引变压器，降压成1500V的交流电。降压后的交流电再输入牵引变流器，通过一

系列的处理，变成电压和频率均可控制的三相交流电，输送给牵引电机，通过电机的转动而牵引整个列车。主牵引基本动力单元由1台牵引变压器、2台牵引变流器、8台牵引电机构成，1台牵引变流器驱动4台牵引电机。

4台牵引电机并联使用，其特性差异控制在正负5%以内，以便电流负荷分

配均匀。动车组有两个相对独立的主牵引动力单元。正常情况下，两个牵引单元均工作。当设备出现故障时，两个主牵引单元可分别使用。另外，整个单元可使用VCB切除，不会影响其它单元工作。受电弓的升弓装置安装在底架上，主要装置由较轻的铝合金材料结构设计制造而成。滑板安装在U型弓头支架上，其独特的结构使清板在机车运行方向上移动灵活，开且能够缓冲各方向_上的冲击，达到保护清板的目的。

6、请分析说明电气化铁路牵引负荷的特点。

答：电气化铁道会产生谐波，无功等电能质量问题，最好的办法就是在线路中安装有源滤波器或者无功补偿装置，对电网产生的问题进行治理，为了线

路安全，车辆安全，生命安全，建议安装此设备

7、一般来说，运能与运量决定的电铁的供电方式和供电结构，请分析说

明当前供电方式和供电结构的技术要素。

直接供电方式

直接供电方式以钢轨作为主要牵引回流通路的一种牵引网供电方式。

较常见的两种形式：一种是以钢轨作为回流导体，称简单直接供电方

式(T-R方式)，另一种是在回流系统中增设一条回流线，并每隔3 km~

4 km与钢轨并联连接，称带回流线直接供电方式(I-R-NF方式) (见

牵引网供电方式)。

吸流变压器(BT)供电方式

这种供电方式，在接触网上每隔一段距离装一台吸流变压器(变比为1:1)，其原边串入接触网，次边串入回流线(简称亚线，架在接触网支柱田野侧，与接触悬挂等高)，每两台吸流变压器之间有一根吸上线，将回流线与钢轨连接，其作用是将钢轨中的回流“吸上”去，经回流线返回牵引变电所，起到防干扰效果。