带回流线的直供型牵引供电系统_图文
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铁路牵引供电系统基础知识-文档资料
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全并联AT供电方式主接线图Leabharlann 25全并联AT供电方式特点
全并联AT供电方式与不并联的AT供电方式相比，减小牵引网单位长度阻抗，减少电压损 失和增强供电能力。在相同的负载条件下，可以减少牵引网电力损失大约10％。同时， 由于在每一AT站都进行了并联，负荷电流在上下行牵引网进行了均分，使得线路运行更 加均衡，大大提高了供电的可靠性和带负载能力及减少对周围通讯的干扰。
23
工作原理
由于自耦变压器的作用，接触网和正馈线的电流均为I/2，方向相反，有 效地减少牵引网对通信线的干扰。
由于自耦变压器的中性点与钢轨相连，牵引网的供电电压为2 x 27.5 kV，电压提高了一倍，因此牵引变电所的间距理论上提高了一倍。例如 直供+回流线供电方式牵引变电所间距为20-30km，则AT供电方式为4060km。 AT供电方式用于重载、高速需大电流的牵引供电系统。馈线电流只有直 供方式的一半。
7
8
接触网
附支定支接 加柱位持触 悬和装装悬 挂基置置挂
础
9
10
AT供电接触网结构
11
接触网分段绝缘器
分段绝缘器（电分段）：分为纵向电分段和横向电分段，前者用线路接触网上，后者用于 站场各条接触网之间。通过其上的隔离开关将有关接触网进行电气连通或断开，以保证供 电的可靠性、灵活性和缩小停电范围等。
21
AT供电方式的工作原理
22
工作原理
牵引变电所牵引侧电压为2X27.5KV，其绕组两端分别接至接触导线和正馈线，其中性点与 钢轨相连。为保证接触导线与正馈线之间的电压水平达到55KV，AT供电方式每隔10~~15KM ，在接触网与钢轨间并接入一台自耦变压器，自耦变压器将牵引网的电压提高一倍，而供 给电力机车的额定电压仍为25KV，称为AT所。
全并联AT供电方式主接线图Leabharlann 25全并联AT供电方式特点
全并联AT供电方式与不并联的AT供电方式相比，减小牵引网单位长度阻抗，减少电压损 失和增强供电能力。在相同的负载条件下，可以减少牵引网电力损失大约10％。同时， 由于在每一AT站都进行了并联，负荷电流在上下行牵引网进行了均分，使得线路运行更 加均衡，大大提高了供电的可靠性和带负载能力及减少对周围通讯的干扰。
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工作原理
由于自耦变压器的作用，接触网和正馈线的电流均为I/2，方向相反，有 效地减少牵引网对通信线的干扰。
由于自耦变压器的中性点与钢轨相连，牵引网的供电电压为2 x 27.5 kV，电压提高了一倍，因此牵引变电所的间距理论上提高了一倍。例如 直供+回流线供电方式牵引变电所间距为20-30km，则AT供电方式为4060km。 AT供电方式用于重载、高速需大电流的牵引供电系统。馈线电流只有直 供方式的一半。
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接触网
附支定支接 加柱位持触 悬和装装悬 挂基置置挂
础
9
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AT供电接触网结构
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接触网分段绝缘器
分段绝缘器（电分段）：分为纵向电分段和横向电分段，前者用线路接触网上，后者用于 站场各条接触网之间。通过其上的隔离开关将有关接触网进行电气连通或断开，以保证供 电的可靠性、灵活性和缩小停电范围等。
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AT供电方式的工作原理
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工作原理
牵引变电所牵引侧电压为2X27.5KV，其绕组两端分别接至接触导线和正馈线，其中性点与 钢轨相连。为保证接触导线与正馈线之间的电压水平达到55KV，AT供电方式每隔10~~15KM ，在接触网与钢轨间并接入一台自耦变压器，自耦变压器将牵引网的电压提高一倍，而供 给电力机车的额定电压仍为25KV，称为AT所。
牵引供电系统简介
牵引供电系统简介一、系统功能牵引供电系统的主要功能是：将地方电力系统的电源（交流电气化铁路：AC110 kV或AC220kV，城市轨道交通：中心变电所AC220kV或AC110kV→AC35 kV环网）引入牵引供电系统的牵引变电所，通过牵引变压器变压为适合电力机车运行的电压制式（交流电气化铁路：AC25kV或AC2×25kV，城市轨道交通：DC750V、DC1500V或DC3000V），向电力机车提供连续电能。
电力牵引负荷为一级负荷，引入牵引变电所的外部电源应为两回独力可靠的电源，并互为热备用，能够实现自动切换。
交流电气化铁路及城市轨道交通牵引供电系统简图分别如图1.1和图1.2所示。
图1.1 交流电气化铁路牵引供电系统图1.2 城市轨道交通牵引供电系统二、牵引网供电方式1.交流电气化铁路交流电气化铁路牵引网供电方式大体上可分为三种：直接供电方式（包括带回流线的直接供电方式）、BT供电方式和AT供电方式。
（1）直接供电方式直接供电方式又可分为不带回流线直接供电方式(图 2.1)和带回流线的直接供电方式(图2.2)两种。
图2.1 不带回流线的直接供电方式图2.2 带回流线的直接供电方式不带回流线的直接供电方式在我国早期的电气化铁路中采用，机车电流完全通过钢轨和大地流回牵引变电所，牵引网本身不具备防干扰功能。
在接地方面，每根支柱需单独接地（设接地极或通过火花间隙），或者通过架空地线实现集中接地（架空地线不与信号扼流圈中性点连接）。
带回流线的直接供电方式，机车电流一部分通过钢轨和大地流回牵引变电所（约70%），其余通过回流线流回牵引变电所（约30%）。
由于流经接触网的电流和流经回流线的电流虽然大小不等，单方向相反，且安装高度比较接近，两者对铁路沿线通讯设施的电磁干扰影响趋于抵消，因此牵引网本身具备防干扰功能。
在接地方面，接触网支柱通过回流线实现集中接地，回流线每隔一个闭塞分区通过吸上线（铝芯或铜芯电缆，常用VLV-70和2xVLV-150）与信号扼流圈中性点连接（吸上线间距3～4km）。
高铁变电所主接线的作用及识读—高铁牵引变电所典型主接线分析
高铁变电所运行与维护（一次系 统）
项目七、高铁变电所主接线识读
任务3、高铁牵引变电所典型主接线识读
目录
一一带 直接供电方式的三相变电所
二 直接供电方式的V/V变电所 三 直接供电方式的单相变电所
四 AT供电方式的三相=二相变电所
五 AT供电方式的V/X客运专线变电所
六四
AT供电方式的单相变压器客运专线 变电所
28BLF 301 303 3141
F4
28BLT 27BLT 3102
T3 T4
27BLF 3131
F3 下行
上行
六、AT供电方式下的单相变压器客运专线变电所电气主接线
220kV 1#进线
1BL 1013 1011D
1011
1YH
1012
101
1001（电动）
11BLT
T1 F1
1B1B
接JD
接JD
11BLF
12BLT
201 11YHT 11YHF
2011D 2011
12BLF 13BLF
202 2021D 2021
二、带回流线的直接供电方式下的V，v接线牵引变电所电气主接线
分析要点： 高压侧主接线 高压侧设备情况 主变压器二次侧接线 牵引侧接线 馈线侧接线 电容补偿装置 自用电装置
三、带回流线的直接供电方式下的单相牵引变电所电气主接线
三、带回流线的直接供电方式下的单相牵引变电所电气主接线
分析要点：
四种常见运行方式： 直列供电 1WL向T-1供电 2WL向T-2供电 交叉供电 1WL向T-2供电 2WL向T-1供电
五、AT供电方式下的单相V/X客运专线变电所电气主接线
五、AT供电方式下的单相V/X客运专线变电所电气主接线
项目七、高铁变电所主接线识读
任务3、高铁牵引变电所典型主接线识读
目录
一一带 直接供电方式的三相变电所
二 直接供电方式的V/V变电所 三 直接供电方式的单相变电所
四 AT供电方式的三相=二相变电所
五 AT供电方式的V/X客运专线变电所
六四
AT供电方式的单相变压器客运专线 变电所
28BLF 301 303 3141
F4
28BLT 27BLT 3102
T3 T4
27BLF 3131
F3 下行
上行
六、AT供电方式下的单相变压器客运专线变电所电气主接线
220kV 1#进线
1BL 1013 1011D
1011
1YH
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1001（电动）
11BLT
T1 F1
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接JD
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201 11YHT 11YHF
2011D 2011
12BLF 13BLF
202 2021D 2021
二、带回流线的直接供电方式下的V，v接线牵引变电所电气主接线
分析要点： 高压侧主接线 高压侧设备情况 主变压器二次侧接线 牵引侧接线 馈线侧接线 电容补偿装置 自用电装置
三、带回流线的直接供电方式下的单相牵引变电所电气主接线
三、带回流线的直接供电方式下的单相牵引变电所电气主接线
分析要点：
四种常见运行方式： 直列供电 1WL向T-1供电 2WL向T-2供电 交叉供电 1WL向T-2供电 2WL向T-1供电
五、AT供电方式下的单相V/X客运专线变电所电气主接线
五、AT供电方式下的单相V/X客运专线变电所电气主接线
牵引供电系统简介PPT课件
• 牵引变电所
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
.
.
目前多采用分散式供电
内桥接线
外桥接线
双T接线 .
单母线分段
1.3 牵引变电所向牵引网的供电
• 单线
电 分 相
SS1
SP
SS2
单 边 供 电
SS1
SS2
双 边 供 电
.
复线
SS1
SP
单边分开供电
SS1
SP
单边并联供电
SS1
SP
单边全并联供电
.
SS1
SS2
双边纽结供电Βιβλιοθήκη 1.4 牵引网向电力机车的供电
.
（3）带负馈线的直接供电方式
F T
Us
I
R
• 防干扰效果不如BT供电方式； • 牵引网阻抗界于直接供电方式和BT供电方式之间； • 目前应用比较广泛。
.
（4）自耦变压器供电方式（AT方式）
自耦变压器 Auto-transformer
T
Us
R
F
• 防干扰效果与BT方式相当 • 牵引网阻抗小，输送容量大，供电臂长（可达40～50km） • 结构复杂，投资大，维护费用高
• 变电所两侧的牵引网区段被称作供电臂。 • 变电所的主要设备
牵引变压器（有多种接线方式） 断路器（SF6、真空、少油、油断路器），隔离开关 避雷器、避雷针 电压互感器、电流互感器 二次设备（控制、保护、测量、计量、监视和电源设备） 无功补偿装置、调压装置
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
.
.
目前多采用分散式供电
内桥接线
外桥接线
双T接线 .
单母线分段
1.3 牵引变电所向牵引网的供电
• 单线
电 分 相
SS1
SP
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单 边 供 电
SS1
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双 边 供 电
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复线
SS1
SP
单边分开供电
SS1
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单边并联供电
SS1
SP
单边全并联供电
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SS1
SS2
双边纽结供电Βιβλιοθήκη 1.4 牵引网向电力机车的供电
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（3）带负馈线的直接供电方式
F T
Us
I
R
• 防干扰效果不如BT供电方式； • 牵引网阻抗界于直接供电方式和BT供电方式之间； • 目前应用比较广泛。
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（4）自耦变压器供电方式（AT方式）
自耦变压器 Auto-transformer
T
Us
R
F
• 防干扰效果与BT方式相当 • 牵引网阻抗小，输送容量大，供电臂长（可达40～50km） • 结构复杂，投资大，维护费用高
• 变电所两侧的牵引网区段被称作供电臂。 • 变电所的主要设备
牵引变压器（有多种接线方式） 断路器（SF6、真空、少油、油断路器），隔离开关 避雷器、避雷针 电压互感器、电流互感器 二次设备（控制、保护、测量、计量、监视和电源设备） 无功补偿装置、调压装置
牵引供电-供电方式
牵引网供电方式的比较
AT供电方式特点 1) AT供电方式特点 25kV系统，供电电压比直供方式高一倍， kV系统 ① 2×25kV系统，供电电压比直供方式高一倍，电压 损失降为1/4 ， 牵引网单位阻抗约为直供方式的1/4 损失降为 1 牵引网单位阻抗约为直供方式的 1 实际略高） 电能损失小，显示了良好的供电特性； （实际略高），电能损失小，显示了良好的供电特性； 牵引变电所的间距大，易选址， ② 牵引变电所的间距大 ，易选址 ，减少了外部电源 的工程数量和投资； 的工程数量和投资； 减少了电分相数量，有利于列车的高速运行； ③ 减少了电分相数量，有利于列车的高速运行； 牵引网回路是平衡回路，防干扰效果， ④牵引网回路是平衡回路，防干扰效果，可改善电磁 环境，并减少防干扰费用； 环境，并减少防干扰费用；
• •
IC 1
•
•
•
IC 2
I
•
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C
I1
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U1
55kV
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I2
T
IT 1
•
IT 2
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′ U1
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IF
′ U2
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I2
F C
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复线末端并联AT网络 复线末端并联 网络
电流分配关系
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IF
′ U2
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I2
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x
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单线短回路中的电流分配
牵引网供电方式课件
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•吸流变压器—回流线装置BT
在牵引网中，每相距1.5km—4km间隔，设置 一台变比为1:1的吸流变压器。吸流变压器设在分 段中央，其原边串入接触网，副边串入沿铁路架 设的回流线。回流线通常就悬挂在铁路沿线的接 触网支柱外侧的横担上。
牵引网供电方式
5
1—牵引变电所；2—馈电线；3—接触网；4—电力机车； 5—钢轨；6—回流线；7—吸流变压器；8—吸上线。
所以实际装置是在供电臂内设置长度不大的许多吸上 分段，每个分段仅长2—4km，每个分段中央设置一台吸 流变压器。分段以吸上线为界，吸上线一端接回流线，另 一端焊入钢轨。
牵引网供电方式
10
按照这种安排，半段效应长度大大缩小，且只有处在一个分段 中的机车的电流而不是牵引网总电流在该分段产生半段效应影响。
但当高速、大功率机车在这种电路中通过吸 流变压器分段时，在受电弓上会产生强烈电弧， 为了克服此缺点，后来发展了一种新的牵引网供 电方式—自耦变压器供电方式。
牵引网供电方式
12
1/2I
T
n2
n2
I
R
n1
n1
F
AT1 1/2I
AT2
T—接触网；R—轨道；F—正馈线； AT—自耦变压器 AT供电方式：由接触网T、正馈线F、轨道大地系统R以 及每隔一定距离的自耦变压器(AT)构成。 AT并联于接触导线与正馈线之间，AT中点与钢轨相连。
缺点：1. 电力机车处于吸流变压器附近时防护效果差。
机车电流经轨道与大地，然后经回流线流回，接触网在a、
b段中没有电流，而回流线中有电流，则在ab段的长度内
等于没有防护。
牵引网供电方式
9
回流线cd 中无电流，在 接触网cd 段的长度内等于 没有防护。
(完整版)牵引供电方式
而不经由轨道和大地。从而把本来距离很
—轨道大地回路，改变为距离相对很小的接触网—回流线线路。而且，
方向相反，它们
这样就达到了牵引供电回路比较对称的目的，显著的消
使牵引电流在邻近的通信线路中的电
方式牵引网结构复杂，造价较高，由于吸流变压器串入接触网，使得牵
BT分段（火花间隙），不利于高速、
BT方式的钢轨电位低，抑制通信干扰的效果很好。
接触网对机车的供电方式
1） 直接供电方式
牵引网结构最简，投资最小，但钢轨电位较高，的直接供电方式
DN供电方式：在钢轨上并联架空回流线（又
。
原来流经轨道、大地的回流，一部分改由架空回流线流回牵
其方向与接触网中馈线电流方向相反，架空回流线与接触网距离较近，
G入地。在钢轨对地泄漏电阻和机车取流较
AT区段中部加横向连接线CPW，将钢
并联于牵引网中，克服了BT串入网中BT分段的缺陷，使供电电压成倍
170%-200%），网上压
5） CC供电方式
同轴电缆内外导体间的互感系数很大，吸流效果和抑制通信干扰的效果均
BT和AT供电方式。CC供电牵引网阻抗和供电距离与AT方式相近，钢轨
以加长带有不同电位的两段钢轨之间的距离，此外，当
--回方式比吸--轨方式抑制通信干扰的效果好。我国采用的BT方式均为
-回方式，日本东海道新干线也如此，而英国、法国、瑞典两种方式都有应用，
BT-钢轨方式。
1：1的特殊变压器，其特点是要求励磁电流小。吸
1.5-4km 设置
在两个吸流变压器中间，把轨道和回流线连接起来，这个连接
AF与T架设在同一支柱上。牵引变压器的次边以55kV，在供电臂上并接
。AT两半线圈匝数n1＝n2，即原、次边变比为2：1，使供给接触网上的电
—轨道大地回路，改变为距离相对很小的接触网—回流线线路。而且，
方向相反，它们
这样就达到了牵引供电回路比较对称的目的，显著的消
使牵引电流在邻近的通信线路中的电
方式牵引网结构复杂，造价较高，由于吸流变压器串入接触网，使得牵
BT分段（火花间隙），不利于高速、
BT方式的钢轨电位低，抑制通信干扰的效果很好。
接触网对机车的供电方式
1） 直接供电方式
牵引网结构最简，投资最小，但钢轨电位较高，的直接供电方式
DN供电方式：在钢轨上并联架空回流线（又
。
原来流经轨道、大地的回流，一部分改由架空回流线流回牵
其方向与接触网中馈线电流方向相反，架空回流线与接触网距离较近，
G入地。在钢轨对地泄漏电阻和机车取流较
AT区段中部加横向连接线CPW，将钢
并联于牵引网中，克服了BT串入网中BT分段的缺陷，使供电电压成倍
170%-200%），网上压
5） CC供电方式
同轴电缆内外导体间的互感系数很大，吸流效果和抑制通信干扰的效果均
BT和AT供电方式。CC供电牵引网阻抗和供电距离与AT方式相近，钢轨
以加长带有不同电位的两段钢轨之间的距离，此外，当
--回方式比吸--轨方式抑制通信干扰的效果好。我国采用的BT方式均为
-回方式，日本东海道新干线也如此，而英国、法国、瑞典两种方式都有应用，
BT-钢轨方式。
1：1的特殊变压器，其特点是要求励磁电流小。吸
1.5-4km 设置
在两个吸流变压器中间，把轨道和回流线连接起来，这个连接
AF与T架设在同一支柱上。牵引变压器的次边以55kV，在供电臂上并接
。AT两半线圈匝数n1＝n2，即原、次边变比为2：1，使供给接触网上的电
第1讲 牵引供电系统PPT课件
牵引变电所的主要设备
AC220kV组合电器
SWJTU
OCS 2014.02.28
Page 31
牵引变电所的主要设备
AC25kV组合电器
SWJTU
OCS 2014.02.28
Page 32
牵引变电所的主要设备
控制柜
SWJTU
OCS 2014.02.28
Page 33
直流牵引供电系统
直流电传动
SWJTU
弓网系统的组成
SWJTU
OCS 2014.02.28
弓网系统是由相互作用相互依赖的受电弓和接触网结合而成的、具有向电力 牵引车辆输电功能的有机整体，又是它从属的牵引供电系统的组成部分。
Page 36
弓网系统的分类
接触网系统
SWJTU
OCS 2014.02.28
架空接触网系统
接触轨系统
架空接触网
架空接触轨
牵引 变电所
I 吸流变压器 I
I
I
吸流变压器
回流线 接触网
25kV I
I
I
I
钢轨
目标： ①长回路中钢轨电位降为0；②长回路磁场完全平衡，电磁干扰降至最低。
Page 13
牵引供电系统的供电方式
SWJTU
OCS 2014.02.28
带回流线的直接供电方式（TRNF） 回流线与接触网同杆架设，两组导线
之间有互感，部分电流由回流线回流。
Page 2
牵引供电系统电流制式
电流制式
SWJTU
OCS 2014.02.28
DC：
750V 1.5kV 3.0kV
北京地铁等 上海、广州、成都等地铁 意大利、前苏联等
AC：
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• 六个传输线模块（seg1～seg6），每一表示5km,总供 电距离为30km。
• “负载”为机车，距离变电所15km处, 机车等效阻抗 (62.5+j46.875)Ω,
• 三相电源参数：线电压110kV。变压器参数：容量 50MVA, 变比110 kV /27.5 kV，短路阻抗百分数10.5% 。
第三部分：电能质量
5、网压侧电压偏差的影响
在整流桥均为满开放时，调节网压侧的电压值， 当网压下降为102.75kV时，整流侧的牵引电机工作 在额定的工作状态，此时，其直流分量分别为 1.0328k V，0.840117k A。此时，牵引网的功率因 数为：
第三部分：电能质量
5、网压侧电压偏差的影响
带回流线的直供型牵引供电系统_图文.ppt
提纲
SS4型电力机车的建模与仿真研 究
带回流线的直供型牵引网的建模 与供电系统的研究
牵引供电系统的电能质量研究
• 电力机车产生的谐波，负序问题 • 电网侧频率偏差，电压偏差、骤降
（升）对电力机车运行的影响
第一部分
SS4电力机车的建 模与仿真研究
第一部分：SS4电力机车
耗 引起以负序分量为启动元件保护发生误动作； 对于通信系统，会增大对其干扰，影响正常通信质量。 所以，为了减少单相牵引负荷对负序影响的改善措施：
牵引供电系统：相邻牵引变电所的牵引变压器 原边换接相序；牵引变电所采Scott接线的变压 器；
电力系统：在发电厂或者枢纽变电所安装特殊订 货的同步调相机，或者是临时性的过渡措施，来 改变系统负序电流的分配，以减少负序电流流入 负序承受能力弱或较重的设备。
第二部分：牵引网 4、复线区段的供电特性
其中接触网采用接触网选GLCA，承力索选GJ-70，回流线选 LJ－185，钢轨选50kg/m。
• 上下行回路间的零序互 阻抗
第二部分：牵引网 4、复线区段的供电特性
• 上行机车位于12km处，下行机车在15km处
第二部分：牵引网 4、复线区段的供电特性
• 谐波的含量增加也导致了电网侧的功率因数的降低。
第三部分：电能质量
1、电力机车引起的谐波分析
• 当谐波电流返回系统时，由于牵引网对地分布电容和回 路电感的影响，可能构成谐波的谐振回路，造成谐振放 大，危及系统安全。
• 谐波电流流过牵引变压器，会产生谐波电压降，引起附 加铁损和铜耗，使变压器容量减小，效率降低。
在整流桥均为满开放时，若网压侧的电压值继续下降， 牵引电机的电流也将低于其额定电流840A。当网压下降为 10%，即为99k V时，整流侧电压电流的直流分量分别为 1.02569k V，0.745709k A，则牵引功率为
此时，牵引网的功率因数为：
第三部分：电能质量
5、网压侧电压偏差的影响
• 相较于在同等条件时在机车在额定工况工作条件下，当 其牵引功率下降时，会导致其主电路的功率因数下降。
第三部分：电能质量
4、网压侧电压骤降的影响
• 对于电网出现的频率偏差，电力机车的异 常反应极为迅速，而且对电网的频率偏差 范围要求更严格。
• 单复线供电区段出现网压骤降时，一样会 导致系统的谐波含量增加，功率因数下降 。
• 相较于频率偏差，电力机车的反应要相对 缓和一些，在网压迅速恢复时，整流电路 又会很快恢复正常。
考虑漏抗时四段整流桥的输出电 压：
=
=
• 要计算有重 叠导通时的 输出电压平 均值，就得 在每次换流 中从不考虑 重叠的输出 电压中减去 换流期的电 压损失，只 要计算换相 压降 即可 。
第一部分：SS4电力机车
4、SS4主电路的调速特性
在整流电压电流的线性给 定值下，由
• 牵引电机空载电、网压侧电压骤降的影响
单 线 区 段
在加上断路故障时 ，会引起电网侧的 电流的谐波含量增 加。并且，故障持 续的时间越长，其 增加的谐波含量越 大。
第三部分：电能质量 4、网压侧电压骤降的影响
• 复线区段
与单线区段一样, 在加 上断路故障时，会引起 电网侧的电流的谐波含 量增加。并且，故障持 续时间越长,其增加的谐 波含量越大。
• 所以，为保证电气化铁路经济、安全的运行， 必须将牵引供电系统的电能质量控制在安全合 理范围内。
1、SS4 电力机车的相控调压原理
2、仿真电路图
第一部分：SS4电力机车
• 网压电源为的理想电压源； • 变压器：4760kVA，
25000/671.14/2×335.57V ； 漏抗11%； • 平波电抗器0.0078H，牵引 电机的总电阻为0.044104Ω 。
第一部分：SS4电力机车
3、整流电路漏抗的影响
3、仿真电路图
第二部分：牵引网 • 带SS4机车负载时
• 除了用机车模型代替恒阻抗负载，还将电力机车 位于离牵引所12km处，其他参数取值均不变。
第二部分：牵引网
• 其谐波含量明显，也导 致读数时其值过大
带SS4电力机车负荷与带 恒阻抗负荷时钢轨电位的 变化趋势完全一样，只是 在钢轨电位值大小上又差 异。毕竟电力机车是一个 非线性变化的负荷，不是 一个恒阻抗。
• 在整流电路中，因为直流侧的电压与电流值与晶闸管的 触发角直接相关
• 但是若是网压侧的电压值过低时，即使整流桥全部满开 放，整流电压也不能达到牵引电机的额定功率，此时， 电力机车的正常运行就会受到影响。
• 而若是网压侧的电压值过高，虽然理论上，可以通过触 发角的调节总是能使整流桥的输出电压值保持在牵引电 机的额定电压上，但是过高的网压会使晶闸管寿命缩短 ，甚至烧毁。所以这也是不允许的。
• 在复线区段，其现象与结论与单线区段一致。
总结与展望
• 结果表明：由于电力机车为单相相控整流型非 线性负荷，必然会在电力系统引起负序分量， 谐波含量多，功率因数低等电能质量问题。
• 同时，电力系统的频率偏差以及电压偏差对电 力机车影响也是不容忽视的。
• 电力机车对频率变化很敏感，以内的频率偏差 也极易导其整流装置触发紊乱，甚至触发失败 ，使电力机车不能正常运行。
• 图中也清楚的显示了零序电流为0，即单相的电力 机车负荷并没有在系统中引起零序电流。
第三部分：电能质量
2、电力机车产生的负序分量
三相电压、电流不平衡造成的危害，主要有： 引起旋转电机的附加发热和振动，使发电机容量利用率
下降，危及其安全运行和正常出力； 使变压器寿命缩短，且还会因磁路不平衡，造成附加损
• 整流桥的触发角的确定 描绘SS4电力机车的调速
特 性曲线，如右图：
第一部分：SS4电力机车
5、SS4的功率因数
• 电力机车的功率因数 PF与机车速度的关 系称为功率因数特性 。
第二部分
带回流线的直供型牵引网的 建模与供电特性
第二部分：牵引网
1、牵引网阻抗的等效原 理
2、仿真电路图
第二部分：牵引网
第三部分：电能质量
第三部分：电能质量研究
分单复线供电区段从以下几方面分别讨 论了电能质量的问题：
电力机车引起的谐波分析 电力机车产生的负序分量 电网频率偏差的影响 网压侧电压骤降的影响 网压侧电压偏差的影响
第三部分：电能质量
1、电力机车引起的谐波分析
• 单线区段
• 复线区段
• 电力机车的整流电路产生的谐波含量以奇次谐波为主 复线区段网压侧的变压器原边的谐波总含量比单线区 段时略高一些，因为多列电力机车工作在不同的位置 产生的谐波含量是变化的。
• 当电力系统的频率下降时，较频率上升时，触发失败 的时间略长，但若整流一旦发生异常，在短时间内（ 不到两个周期）整个电路就触发失败，牵引电机直流 也在随之立即下降至几安培，严重影响牵引电机的正 常工作。
• 值得注意的是：频率下降时，在整流触发失败之前， 牵引电机的直流分量有一个明显增加的过程，甚至会 高达牵引电机额定工作电流的2倍，显然，若是让牵 引电机长时间在如此高的电流下工作，会大大的影响 电机的寿命，甚至导致其烧毁。
消除或者减少电力系统中的谐波含量，措施： 在牵引变电所牵引侧或者是电力机车上加装装设并
联电容补偿装置 减少谐波电流的发生量 电力系统增容，调整运行方式等等。
第三部分：电能质量
2、电力机车产生的负序分量
单 线 区 段
复 线 区 段
• 当牵引变压器所采用单相接线牵引变压器时，其 负荷在三相电力系统中引起的负序电流绝对值与 正序电流绝对值相等，电流不对称系数为也依然 为100%。
第三部分：电能质量
3、电网频率偏差的影响
单 线 区 段
复 线 区 段
单复线区段当频率上升或者下降时，电力机车的整流电路 出现异常的规律基本相似，而且出现整流异常的的时间与 频率偏差的幅值直接相关，频率出现的偏差值越大，出现 异常的时间越短。
第三部分：电能质量
3、电网频率偏差的影响
• 当电力系统的频率上升时，电力机车较短的时间内就 会出现整流异常，甚至只有0.1s左右。牵引电机的直 流渐渐下降的达到一个新的平衡，不会出现立即降至 几乎为0的突变。但是频率的上升还是很容易就导致 整流触发异常，使牵引电机的直流电流过低。
第二部分：牵引网
• 流向吸上线3和4的电流 的比值为：54： 42=1.29。
第二部分：牵引网
• 随着节点离变电所距离变长，钢 轨电压下降
• 泄露电流的影响主要表现在当电 力机车通过时，会引起通信设备 地电位升高，从而影响通信设备 的正常运行。
• 列车处钢轨电位越高，列车获得 的牵引电压就越小。所以，降低 钢轨电位是很有实际意义的。
相较于单线供电，复线供电时 ，电力机车的运行使电力系统 中的谐波含量更是明显增加， 网压侧的电流谐波含量非常大 ，导致其的波形畸变更为严重 。
• 复线区段与单线时的几乎所有 的参数的变化趋势相同。
• 且由于复线是上下行分开并联 供电，电力机车位置不同，上 下行的电压电流的取值也不一 样，