AT供电系统汇总
2024年AT供电系统解读
Iat2 2AT
U2
It2
If2
Department of Electrical Engineering
分区所
T1
F1
It1
If1
U1
Iat1 1AT
Iat2 2AT
U2
It2
If2
T2
F2
图1 AT测距系统电流接线图
Department of Electrical Engineering
故障AT段判断方法为：首先找到各处AT吸上电流
Q0
0.09
0.28
0.47
0.66
0.85
L0
0.00
2.63
5.26
7.89
10.52
Q1
0.10
0.30
0.50
0.70
0.90
L1
0.00
2.87
5.73
8.60
11.46
Q0
0.85
0.66
0.47 0.28
0.09 0 2.63
变电所
5.26
7.89
L0
10.52 AT所
Q1
0.90
0.70
吸上电流比， xi 为各分段点距离， Di 为各AT段长度
，
Department of Electrical Engineering
如下图所示，为3个测距装置、两个AT段示意图。
变电所
AT所 D0
Q 1
Q4
分区所 D1
Qk+1 Q
Qk
Q0
x
L
0
xk
xk+1
Department of Electrical Engineering
《AT供电技术》课件
借助物联网和大数据技术，AT供电 技术将进一步实现自动化控制和远 程监控，提高供电管理的智能化水 平。
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THANKS
电力系统
在电力系统中，AT供电技术主 要用于高压输电线路的供电。
通过采用AT供电技术，能够减 小线路损耗，提高输电效率，同 时还能降低线路电压波动和闪变
，提高供电质量。
AT供电技术在电力系统中还具 有灵活的供电方式和调度功能， 能够实现电力的优化配置和调度
。
工业自动化
在工业自动化领域，AT供电技 术主要用于驱动各种电动机和 工业设备。
02 AT供电技术的基本原理
AT供电技术的电路组成
电源电路
提供电能，将交流电转换为直 流电。
控制电路
控制电源电路的开关，调节电 流和电压。
驱动电路
驱动电机等执行机构，实现机 械运动。
检测电路
检测电流、电压、温度等参数 ，确保系统正常运行。
AT供电技术的运行机制
启动阶段
01
电源电路启动，输出稳定的直流电。
保护控制
通过检测电流、电压等参数来实现过流、过 压、欠压等保护功能。
03 AT供电技术的应用场景
城市轨道交通
1
城市轨道交通是AT供电技术应用最广泛的领域之 一。
2
在城市轨道交通系统中，AT供电技术能够提供稳 定、可靠的电力供应，确保列车安全、高效地运 行。
3
AT供电技术能够减小对城市电网的干扰，提高供 电质量，同时还能降低运营成本和维护难度。
AT供电技术能够提供稳定、可 靠的电力供应，确保工业设备 的正常运行和生产线的稳定生 产。
同时，AT供电技术还能够实现 能源的优化利用和节能减排， 降低工业生产的能耗和排放。
AT供电系统知识课件
AT(自耦变压器)供电方式
接触网
T
电力机车
AC
钢轨 R
55kV 正馈线
F
缺点：AT供电方式接触网结构复杂，供变电设施较多， 运营维护难度较大
AT供电方式特点
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（实际略高） ，电能损失小，显示了良好的供电特性；
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； ③ 减少了电分相数量，有利于列车的高速运行;
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；
⑤ 牵引网系统需设正馈线，较一般直供方式复
杂，但
在重负荷区段不必设加强导线，可与直 供方式相当；变 电系统较直供方式减少了牵引变电所的数量，但需设AT所 ，一般AT间距为10-20 km，开关设备需用双极；
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。
自耦变压器供电方式原理电路图 AT1、AT2为自耦变压器，变比为2:1。
AT供电系统原理
接触悬挂是去路，正馈线是回路。接触悬挂上的电流与正
（T）、轨道（R）、自耦 变压器（AT）、正馈线
（F）、电力机车等（见示
意图）。
50kV -25kV 25kV
正馈线 保护线 承力索 接触线
扼流圈
钢 轨
图中
为避雷器； 为放电器
AT供电系统原理
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。
AT供电系统
全并联AT供电的特点
• 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。
短回路
第14页/共65页
•
长回路中， C和F中电流都为
.
I/ 2
。
• 短回路中，电流分布复杂 ，分析如下：
•
•
IC1
IC 2
C
•
U1
•
IT 1
•
•
I•
IT 2
U2
T
•
•
U1
•
IF
U 2
F
I
C1
1 2
I
1 2
IT1
IC 2
1 2
IT 2
IF
1 2
IT 2
IT1 I IT 2
U UU11UU22
考虑到假设条件
ZF ZC ZTF ZCT
2LI2 lI / 2 0
则
I1
2L l 2L
I 2
I
2
l 2L
I 2
由此可知，在假设的条件下，复线AT网络长回路中机 车电流在上下行中亦按距离反比例分配。
第27页/共65页
复线AT网络的电流分布规律： • 长回路中，机车电流在上下行中按距离成反比
•
I1
•
E
•
I1 l
– 电流关系方程
•
IC1
•
IT 1
•
AT_供电方式
AT供电方式牵引变电所主接线向带有自耦变压器（AT）供电方式牵引网供电的交流牵引变电所电气主接线。
这种牵引变电所多数采用特殊结构的三相一两相平衡变压器为主变压器，以减小单相不对称牵引负荷对电力系统负序电流的影响，实现降压和变相功能（参见三相—两相接线平衡变压器），并以2 ×25 kV电压馈线向AT牵引网供电。
其主接线图见下图。
主接线特点电源线进线为220 kV（或110kV）电压输电线，高压侧采用线路—变压器接线形式，设有两组线路一变压器组，正常运行时一组工作、一组备用。
当工作主变压器或电源进线故障时，由备用线路-变压器组借助于备用电源自投装置，自动转换取代原工作线路一主变压器组运行。
按需要，高压侧也可在两组主变压器的断路器前面，连接带两组隔离开关的横向跨条（三相），以增加运行的灵活性。
牵引侧2 ×25 kV两相电压Uα，Uβ间相位移为π/2，且Uβ=Uα•e-jπ/2 ，由相应于斯科特（scott）接线主变压器高边绕组T和低边绕组M的次边取得，其引出线分别为TT，FT 和TM，FM 连接至相应的两组带双极隔离开关分段的单母线系统（见图）,正常运行时两组隔离开关均合闸，仅在某段母线检修时将其断开。
每段母线部设有电压互感器（PT）,以便某段母线检修或故障而停电时，不至中断对测量表计和继电保护电压回路的供电.从Uα，Uβ相的两段牵引母线各馈出两回路馈线T，F（正馈线）和T，N，F，分别向复线牵引网左、右两次侧供电区上、下行线路供电。
在两回路馈线断路器之间，设有备用断路器RQ，通过相关隔离开关的转换操作，可使RQ代替任一馈线断路器工作。
此外，每相母线还连接有并联无功补偿装置PC。
因斯科特（scott）接线主变压器次边绕组不能连获得与地电连接（通过火花间隙）的中性点N，故在每路馈线T，F的断路器后面设置一台自耦变压器（AT）、其容量与线路牵引网所设AT容量相同.使列车在邻近牵引变电所的AT段（约10 km）内运行时，仍能产生吸流效应。
AT供电技术交流
T
220kV
IF=1677A
N
N
F
IF'=586A
F
IF''=1089A
213 IT2=837A
271 IT2'=288A IF2'=245A
271 IT2''=545A IF2''=583A
IF2=835A
下行
3.AT供电基本知识 3.4 AT供电牵引网阻抗
单线AT供电网络曲线的阻抗、距离 关系曲线图。直线１为T-F间的长回 路阻抗，其斜率即为长回路的单位 阻抗。 在每一个AT段中，由于段中阻抗增量 的影响，形成一系列鞍形曲线。各AT 段的鞍形曲线中都有一个极大值。当 列车处于AT段中的极点位置时有最大 的牵引网阻抗。对单线区段来说，各 AT段的极点位置是固定不变的，它由下式计算： X
U1
IF
U2
F
I 2
l
x
D
长回路
短回路
D x I IT 1 D x I I T2 D I 1 2 D x I 1 x I C1 2 D 2D I I x I C2 F 2D
二、AT供电运行方式 4.牵引供电系统非正常运行状态
（3）牵引变电所上、下行馈线任一断路器故障检修，通过倒闸
操作，变电所馈线上、下行联络开关合上，由另一方向馈线承 担全部上、下行负荷。
4.2分区所、AT所故障 分区所故障退出运行，供电臂的分区所至相邻的AT所区段改为带回流 线的直接供电方式。 AT所故障退出运行，变电所至分区所区段变为一个AT区段，牵引网运 行方式不变。
AT供电系统知识讲解
考虑冗余和容错能力
为保证供电系统的稳定性和可靠性， 应考虑冗余和容错能力，如备用电源、 自动切换装置等。
应用场景与案例
工业自动化生产线
智能建筑
为自动化设备提供稳定可靠安防系统等提供可靠的 电力保障。
轨道交通
案例
为列车、信号系统等提供稳定、高效的电 力供应。
某大型工厂采用AT供电系统，实现了设备 的稳定运行和生产线的自动化控制，提高 了生产效率和产品质量。
优缺点分析
优点
AT供电系统具有高可靠性、高稳定性、易于维护等优点，能 够保证设备的安全、稳定运行。
缺点
AT供电系统的设计和建设成本较高，且在某些特定场景下可 能存在供电效率不高的问题。
04
AT供电系统的维护与故障处理
特点
AT供电系统具有较高的供电质量 ，能够满足高速、重载列车对电 能的需求，同时具有节能、环保 等优点。
AT供电系统的重要性
01
02
03
保障列车安全运行
AT供电系统能够提供稳定、 可靠的电能，保障列车在 运行过程中的安全。
提高运输效率
AT供电系统能够满足高速、 重载列车对电能的需求， 提高铁路运输效率。
03
AT供电系统的设计与应用
设计原则与流程
确定供电需求
根据设备功率、电压和电流需求，确 定供电系统的容量和电压等级。
选择合适的AT供电方式
根据实际应用场景，选择适合的AT 供电方式，如集中式、分布式等。
设计供电网络
根据设备布局和供电需求，设计合理 的供电网络，包括电源接入点、供电 线路和保护装置等。
促进节能环保
AT供电系统具有节能、环 保等优点，符合可持续发 展的要求。
AT供电系统的历史与发展
AT供电系统
自耦变压器的工作原理
原边和副边共用一部分绕组的变压器称为自耦变压器。
可设想为从一台普通双绕组变压器演变而来。 1.电压、电流关系 I A 其原次边的电压、 电流关系与双绕组变压器一样。 I a U E I 2.容量关系 Z E U 对于双绕组变压器， X x 原绕组容量就是变压器的输入容量，副绕组容量就是变 压器输出容量，都等于变压器的容量。 对于自耦变压器，变压器容量与绕组容量不相等。
l lk
at ( k 1)
I at ( k ) I at ( k 1)
D
式中， l ---第K个AT所距变电所的距离(km)；
k
I at ( k ) I at ( k 1) ---第k个和第k+1个AT中性点吸上电流（A）；
D---第k至k+1个AT间距（km）。
Department of Electrical Engineering
X
2 E2 U2
x
串联绕组Aa与 公共绕组ax的容量相等。 1 公共绕组ax的绕组容量为： 都是AT变压器容量的 1 k 倍
a
1 1 S ax U ax I U 2 I 2 1 S 1 k k a a
Department of Electrical Engineering
一般除了接触悬挂和 正馈线之外，还加挂一根保护线(PW)
钢轨
-25kV
接触线
25kV
保护线
承力索
50kV
正馈线
供电方式 供电臂(km) 牵引网阻抗(Ω/km) 牵引网结构 牵引网电压水平 牵引网电能损失 (%) 防干扰特性 维护管理 牵引网造价
AT供电
ＡＴ供电技术
自耦变压器（AT）供电方式牵引网以2×25 kV电压供电，并在网内分散设置自耦变压器降压至25 kV供电力牵引用图5是AT供电方式原理结线圈与接触网同杆架设一条对地电压为25kV 但相位与接触网电压反相的"正馈线"，构成2×25 kV馈电系统自耦变压器变比为2:1，其一次绕组接在接触网与正馈线之间，而中性点则接至钢轨在接触网与钢轨和正馈线与钢轨间形成
25kV电压可供电力牵引用电这种方式可在不提高牵引网绝缘水平的条件下将馈电电压提高一倍，可成倍提高牵引网的供电能力，扩展牵引变电所间距，牵引供电各项技术指标十分优越，特别适用于高速和重载电气化铁路，参见自耦变压器供电方式
图5 AT供电方式原理图
T-接触网；R-钢轨；F-正馈线；
SS-牵引变电所；AT-自耦变压器
AT牵引网阻抗与机车取流位置亦不呈线性关系图6是机车从AT 网络SS端运行至SP端时网络阻抗的
变压器零序电流保护
变化曲线图6中曲线1是AT网络的长回路阻抗，即机车正好位于AT处的AT网络阻抗当机车位于两相邻AT之间时，网络阻抗见曲线2参见牵引网阻抗
图6 AT牵引网阻抗
1-长回路阻抗；2-AT牵引网总阻抗
AT网络的长回路单位阻抗约为0.2Ω/km。
综合接地AT供电系统对信号电缆电磁影响研究
综合接地AT供电系统对信号电缆电磁影响研究综合接地AT（Alternating Current Traction）供电系统是一种常见的铁路供电系统，用于向列车提供电力。
在AT供电系统中，列车通过架空线路接收由交流电源提供的电力。
与之相关的信号系统则使用电缆传输信号。
然而，由于AT供电系统中存在频繁的交流电流变化，这些电流会产生电磁场，进而对信号电缆产生影响。
因此，对综合接地AT供电系统对信号电缆电磁影响进行研究十分重要。
首先，综合接地AT供电系统的交流电流会产生磁场，并在其周围形成电磁辐射。
当信号电缆距离AT供电系统较近时，信号电缆将受到这些电磁辐射的影响。
这可能导致信号电缆中的电压和电流发生变化，进而影响到信号传输的可靠性。
其次，AT供电系统的交流电流变化会引起感应电动势。
这些感应电动势会在信号电缆中引起干扰电压，并可能对信号传输产生干扰。
因此，对综合接地AT供电系统的电流变化进行详细的测量和分析是必要的，以了解交流电流对信号电缆的影响程度。
此外，信号电缆本身具有一定的电磁屏蔽能力，能够抵御外部电磁干扰。
因此，在研究综合接地AT供电系统对信号电缆电磁影响时，还需要考虑信号电缆的电磁屏蔽性能。
研究人员可以通过实验测量信号电缆中的电磁干扰电压，并与信号传输质量进行对比，以评估综合接地AT供电系统对信号电缆的电磁干扰程度。
综合接地AT供电系统对信号电缆电磁影响的研究不仅可以帮助铁路运营商了解信号系统的可靠性和稳定性，还可以为改进信号系统设计和维护提供依据。
例如，在设计信号系统时，可以采取一些防护措施，如增加信号电缆的电磁屏蔽性能，以减少来自AT供电系统的电磁干扰。
总之，综合接地AT供电系统对信号电缆电磁影响的研究对于铁路信号系统的可靠性和稳定性至关重要。
通过详细的测量和分析，可以评估交流电流对信号电缆的影响程度，并为改进信号系统的设计和维护提供依据。
这将有助于确保铁路信号系统的安全和可靠运行。
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取ka=2，则
U1 I1 1 2, U2 I2 2
I1
对于牵引供电系统， 电压为27.5kV,即
A
U 2 27.5kV U1 kaU 2 55kV
U1
1
E1 I
I2
a
ZL
2 E2 U2
X
x
设机车电流为I，即
1 1 I 2 I , I1 I 2 I ka 2
DF
25~30 0.6~0.65 由接触悬 挂、钢轨 组成。 最简单 较好 5% 最差 最少 最少
DN
30 0.5~0.55 由接触悬挂、 钢轨和回流线 组成 良好 4~5% 较差 较少 较少
BT
20 0.85~0.9
AT
45~50 0.16~0.2
由接触悬挂、钢轨、 由接触悬挂、 正馈线、自耦变压 钢轨、NF和吸 器和保护线。 流变压器组成 最复杂 较差 7~8% 良好 较多 较大 最好 2~3% 良好 最多 最大
IC 2
C
U1
IT 1
I
IT 2
U2
T
U1
IF
U2
F
1 1 I C1 2 I 2 IT 1 I 1 I C2 T2 2 1 I F IT 2 2 IT 1 I IT 2
AT供电方式有效地减弱对通信线的感应影响。
大部分回流沿正馈线流回牵引变电所，减小了地中电 流。同时，接触网中的电流与正馈线的电流大小相同， 方向相反，两者的交变磁场可以相互抵消。因此，AT 供电的防干扰性能十分理想。
T n2 n1 AT1
1 I 2 1 I 2
n2 n1 AT2
I R F
假设： 忽略自耦变压器漏抗，即认为ZAT=0； 假设钢轨对地漏导为零，即不考虑短回路的地 中电流； 假设接触网、正馈线关于钢轨对称布置，而且 接触网、正馈线自阻抗相当，即ZC=ZF， ZCT=ZFT。
X
2 E2 U2
x
串联绕组Aa与 公共绕组ax的容量相等。 1 公共绕组ax的绕组容量为： 都是AT变压器容量的 1 k 倍
a
1 1 S ax U ax I U 2 I 2 1 S 1 k k a a
Department of Electrical Engineering
一般除了接触悬挂和 正馈线之外，还加挂一根保护线(PW)
钢轨
-25kV
接触线
25kV
保护线
承力索
50kV
正馈线
供电方式 供电臂(km) 牵引网阻抗(Ω/km) 牵引网结构 牵引网电压水平 牵引网电能损失 (%) 防干扰特性 维护管理 牵引网造价
设置保护线的目的： （1）避免将接触网支柱的接地部分直接与轨道相连，以 提高信号轨道电路的工作可靠性；
Department of Electrical Engineering
（2）当牵引网发生短路故障时，可为短路电流提供一条 良好的金属通路，便于继电保护动作。 当负载电流和短路电流较大时，轨道和保护线的对地电 位可能较高。在此情况下，保护线与支柱间可用3kV－ 6kV绝缘子隔开。在轨道和保护线的对地电位较低时，保 护线可不加绝缘而直接安装在接触网的金属支架上。 理论分析表明：保护线的设置对AT网络中的电流分布和 主要牵引供电参数并无明显影响。在正常运行情况下， 保护线中不流过牵引电流。
AT供电系统
自耦变压器供电方式 (AT) AUTO-TRANSFORMER
主变压器 ~220kV
AT ~55kV
1 I 2
AT
AT
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
AT
~27.5kV
I
C T F Positive feeder
日本铁路为防止通讯干扰，在实行交流电气化的前期，在牵引 网中普遍应用了BT供电方式。 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，AT间隔为 10km左右。
1
2
1
1
1
2
2
2
L
自耦变压器容量为：
S U1I1 U 2 I 2
A
I1
串联绕组Aa的绕组容量为：
U1
1
E1 I
I2
a
ZL
S Aa U Aa I1 U1 U 2 I1 U1 1 U 1 I1 I1 S 1 ka k a
正馈线(AF线) line feeder；auto transformer feeder cable :正馈线是与接触悬挂并行架设的架空导线，它供电 给诸馈电点或增加有效横断面积，并通过自耦变压器形成
与接触网等值反向的电流流回变电所。
保护线(PW线) protective wire:在AT供电方式中与钢轨并 联，具有集中地线和牵引电流屏蔽线作用的导线。
自耦变压器的工作原理
原边和副边共用一部分绕组的变压器称为自耦变压器。
可设想为从一台普通双绕组变压器演变而来。 1.电压、电流关系 I A 其原次边的电压、 电流关系与双绕组变压器一样。 I a U E I 2.容量关系 Z E U 对于双绕组变压器， X x 原绕组容量就是变压器的输入容量，副绕组容量就是变 压器输出容量，都等于变压器的容量。 对于自耦变压器，变压器容量与绕组容量不相等。
AT网络中的电流分布（故测理论依据）
IC 1
I 2
IC 2
C
U1
IT 1
I
IT 2
U2
T
I 2
U1
IF
U2
F
x
D
l
长回路
短回路
Department of Electrical Engineering
•
•
长回路中， C和F中电流都为 I / 2
IC 1
.
。
短回路中，电流分布复杂 ，分析如下：
AT供电方式的特点
主变压器 ~220kV
AT ~55kV
1 I 2
AT
AT
AT
~27.5kV
1 I 2
I
C T F Positive feeder
输入电压是输出电压的2倍，输入电流为输出电流的一半。 AT供电方式无需提高牵引网的绝缘水平即可将牵引回路 的供电电压提高一倍。可以大大增加牵引变电所的间距， 一般可达100km左右，减少牵引变电所的数目。 自耦变压器是并联在接触悬挂和正馈线之间的，提高了供 电可靠性。