1.1.2牽引供電系統(tǒng)五牽引網(wǎng)的供電方式14課件

1.1.2牽引供電系統(tǒng)

五、牽引網(wǎng)的供電方式

五、牽引網(wǎng)的供電方式交流電氣化鐵路牽引網(wǎng)供電方式大體上可分為直接供電方式（包括帶回流線的直接供電方式）吸流變壓器供電方式自耦變壓器供電同軸電力電纜供電方式上一頁下一頁返回五、牽引網(wǎng)的供電方式（一）直接供電方式直接供電方式簡稱ＴＲ供電方式，是在牽引網(wǎng)中不加特殊防護(hù)措施的一種供電方式。電氣化鐵路最早大都采用這種供電方式，它的一根饋線接在接觸網(wǎng)（Ｔ）上，另一根饋線接在鋼軌（Ｒ）上。這種供電方式最簡單，投資最省，牽引網(wǎng)阻抗較小，能耗也較低。供電距離單線一般為30ｋｍ，雙線一般為25ｋｍ。電氣化鐵路是單相負(fù)荷，機(jī)車由接觸網(wǎng)取得的電流經(jīng)鋼軌回流牽引變電站（所）。由于鋼軌與大地是不絕緣的，一部分回流電流由鋼軌流入大地，因此對通信線路產(chǎn)生電磁感應(yīng)影響。這是直接供電方式的缺點(diǎn)。它一般采用在鐵路沿線無架空通信線路或通信線路已改用地下屏蔽電纜的區(qū)段。上一頁下一頁返回五、牽引網(wǎng)的供電方式直接供電方式又可分為不帶回流線的直接供電方式和帶回流線的直接供電方式兩種。不帶回流線的直接供電方式在我國早期的電氣化鐵路中采用，機(jī)車電流完全通過鋼軌和大地流回牽引變電站，牽引網(wǎng)本身不具備防干擾功能。在接地方面，每根支柱需單獨(dú)接地（設(shè)接地極或通過火花間隙），或者通過架空地線實(shí)現(xiàn)集中接地（架空地線不與信號(hào)扼流圈中性點(diǎn)連接）。帶回流線的直接供電方式，是在接觸網(wǎng)支柱上架有一條與鋼軌并聯(lián)的回流線。上一頁下一頁返回五、牽引網(wǎng)的供電方式機(jī)車電流一部分通過鋼軌和大地流回牽引變電站（約70％），其余通過回流線流回牽引變電站（約30％）。由于流經(jīng)接觸網(wǎng)的電流和流經(jīng)回流線的電流雖然大小不等，但方向相反，且安裝高度比較接近，利用接觸網(wǎng)和回流線之間的互感作用，使鋼軌中的回流盡可能地由回流線流回牽引變電站，因而能部分抵消對鐵路沿線通信設(shè)施的電磁干擾影響，使?fàn)恳W(wǎng)本身具備防干擾功能。由于取消了吸流變壓器，只保留了回流線，因此牽引網(wǎng)阻抗比直接供電方式低一些，供電性能好一些，造價(jià)也比吸－回方式低。目前，這種供電方式在我國電氣化鐵路上得到廣泛應(yīng)用。上一頁下一頁返回五、牽引網(wǎng)的供電方式（二）吸流變壓器供電方式吸流變壓器供電方式又稱ＢＴ（ＢｏｏｓｔＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）供電方式，是在牽引網(wǎng)中架設(shè)有吸流變壓器－回流線裝置的一種供電方式。在我國早期的電氣化鐵路中有采用，其主要目的是提高牽引網(wǎng)防干擾能力，但隨著通信線路電纜化和光纜化，防干擾矛盾越來越不突出，其生命力也已大大降低，因此該種供電方式目前已經(jīng)基本不采用了。上一頁下一頁返回五、牽引網(wǎng)的供電方式吸流變壓器為1∶1的單卷變壓器，其原邊串入接觸網(wǎng)中（在絕緣錨段關(guān)節(jié)處），次邊串入回流線中，吸流變壓器的間隔為3～4ｋｍ，在兩個(gè)吸流變壓器的中間設(shè)有吸上線，用于將鋼軌中的牽引電流吸入回流線。機(jī)車所處的ＢＴ間隔內(nèi)存在“半段效應(yīng)”，即在該ＢＴ段內(nèi)接觸網(wǎng)與回流線中的電流并不相等，防干擾效果并不明顯，而在其余ＢＴ段內(nèi)兩者的電流大小相等，方向相反，防干擾效果非常明顯。吸流變壓器供電方式的工作原理是：由于吸流變壓器的變比為1∶1，當(dāng)吸流變壓器的一次繞組流過牽引電流時(shí)，在其二次繞組中強(qiáng)制回流通過吸上線流入回流線。上一頁下一頁返回五、牽引網(wǎng)的供電方式優(yōu)點(diǎn)：由于接觸網(wǎng)與回流線中流過的電流大致相等，方向相反，因此對鄰近的通信線路的電磁感應(yīng)絕大部分被抵消，從而降低了對通信線路的干擾。缺點(diǎn)：由于ＢＴ變壓器自身存在較大的阻抗，且安裝密度較大，其在牽引網(wǎng)中引起的電壓差也較大。因此，在同等條件下，ＢＴ供電方式變電站間距小于其他供電方式，且每3～4ｋｍ在接觸網(wǎng)內(nèi)存在斷口，斷口兩端因ＢＴ自阻抗而存在一定的電壓差，機(jī)車通過該斷口時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生電火花，導(dǎo)致接觸網(wǎng)的使用壽命縮短。投資也比直接供電方式大。上一頁下一頁返回五、牽引網(wǎng)的供電方式（三）自耦變壓器供電方式自耦變壓器供電方式又稱ＡＴ（ＡｕｔｏＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）供電方式，是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一種供電方式。相對于其他供電方式而言，由于ＡＴ供電方式既能有效地減輕牽引網(wǎng)對通信線路的干擾，又具有更大的供電潛力，特別適合于高速和重載鐵路，所以近年來在我國得到了迅速的發(fā)展。上一頁下一頁返回五、牽引網(wǎng)的供電方式牽引變電站主變壓器二次側(cè)±25ｋＶ端子分別接于接觸網(wǎng)和正饋線，二次側(cè)線圈中點(diǎn)接于鋼軌。每隔10～15ｋｍ，將自耦變壓器（ＡＴ1、ＡＴ2、…）并入接觸網(wǎng)和正饋線之間，自耦變壓器繞組的中點(diǎn)與鋼軌相連接。自耦變壓器將牽引網(wǎng)的供電電壓提高一倍，而供給電力機(jī)車的電壓仍為25ｋＶ。另外，上、下行各架設(shè)有一根與鋼軌并聯(lián)（通過扼流圈）的保護(hù)線，用于接觸網(wǎng)或正饋線的閃絡(luò)保護(hù)接地。自耦變壓器實(shí)為單繞組變壓器，該繞組設(shè)有中心抽頭。理論上講，除了機(jī)車所在的ＡＴ段（該ＡＴ段存在“半段效應(yīng)”）以外，其余ＡＴ段內(nèi)流經(jīng)接觸網(wǎng)中和正饋線中的電流大小相等，方向相反，且電流大小僅為機(jī)車電流的一半。上一頁下一頁返回五、牽引網(wǎng)的供電方式在鋼軌和保護(hù)線之間每隔3～4ｋｍ設(shè)有吸上線。自耦變壓器供電方式牽引網(wǎng)阻抗很小，約為直接供電方式的1／4，因此電壓損失很小，電能損耗低，供電能力大，供電距離長，可達(dá)40～50ｋｍ。由于牽引變電站間的距離加大，減少了牽引變電站數(shù)量，也減少了電力系統(tǒng)對電氣化鐵路供電的工程和投資。但由于牽引變電站和牽引網(wǎng)比較復(fù)雜，加大了電氣化鐵路自身的投資。這種供電方式一般用在重載、高速等負(fù)荷大的電氣化鐵路上。在電力系統(tǒng)比較薄弱的地區(qū)，為了減少電源部分的投資，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較也可采用這種供電方式。由于牽引負(fù)荷電流在接觸網(wǎng)和正饋線中方向相反，因而鄰近的通信線路干擾很小，其防干擾效果與吸流變壓器－回流線供電方式相當(dāng)。上一頁下一頁返回五、牽引網(wǎng)的供電方式（四）同軸電力電纜供電方式同軸電力電纜供電方式簡稱ＣＣ供電方式，是一種新型的供電方式。同軸電力電纜沿鐵路線路埋設(shè)，其內(nèi)部芯線作為饋電線與接觸網(wǎng)連接，外部導(dǎo)線作為回流線與鋼軌相接。每隔5～10ｋｍ作為一個(gè)分段。由于饋電線與回流線在同一電纜中，間隔很小，而且同軸布置，使互感系數(shù)增大，所以同軸電纜的阻抗比接觸網(wǎng)和鋼軌的阻抗小得多，牽引電流和回流幾乎全部經(jīng)由