AT供電方式交流 目錄 供電制式概述AT供電系統簡介 供電制式電氣化鐵路牽引供電制式 即牽引供電系統向電力機車供電的方式 其主要有以下幾種形式構成 1 直接 帶回流線 供電方式 直接供電方式 T R供電 是指牽引變電所通過接觸網直接向電力機車供電 及回流經鋼軌及大地直接返回牽引變電所的供電方式 這種供電方式的電路構成及結構簡單 設備少 施工及運營維修都較方便 因此造價也低 但由于接觸網在空中產生的強大磁場得不到平衡 對鄰近的廣 播 通信干擾較大 所以一般不采用 我國現在多采用加回流線的直接供電方式 2 BT BoosterTransformer 供電方式所謂BT供電方式就是在牽引供電系統中加裝吸流變壓器 約3 4km安裝一臺 和回流線的供電方式 這種供電方式由于在接觸網同高度的外側增設了一條回流線 回流線 上的電流與接觸網上的電流方向相反 這樣大大減輕了接觸網對鄰近通信線路的干擾 BT供電的電路是由牽引變電所 接觸懸掛 回流線 軌道以及吸上線等組成 牽引變電所作為電源向接觸網供電 電力機車運行于接觸網與軌道之間 吸流變壓器的原邊串接在接 觸網中 副邊串接在回流線中 吸流變壓器是變比為1 1的特殊變壓器 它使流過原 副邊線圈的電流相等 即接觸網上的電流和回流線上的電流相等 因此可以說是吸流變壓器把經鋼軌 大地回路返回變電所的電流吸引到回流線上 經回流線返回牽引變電所 這樣 回流線上的電流與接觸 網上的電流大小基本相等 方向卻相反 故能抵消接觸網產生的電磁場 從而起到防干擾作用 實際中由于吸流變壓器線圈中總需要勵磁電流 所以經回流線的電流總小于接觸網上的電流 因此不能完全抵消接觸網對通信線路的電磁感應影響 另外 由于存在著 半段效應 再 者 因吸流變壓器的原邊線圈串接在接觸網中 所以在每個吸流變壓器安裝處接觸網必須安裝電分段 這樣就增加了接觸網的維修工作量和事故率 當高速大功率機車通過電分段時易產生電弧 極易燒損機車受電弓和接觸線 且BT供電方式的牽引網阻抗較大 造成較大的電壓和電能損失 故已很 少采用 3 AT AutoTransformer 供電方式所謂AT供電方式 即指AT變壓器跨接于接觸網 T 和正饋導線 F 之間 其中點與鋼軌及沿接觸網線路同桿架設的保護線 PW 相連的一種供電方式 由于AT變壓器輸入電壓為輸出 電壓的2倍 也就是說 通過AT變壓器可以輸入較高電壓而得到機車所需的低電壓 而其電流則相反 輸入電流僅為輸出電流的一半 利用AT此特點 可增大變電所設置間距 并減少牽引網損耗 AT供電系統簡介 AT供電系統原理 AT供電系統原理 隨著鐵路電氣化技術的發展及高速 大功率電力機車的投入運行 各國已逐步開始采用AT供電方式 實踐證明 這種供電方式是一種既能有效地減弱接觸網對 AT供電系統原理 鄰近通信線的感應影響 又能適應高速 大功率電力機車運行的一種比較先進的供電方式 AT供電方式的電路包括牽引變電所 S 接觸懸掛 T 軌道 R 自耦變壓器 AT 正饋線 F 電力機車等 見示意圖 AT供電系統原理 牽引變電所作為電源向牽引網輸送的電壓為55kV 接觸懸掛與軌道之間的電壓仍為25kV 正饋線與軌道之間的電壓也為25kV 自耦變壓器并聯在接觸懸掛和正饋線之間 其中性點與鋼軌 保護線 相連接 彼此相隔一定距離 一般間距為10 16km 的自耦變壓器將整個供電區段分成若干個小的AT區段 從而形成了一 AT供電系統原理 個多網孔的復雜供電網絡 接觸懸掛是去路 正饋線是回路 接觸懸掛上的電流與正饋線上的電流大小相等 方向相反 因此其電磁感應影響可互相抵消 故對鄰近的通信線有很好的防護作用 AT供電方式的優點 1 AT供電方式供電電壓高 AT供電方式無需提高牽引網的絕緣水平即可將牽引網的電壓提高一 AT供電系統原理 倍 而線路電流為負載電流的一半 所以線路上的電壓損失和電能損失大大減小 2 由于接觸懸掛上的電流與正饋線上的電流大小相等 方向相反 其電磁感應相互抵消 所以防護效果好 3 AT供電方式能適應高速大功率電力機車運行 因AT供電方式的供電電壓高 線路電流 AT供電系統原理 小 阻抗小 輸出功率大 使接觸網有較好的電壓水平 能適應高速大功率電力機車運行的要求 4 AT供電牽引變電所間距大 由于AT供電方式的輸送電壓高 線路電流小 電壓損失和電能損失都小 輸送功率大 所以牽引變電所的距離加大為80 120km 因此牽引變電所的 AT供電系統原理 的數量大大減少 同時運營管理人員也相應減少 那么 建設投資和運營管理費用都會減少 AT供電系統原理示意圖 AT供電系統電流分布 AT供電系統電流分布 在理想狀態下 設AT變壓器阻抗為零 則AT網絡回路中電流分布如下所示 AT供電系統電流分布 然而 由于AT網絡中存在AT漏抗和鋼軌對地的漏導 因此 AT網絡的電流實際分布如圖所示 AT網絡的牽引網阻抗 AT牽引網阻抗 AT供電方式的牽引網阻抗不是一種均布參數 在牽引網接入列車負載后 AT網絡阻抗由兩部分組成 即長回路阻抗和列車在AT段中阻抗 其不是均勻的線性增大 而是波浪式的增加 AT牽引網阻抗 AT牽引網阻抗 單線接觸網阻抗 Zn 上式中 ZA ZT ZF 2ZTFZB ZT ZR 2ZTRZC ZT 2ZR 3ZTR ZTF ZRF AT牽引網阻抗 復線AT網絡牽引網阻抗 AT牽引網阻抗 復線接觸網阻抗 Zn 式中 ZD ZT ZTR ZTF ZRF AT牽引網阻抗 AT解列時接觸網阻抗特性 AT牽引網阻抗 1 當AT1斷開時 變電所附近的負荷由AT2提供 從變電所方向看 阻抗變大 且越接近AT2負荷越小 2 當AT2斷開時 可近似為2個AT間隔內設置3個CPW線 3 當AT3斷開時 AT2以遠形成直供方式 牽引網阻抗將變大 AT牽引所主變結線型式 AT牽引所主變結線型式 目前 用于電氣化鐵道牽引變電所的牽引變壓器 主要有兩種結線型式 1 Scott結線牽引變壓器2 V X結線牽引變壓器 AT牽引所主變結線型式 Scott結線牽引變壓器實際上是由2臺單相變壓器連接而成 一臺單相變壓器的原邊繞組兩端引出 分別接到電力系統的二相 稱為M座 另一臺單相變壓器的原邊繞組一端引出 接入電力系統的另一相 另一端接到M座變壓器原邊繞組的中點O 稱為T座變壓器 AT牽引所主變結線型式 這種結線型式把對稱三相電壓變換成對稱二相電壓 來供應牽引負荷的兩個供電臂 當饋出回路兩臂負荷相等時 主變高壓側三相系統達到平衡 AT牽引所主變接線型式 1 Scott結線牽引變壓器 AT牽引所主變結線型式 AT牽引所主變結線型式 V X結線牽引變壓器由2臺單相變壓器連接而成 兩臺單相變壓器的原邊繞組首尾相連 分別接入電力系統的三相 低壓側繞組的中點相連 與鋼軌連接 其它四個接點分別接入牽引網 AT牽引所主變接線型式 2 V X結線牽引變壓器 AT牽引所主變結線型式 AT保護及故障測距 AT保護及故障測距 1 保護對于AT所而言 其高壓側保護與直供方式相同 主要區別在于饋線保護 短路形式 接觸線T與鋼軌R 或保護線PW 短路 阻抗特性 曲線 同相相間短路 短路時阻抗最大 一般按照該短路方式進行距離保護整定計算 AT保護及故障測距 接觸線T與大地E短路 一相接地短路 正饋線F與大地E短路 一相接地短路 正饋線F與鋼軌R 或保護線PW 短路 同相相間短路 正饋線F與接觸線T短路 阻抗特