1、西南交通大學電氣工程學院西南交通大學電氣工程學院電電 氣氣 化化 鐵鐵 道道供供 電電 系系 統統 教學內容教學內容第一章第一章 緒論緒論電力系統基本概念、牽引供電系統概述電力系統基本概念、牽引供電系統概述第二章第二章 牽引變電所牽引變電所三相牽引變電所、單相牽引變電所三相牽引變電所、單相牽引變電所三相兩相牽引變電所三相兩相牽引變電所第三章第三章 饋線電流饋線電流第四章第四章 變壓器容量計算變壓器容量計算第五章第五章 牽引網阻抗計算牽引網阻抗計算 概述及概述及CarsonCarson理論、單線牽引網阻抗計算理論、單線牽引網阻抗計算 復線牽引網阻抗計算復線牽引網阻抗計算教學內容（續）教學內容（續

2、）第六章第六章 牽引供電系統電壓損失牽引供電系統電壓損失 牽引變電所電壓損失計算牽引變電所電壓損失計算 牽引網電壓損失計算牽引網電壓損失計算 串聯電容補償串聯電容補償第七章第七章 負序電流負序電流 單相牽引變電所負序電流單相牽引變電所負序電流 三相牽引變電所負序電流三相牽引變電所負序電流 三相兩相牽引變電所負序電流三相兩相牽引變電所負序電流第八章第八章 牽引變電所換相聯接牽引變電所換相聯接第九章第九章 并聯補償并聯補償參考教材參考教材曹建猷著，電氣化鐵道供電系統，中國鐵道出版社，曹建猷著，電氣化鐵道供電系統，中國鐵道出版社，19931993電氣化鐵道設計手冊電氣化鐵道設計手冊 牽引供電系統，中

3、國鐵道出版社，牽引供電系統，中國鐵道出版社，19881988韓禎祥主編，電力系統分析，浙江大學出版社韓禎祥主編，電力系統分析，浙江大學出版社, ,1997.12第第2版版簡克良主編，電力系統分析，西南交通大學出版社簡克良主編，電力系統分析，西南交通大學出版社, ,1993.12一、電力系統簡介一、電力系統簡介電力系統構成簡圖電力系統構成簡圖GM電力網電力網電力系統電力系統動力系統動力系統水（汽）輪機水（汽）輪機及發電機及發電機升壓變壓器升壓變壓器輸電線路輸電線路降壓變壓器降壓變壓器用戶用戶用電設備用電設備M第一章第一章 緒緒 論論1-1 電力系統基本概念電力系統基本概念電力系統電力系統：由：由

4、發電機發電機、變壓器變壓器、輸電線路輸電線路以及以及用電設備用電設備（或生產、輸送、分配和消耗電能的各種電氣設備）按（或生產、輸送、分配和消耗電能的各種電氣設備）按照一定規律連接而成的系統。照一定規律連接而成的系統。發電機把機械能轉化為電發電機把機械能轉化為電能，電能經過變壓器和電力線路輸送并分配到用戶。能，電能經過變壓器和電力線路輸送并分配到用戶。發電廠發電廠： 生產電能生產電能變變( (配配) )電所電所： 變壓或分配電能變壓或分配電能輸配電線路輸配電線路：輸送電能輸送電能用戶用戶：消耗電能消耗電能動力系統動力系統：電力系統電力系統+ +發電廠的動力部分發電廠的動力部分（發電廠的動力部發電

5、廠的動力部分，如火電廠的鍋爐、汽輪機、熱力網和用熱設備，水電分，如火電廠的鍋爐、汽輪機、熱力網和用熱設備，水電廠的水輪機和水庫，核電廠的核反應堆和汽輪機廠的水輪機和水庫，核電廠的核反應堆和汽輪機) ) 電力網電力網：電力系統中除發電機和用電設備外的部分，電力系統中除發電機和用電設備外的部分，由由變變壓器壓器和不同電壓等級和不同電壓等級輸電線路輸電線路組成的網絡。組成的網絡。電力網是電力電力網是電力系統的一個組成部分，而電力系統又是動力系統的一個組系統的一個組成部分，而電力系統又是動力系統的一個組成部分。成部分。電力系統基本任務電力系統基本任務按電力用戶的種類及要求供電的連續性，一般將用戶分成三

6、按電力用戶的種類及要求供電的連續性，一般將用戶分成三級：一級負荷、二級負荷和三級負荷。級：一級負荷、二級負荷和三級負荷。為用戶提供為用戶提供充足充足、可靠可靠和具有和具有良好電能質量良好電能質量的電能的電能保證電力系統保證電力系統安全安全（secure)、穩定穩定(stable)、可靠可靠（reliable) 和和經濟經濟 (economical)運行運行電能質量指標電能質量指標電能質量國家標準電能質量國家標準電能質量供電電壓允許偏差電能質量供電電壓允許偏差 GB 12325GB 123259090電壓允許波動和閃變電壓允許波動和閃變 GB 12326GB 1232620002000電能質量電

7、力系統頻率允許偏差電能質量電力系統頻率允許偏差 GB/T 15945GB/T 1594519951995 電能質量公用電網諧波電能質量公用電網諧波 GB/T 14549-1993GB/T 14549-1993 電能質量三相電壓允許不平衡度電能質量三相電壓允許不平衡度 GB/T 15543-1995GB/T 15543-1995 中華人民共和國國家標準中華人民共和國國家標準 名名 稱稱允許限值允許限值說說 明明電壓電壓允許允許偏差偏差35kV35kV及以上為正負偏差絕對值之和不及以上為正負偏差絕對值之和不超過超過10%10%；10kV10kV及以下三相供電為及以下三相供電為 7%7%；220V2

8、20V單相供電為單相供電為+7%+7%，-10%-10%衡量點為供用電產權分界處衡量點為供用電產權分界處或電能計量點或電能計量點電壓允電壓允許波動許波動和閃變和閃變1 1電壓波動：電壓波動：10kV10kV及以下及以下2.5%;2.5%;35kV110kV35kV110kV為為2%2%；220kV220kV及以上及以上1.6%1.6%2 2閃變閃變 V V1010：對照明要求較高對照明要求較高,0.4%(,0.4%(推薦值推薦值););一般照明負荷一般照明負荷,0.6%(,0.6%(推薦值推薦值) )衡量點為電網公共連接點衡量點為電網公共連接點(PCC)(PCC)，取實，取實測測95%95%概

9、率值；概率值；給出閃變電壓限值和頻度的關系曲線，給出閃變電壓限值和頻度的關系曲線，可以根據電壓波動曲線查得允許值，并給可以根據電壓波動曲線查得允許值，并給出算例；出算例；對測量方法和測量儀器作出基本規定對測量方法和測量儀器作出基本規定電壓允電壓允許不平許不平衡度衡度正常允許正常允許2%2%，短時不超過，短時不超過4%4%；每個用戶一般不得超過每個用戶一般不得超過1.3%1.3%各級電壓要求一樣；各級電壓要求一樣；衡量點為衡量點為PCCPCC，取實測，取實測95%95%概率值或日累概率值或日累計超標不超過計超標不超過72min72min，且每，且每30min30min中超標中超標不超過不超過5m

10、in5min；對測量方法和測量儀器作出規定；對測量方法和測量儀器作出規定；提供不平衡度算法提供不平衡度算法 電壓：電壓：頻率：頻率：額定頻率額定頻率：50Hz（國外：（國外：50 或或 60Hz）頻率偏差頻率偏差：0.2Hz（3000MW系統）系統）0.5Hz（3000MW系統）系統） 國外：國外：(0.10.2)Hz 或或 0.5Hz波形：波形：質量標準質量標準：正弦波電壓和電流正弦波電壓和電流諧波的危害與抑制諧波的危害與抑制電壓等級電壓等級電壓波形畸變率極限值電壓波形畸變率極限值0.38kV5%6-10kV4%35-60kV3%110kV以上以上 2%二、電力系統元件參數和短路容量二、電力

11、系統元件參數和短路容量 發電機發電機銘牌參數：額定銘牌參數：額定(線線)電壓電壓UN （kV） 三相額定容量三相額定容量SN （MVA） 次暫態電抗的標幺值次暫態電抗的標幺值XG%發電機電抗的有效值為發電機電抗的有效值為2%100GNGNXUXS 變壓器變壓器雙繞組變壓器銘牌參數：雙繞組變壓器銘牌參數：額定容量額定容量SN （MVA） 額定線電壓額定線電壓UN （kV）短路電壓百分比短路電壓百分比Uk% 空載電流百分值空載電流百分值I0% 三相有功空載損耗三相有功空載損耗P0（kW）短路損耗功率短路損耗功率Pk（kW）2%100kNTNUUXS21000kNNPURS30210mNPGU 20

12、%100NmNIUBSTRjX mGmjB 1U /2U 1I /2I 三繞組變壓器的短路電壓百分值：三繞組變壓器的短路電壓百分值：Uk1-2% Uk2-3% Uk3-1%變壓器電抗百分值按下式計算：變壓器電抗百分值按下式計算： 11 21 32 321 22 31 332 31 31 21%21%21%2kkkkkkkkkkkkUUUUUUUUUUUU1231U /3U /2U 22RjX 33RjX 11RjX mmGjB 1I /3I /2I 輸電線輸電線參數：參數： 每公里電抗每公里電抗Z （/km） 電網線電壓電網線電壓UN （kV） 線路長度線路長度L（km）輸電線阻抗參數為輸電線

13、阻抗參數為需要涉及對地導納時，要將大地影響考慮進去。需要涉及對地導納時，要將大地影響考慮進去。ZZL 短路容量短路容量 電力系統短路容量是選擇牽引變電所高壓側電氣設備所電力系統短路容量是選擇牽引變電所高壓側電氣設備所必須的，它也是估計電力系統負荷能力的重要依據。必須的，它也是估計電力系統負荷能力的重要依據。基準容量基準容量SB電力系統到牽引變電所進線點的總電抗標么值電力系統到牽引變電所進線點的總電抗標么值X*電力系統在牽引變電所進線點短路時短路容量為電力系統在牽引變電所進線點短路時短路容量為*MVABSSX 已知系統短路容量已知系統短路容量S從牽引變電所看進電力系統的總電抗標值從牽引變電所看進

14、電力系統的總電抗標值*BSXS 電力系統的短路容量同電力系統的發電容量有關，還同負電力系統的短路容量同電力系統的發電容量有關，還同負載中心所在地點有關。一般電力系統的發電容量越大，短載中心所在地點有關。一般電力系統的發電容量越大，短路容量越大；負載中心距離電力系統電源越遠，短路容量路容量越大；負載中心距離電力系統電源越遠，短路容量越小。越小。 電力系統數學模型電力系統數學模型在已知電力系統各元件的參數和等值電路的基礎上，按照它在已知電力系統各元件的參數和等值電路的基礎上，按照它們的電氣連接關系互連起來構成電力系統的等值電路。們的電氣連接關系互連起來構成電力系統的等值電路。電壓等級的歸算問題：電

15、壓等級的歸算問題：元件在不同電壓等級下所顯現的電氣元件在不同電壓等級下所顯現的電氣參數值不同，所以不同電壓等級的等值電路不能直接連接，參數值不同，所以不同電壓等級的等值電路不能直接連接，必須歸算在同一電壓等級下。必須歸算在同一電壓等級下。 212nXXKKK 12nUUKKK 12/nIIKKK K1、K2、 、Kn為為基準級與待歸算級之間所有變壓器變比基準級與待歸算級之間所有變壓器變比一、電氣化鐵道發展概況一、電氣化鐵道發展概況 1. 電氣化鐵道線路和里程電氣化鐵道線路和里程國外國外: 1881年年 巴黎出現有軌電車巴黎出現有軌電車 1895年年 美國美國 直流制電車直流制電車 600V 1

16、906年年 美國美國 低頻單相交流制低頻單相交流制 1932年年 匈牙利匈牙利 工頻單相交流制工頻單相交流制我國：我國：1961年年 第一條電氣化鐵路第一條電氣化鐵路 寶鳳線寶鳳線 (寶雞寶雞鳳州鳳州) 逐步發展，重載列車京秦線逐步發展，重載列車京秦線 準高速準高速 廣深線廣深線 200km/h 高速高速 秦沈線秦沈線 300km/h1-2 牽引供電系統概述牽引供電系統概述低頻單相交流制低頻單相交流制: : 少量國家少量國家2. 電氣化鐵道的電流制與額定電壓電氣化鐵道的電流制與額定電壓 根據電流形式：根據電流形式：216Hz,25Hz3直流制直流制: : 主要用于城市軌道交通主要用于城市軌道交

17、通 額定電壓有額定電壓有1500V和和750V交流制交流制: :工頻單相交流制工頻單相交流制: 50Hz，60Hz 主要用于大運量、重載的鐵路運輸主要用于大運量、重載的鐵路運輸額定電壓為額定電壓為25kV，廣泛采用，廣泛采用三相交流制三相交流制: : 淘汰淘汰 現代電力牽引都以公用電網配電，實質上是取用經現代電力牽引都以公用電網配電，實質上是取用經變換的單相電。變換的單相電。 在我國，礦山電力牽引，城市軌道交通都采用直流在我國，礦山電力牽引，城市軌道交通都采用直流制，北京地鐵制，北京地鐵750V直流供電電壓，上海地鐵直流供電電壓，上海地鐵1500V直流直流電壓；電氣化鐵道都采用工頻（電壓；電氣

18、化鐵道都采用工頻（50Hz），額定電壓為），額定電壓為27.5kV或或227.5kV的單相交流制。的單相交流制。 3. 牽引供電系統設施的發展牽引供電系統設施的發展(1) 牽引供電系統向電力機車供電的方式牽引供電系統向電力機車供電的方式 直接供電方式直接供電方式(DF) 帶回流線的直接供電方式帶回流線的直接供電方式(DN) 自耦變壓器供電方式自耦變壓器供電方式(AT) 吸流變壓器供電方式吸流變壓器供電方式(BT)(2) 牽引變電所主變壓器的主結線型式牽引變電所主變壓器的主結線型式 YN,d11接線接線廣泛應用于廣泛應用于DF和和BT方式方式 單相單相V,V接線接線 斯科特斯科特(Scoot)廣

19、泛應用于廣泛應用于AT方式方式 YN,d11,d1三相結線等等。三相結線等等。(3) 斷路器：少油、多油、斷路器：少油、多油、SF6、真空斷路器。、真空斷路器。(4) 繼電保護繼電保護(5) 接觸網懸掛方式接觸網懸掛方式(6) 調度方式調度方式(7) 檢測技術檢測技術二、電氣化鐵路的優越性與存在的問題二、電氣化鐵路的優越性與存在的問題1.優越性：優越性： 重載、快速、大容重載、快速、大容(運運)量量 節約能源、經濟效益好節約能源、經濟效益好 無污染無污染2.存在的問題：存在的問題： 對電力系統的負序影響對電力系統的負序影響 對電力系統的諧波影響對電力系統的諧波影響 對沿線通信線路有干擾對沿線通

20、信線路有干擾三、牽引供電系統的構成三、牽引供電系統的構成 電力系統與輸電線電力系統與輸電線 為電氣化鐵道提供高壓電源，其電壓為為電氣化鐵道提供高壓電源，其電壓為110kV或或220kV 。電氣化鐵道的牽引負荷是一級負荷，故要求電源有足夠的電氣化鐵道的牽引負荷是一級負荷，故要求電源有足夠的容量和較高的可靠度。容量和較高的可靠度。牽引變電所牽引變電所 將電力系統供應的電能轉變為適于電力牽引及其供電方式將電力系統供應的電能轉變為適于電力牽引及其供電方式的電能，其核心元件是牽引變壓器，并設有備用。的電能，其核心元件是牽引變壓器，并設有備用。牽引網牽引網 由饋（電）線、接觸網、軌（地）、回流線等組成，是

21、牽由饋（電）線、接觸網、軌（地）、回流線等組成，是牽引供電網（回路），完成對電力機車的送電任務。引供電網（回路），完成對電力機車的送電任務。牽引網牽引網 饋線饋線: 接在牽引變電所牽引母線和接觸網之間的導線，即接在牽引變電所牽引母線和接觸網之間的導線，即將電能由牽引變電所引向電氣化鐵路；將電能由牽引變電所引向電氣化鐵路； 接觸網接觸網: 是一種懸掛在軌道上方，沿軌道敷設的、和鐵路是一種懸掛在軌道上方，沿軌道敷設的、和鐵路軌頂保持一定距離的輸電網。通過電動車組的受電弓和接軌頂保持一定距離的輸電網。通過電動車組的受電弓和接觸網的滑動接觸，牽引電能就由接觸網進入電動車組，從觸網的滑動接觸，牽引電能就

22、由接觸網進入電動車組，從而驅動牽引電動機使列車運行。而驅動牽引電動機使列車運行。 軌道軌道: 在非電牽引情形下只作為列車的導軌。在電力牽引在非電牽引情形下只作為列車的導軌。在電力牽引時，軌道除仍具有導軌功能外，還需要完成導能回流的任時，軌道除仍具有導軌功能外，還需要完成導能回流的任務。因此，電力牽引的軌道，需要具有良好的導電性能。務。因此，電力牽引的軌道，需要具有良好的導電性能。 回流線回流線: 是連接軌道和牽引變電所的導線。通過回流線把是連接軌道和牽引變電所的導線。通過回流線把軌道中的回路電流導入牽引變電所的主變壓器。軌道中的回路電流導入牽引變電所的主變壓器。電力機車電力機車: 將通過牽引電

23、機及其變換和控制機構，將電能將通過牽引電機及其變換和控制機構，將電能轉化為可用機械能，牽引列車運行。轉化為可用機械能，牽引列車運行。 供電分區供電分區: 正常供電時，由牽引變電所饋線到接觸網末端正常供電時，由牽引變電所饋線到接觸網末端的供電線路，也稱為供電臂。的供電線路，也稱為供電臂。分相絕緣器（電分相）分相絕緣器（電分相）: 串接在接觸網中，目的是將兩相串接在接觸網中，目的是將兩相不同的供電區分開，并使機車光滑過渡，主要用在牽引變電不同的供電區分開，并使機車光滑過渡，主要用在牽引變電所出口處和分區處。所出口處和分區處。分段絕緣器（電分段）分段絕緣器（電分段）: 分為縱向電分段和橫向電分段，前

24、分為縱向電分段和橫向電分段，前者用在線路接觸網上，后者用于站場各條接觸網之間。通過者用在線路接觸網上，后者用于站場各條接觸網之間。通過其上的隔離開關將有關接觸網進行電氣連通或斷開，以保證其上的隔離開關將有關接觸網進行電氣連通或斷開，以保證供電的可靠性、靈活性和縮小停電范圍以及便于檢修等。供電的可靠性、靈活性和縮小停電范圍以及便于檢修等。 四、一次（原邊）系統的供電方式（外部供電方式）四、一次（原邊）系統的供電方式（外部供電方式） 一次系統的供電方式是指電力系統與牽引供電系統的供一次系統的供電方式是指電力系統與牽引供電系統的供電網（輸電線）的聯結方式，它取決于牽引負荷的用電等級電網（輸電線）的聯

25、結方式，它取決于牽引負荷的用電等級和電力系統的頒情況。和電力系統的頒情況。 TBJ9-85 鐵路電力牽引供電設計規范鐵路電力牽引供電設計規范規定規定“電力牽電力牽引為一級負荷，牽引變電所應有兩路電源供電；當任一路故引為一級負荷，牽引變電所應有兩路電源供電；當任一路故障時，另一路應能正常供電障時，另一路應能正常供電”。其中兩路電源可來自不同的。其中兩路電源可來自不同的地區變電所或同一地區變電所的不同母線或母線分段。地區變電所或同一地區變電所的不同母線或母線分段。原則：原則：供電可靠性、電源容量及經濟性供電可靠性、電源容量及經濟性 環形供電環形供電牽引變電所在高壓側與一次系統聯成環形網。牽引變電所

26、在高壓側與一次系統聯成環形網。優點：優點：供電可靠性好，能適應負荷的劇烈變化供電可靠性好，能適應負荷的劇烈變化要求：要求：鐵路附近有兩個以上發電廠或地區變電所且其間鐵路附近有兩個以上發電廠或地區變電所且其間有電力網互聯。（受系統結構限制）有電力網互聯。（受系統結構限制） 地區變電所地區變電所或發電廠或發電廠地區變電所地區變電所或發電廠或發電廠牽引變電所牽引變電所牽引變電所牽引變電所 雙側供電（兩邊供電）雙側供電（兩邊供電）電源來自電力系統的兩個地區變電所，給鐵路供電的輸電電源來自電力系統的兩個地區變電所，給鐵路供電的輸電線是聯絡這兩個地區變電所的通路。線是聯絡這兩個地區變電所的通路。優點：優點

27、：同環形供電同環形供電要求：要求：牽引變電所兩側都有電源牽引變電所兩側都有電源 應用廣泛應用廣泛 雙路輸電線雙路輸電線牽引變電所牽引變電所牽引變電所牽引變電所 單側供電（一邊供電）單側供電（一邊供電）單側供電是由一個地區變電所給數個牽引變電所供電，為單側供電是由一個地區變電所給數個牽引變電所供電，為保證供電可靠性，應采用保證供電可靠性，應采用雙路（或雙回）輸電線雙路（或雙回）輸電線 。單側供電方式的可靠性一般比雙側供電方式和環形供電方單側供電方式的可靠性一般比雙側供電方式和環形供電方式要差，而投資不會比環形供電方式和雙側供電方式少。式要差，而投資不會比環形供電方式和雙側供電方式少。要求：要求：

28、必須有兩回路輸電線供電，且有各自的桿塔和走線必須有兩回路輸電線供電，且有各自的桿塔和走線雙路輸電線雙路輸電線牽引變電所牽引變電所牽引變電所牽引變電所散射供電（輻射線供電）散射供電（輻射線供電）當各牽引變電所離開電源差不多等距并且比單邊供電更經當各牽引變電所離開電源差不多等距并且比單邊供電更經濟時，可采用散射供電方式。濟時，可采用散射供電方式。缺點：缺點：可靠性差可靠性差要求：要求：相鄰幾個牽引變電所布置成弧形，且地區變電所和相鄰幾個牽引變電所布置成弧形，且地區變電所和發電廠的距離較近時，必須兩回路輸電。發電廠的距離較近時，必須兩回路輸電。 地區變電所地區變電所或發電廠或發電廠牽引變電所牽引變電

29、所實際外部供電方式之一實際外部供電方式之一實際外部供電方式之二實際外部供電方式之二 五、牽引變電所引入線的方式五、牽引變電所引入線的方式（1） “橋橋”接方式（通過式接法）接方式（通過式接法） 外僑、內橋外僑、內橋特點：輸電線路上的負荷要穿越特點：輸電線路上的負荷要穿越牽引變電所，即高壓線進入牽引牽引變電所，即高壓線進入牽引變電所后，又通過變電所后，又通過“橋橋”接斷路接斷路器，返回到高壓輸電線路。器，返回到高壓輸電線路。橋接適用于環形供電和兩邊供電，橋接適用于環形供電和兩邊供電，以及電力系統要求電力網穿越牽以及電力系統要求電力網穿越牽引變電所的場合引變電所的場合（2） “T”接或接或“雙雙T

30、”接方接方式式 特點：外部負荷不進入牽引變電所，特點：外部負荷不進入牽引變電所，“T”接與接與“橋橋”接相比，設備減少，接相比，設備減少，投資節省。投資節省。適用于兩邊供電和一邊供電。適用于兩邊供電和一邊供電。（3） 單母線分段方式單母線分段方式 特點：引入線、引出線多特點：引入線、引出線多允許外部負荷穿越牽引變電允許外部負荷穿越牽引變電所。所。 六、內部供電方式（按牽引網設備類型的分類）六、內部供電方式（按牽引網設備類型的分類）（1） 直接供電方式直接供電方式 牽引網結構最簡，投資最小，但鋼軌電位較高，對通信牽引網結構最簡，投資最小，但鋼軌電位較高，對通信線的干擾感應最大，主要適用于通信線路

31、（主要是明線）較線的干擾感應最大，主要適用于通信線路（主要是明線）較少或很易將受擾通信線遷改徑路的場合。少或很易將受擾通信線遷改徑路的場合。基本型直接供電方基本型直接供電方式式在法國、英國、原蘇聯都廣泛應用。在法國、英國、原蘇聯都廣泛應用。 CT基本型直接基本型直接供電方式供電方式帶負饋線的直接供電方式：帶負饋線的直接供電方式：在鋼軌上并聯架空回流線（又在鋼軌上并聯架空回流線（又稱負饋線）。鋼軌電位大為降低，對通信線的干擾得到較稱負饋線）。鋼軌電位大為降低，對通信線的干擾得到較好抑制。還能降低牽引網阻抗，使供電臂延長好抑制。還能降低牽引網阻抗，使供電臂延長30%及以上。及以上。 帶負饋線的帶負

32、饋線的直接供電方式直接供電方式NCT（2） BT供電方式供電方式 BT/回流線方式：回流線方式：BT串入接觸網，間隔約串入接觸網，間隔約1.5km-4km，用以，用以吸回地中電流，減少通訊干擾。吸回地中電流，減少通訊干擾。 BT/回流線方式牽引網結構復雜，造價較高，牽引網阻回流線方式牽引網結構復雜，造價較高，牽引網阻抗變大，供電臂長度將減小；因存在抗變大，供電臂長度將減小；因存在BT分段（火花間隙），分段（火花間隙），不利于高速、重載等大電流運行；但不利于高速、重載等大電流運行；但BT方式的鋼軌電位低，方式的鋼軌電位低，抑制通信干擾的效果很好。抑制通信干擾的效果很好。BT/BT/回流線方式回流

33、線方式BTBTNCT BT-回流線方式比回流線方式比BT-鋼軌方式抑制通信干擾的效果鋼軌方式抑制通信干擾的效果好。好。 我國采用的我國采用的BT方式均為方式均為BT-回流線方式，日本東海回流線方式，日本東海道新干線也如此，而英國、法國、瑞典兩種方式都有應道新干線也如此，而英國、法國、瑞典兩種方式都有應用，挪威只用用，挪威只用BT-鋼軌方式。鋼軌方式。 BT/BT/鋼軌方式鋼軌方式BTBTCT（3） AT供電方式供電方式 AT并聯于牽引網中，克服了并聯于牽引網中，克服了BT串入網中串入網中BT分段的缺陷，分段的缺陷，使供電電壓成倍提高，牽引網阻抗小，供電距離長（約為直接使供電電壓成倍提高，牽引網

34、阻抗小，供電距離長（約為直接供電方式的供電方式的170%-200%），網上壓損和能損都小，是一種適），網上壓損和能損都小，是一種適于高速、重載等大電流牽引方式。于高速、重載等大電流牽引方式。 一般一般AT間隔約間隔約10km左右，左右，AT供電方式的鋼軌電位較低，供電方式的鋼軌電位較低，抑制道路干擾的效率與抑制道路干擾的效率與BT-回流線方式相近，投資要高一些。回流線方式相近，投資要高一些。AT供電方式在日本山陽新干線上應用，后來法國、美國供電方式在日本山陽新干線上應用，后來法國、美國（25Hz）、原蘇聯、我國等相繼采用。）、原蘇聯、我國等相繼采用。 nnATATPFCTAT接觸網接觸網鋼軌鋼

35、軌正饋線正饋線七、牽引網的運行方式七、牽引網的運行方式（1） 單邊供電單邊供電 各牽引變電所相互獨立，機車只從相關的某個牽引變電各牽引變電所相互獨立，機車只從相關的某個牽引變電所取電。對于兩個異相牽引端口的牽引變電所，通常在牽引所取電。對于兩個異相牽引端口的牽引變電所，通常在牽引變電所出口兩饋線相連的接觸網上和分區的接觸網上設分相變電所出口兩饋線相連的接觸網上和分區的接觸網上設分相絕緣器。當某一牽引變電所因故障失電時，可將兩端分區所絕緣器。當某一牽引變電所因故障失電時，可將兩端分區所的開關合上進行越區供電。的開關合上進行越區供電。單線區段的單單線區段的單邊供電邊供電復線區段的單邊供電復線區段的

36、單邊供電上、下行獨立供電：上、下行獨立供電： 繼電保護簡單；牽引網壓損、能損較大，網壓波動大；上繼電保護簡單；牽引網壓損、能損較大，網壓波動大；上下行接觸網出現電壓差。下行接觸網出現電壓差。全并聯供電全并聯供電 ： 牽引網壓損、能損小，網壓水平好；故障時影響范圍大，牽引網壓損、能損小，網壓水平好；故障時影響范圍大，保護、控制復雜。保護、控制復雜。末端并聯供電：末端并聯供電： 克服克服的缺點，的缺點，利用利用的優點。的優點。我國廣泛采用我國廣泛采用 （2） 雙邊供電雙邊供電 機車由相鄰的兩個變電所供電，由與分相絕緣器并聯的斷機車由相鄰的兩個變電所供電，由與分相絕緣器并聯的斷路器合閘而實現的。當一

37、供電臂故障時，如保證另一臂正常供路器合閘而實現的。當一供電臂故障時，如保證另一臂正常供電，則需通過繼電保護自動將斷路器打開，以縮小故障區域；電，則需通過繼電保護自動將斷路器打開，以縮小故障區域；當接觸網停電維修時，也需要（通過遠動）進行斷路器分合操當接觸網停電維修時，也需要（通過遠動）進行斷路器分合操作。因此，雙邊供電時，兩相鄰牽引變電所之間要設置分區所。作。因此，雙邊供電時，兩相鄰牽引變電所之間要設置分區所。單線區段的雙單線區段的雙邊供電邊供電復線區段的雙邊供電復線區段的雙邊供電優點優點: :機車的電流來自兩個以上的供電點，減輕了牽引網輸機車的電流來自兩個以上的供電點，減輕了牽引網輸送電能的

38、負擔，網上壓損和能損都能減少，網壓水平也由送電能的負擔，網上壓損和能損都能減少，網壓水平也由此改善。減輕對沿線的電磁感抗干擾。此改善。減輕對沿線的電磁感抗干擾。缺點缺點: :牽引網的復雜程度增加，對繼電保護提出了許多特殊牽引網的復雜程度增加，對繼電保護提出了許多特殊要求。要求。實現雙邊供電起碼應滿足兩個條件：實現雙邊供電起碼應滿足兩個條件：1 1、兩相鄰牽引變電所需由同一電力系統供電，以確保有相、兩相鄰牽引變電所需由同一電力系統供電，以確保有相同的頻率；同的頻率；2 2、兩相鄰牽引變電所的牽引端口應同相，否則將造成異相、兩相鄰牽引變電所的牽引端口應同相，否則將造成異相短路。短路。 雙邊供電時兩

39、邊牽引端口電壓大小和相位的差異會在雙邊供電時兩邊牽引端口電壓大小和相位的差異會在牽引網中造成均衡電流。不論有無牽引負荷，兩邊牽引端牽引網中造成均衡電流。不論有無牽引負荷，兩邊牽引端口的電壓都是波動的，均衡電流將在牽引網中來回流動，口的電壓都是波動的，均衡電流將在牽引網中來回流動，造成額外功率損失，但份額不大。造成額外功率損失，但份額不大。1-3牽引供電系統設計概述牽引供電系統設計概述 電氣化鐵道的牽引動力是電力機車，它本身不帶能源電氣化鐵道的牽引動力是電力機車，它本身不帶能源(非自己性非自己性)，必須從外部電源和牽引供電系統獲得電能。，必須從外部電源和牽引供電系統獲得電能。 電氣化鐵道除了一般

40、的鐵路線路、車站、通訊、信號電氣化鐵道除了一般的鐵路線路、車站、通訊、信號等設施外，還包括特殊的牽引供電系統、電力機車以及相等設施外，還包括特殊的牽引供電系統、電力機車以及相應的運行、維修和管理單位應的運行、維修和管理單位(供電段、電力機務段、電力調供電段、電力機務段、電力調度及其主管部門度及其主管部門) 。對電氣化鐵道供電系統的基本要求：對電氣化鐵道供電系統的基本要求：(1)保證向電氣化鐵路安全、可靠、不間斷的供電；保證向電氣化鐵路安全、可靠、不間斷的供電；(2)提高供電質量，保證必需的電壓水平；提高供電質量，保證必需的電壓水平；(3)提高功率因數，減少電能損失，降低工程投資和運營費提高功率

41、因數，減少電能損失，降低工程投資和運營費用；用；(4)盡量減少單相牽引負荷在電力系統中引起的負序電流、盡量減少單相牽引負荷在電力系統中引起的負序電流、負序電壓和高次諧波的影響；負序電壓和高次諧波的影響；(5)盡量減小對鄰近的通信線路的干擾影響。盡量減小對鄰近的通信線路的干擾影響。 鐵路電氣化區段的設計分兩步進行：初步設計和施工鐵路電氣化區段的設計分兩步進行：初步設計和施工設計。一般在初步設計審查批準后開展施工設計。供電系設計。一般在初步設計審查批準后開展施工設計。供電系統的設計屬于初步設計的內容。統的設計屬于初步設計的內容。一、供電系統設計的任務一、供電系統設計的任務1、牽引變電所分布方案、牽

42、引變電所分布方案 包括牽引變電所的數目和分布地點；牽引變電所類型，包括牽引變電所的數目和分布地點；牽引變電所類型，即采用何種牽引變壓器；牽引變壓器容量，其中是否考慮即采用何種牽引變壓器；牽引變壓器容量，其中是否考慮非牽引負荷容量；牽引變壓器大修故障備用方式，即采用非牽引負荷容量；牽引變壓器大修故障備用方式，即采用移動備用或固定備用。移動備用或固定備用。2、電力系統向牽引變電所的供電方案、電力系統向牽引變電所的供電方案 包括向電力部門提供近、遠期牽引負荷總容量；與電力包括向電力部門提供近、遠期牽引負荷總容量；與電力部門共同商定牽引變電所一次側結線方式；配合電力部門部門共同商定牽引變電所一次側結線方式；配合電力部門計算牽引負荷引起的負序電流及對發電機的影響，必要時計算牽引負荷引起的負序電流及對發電機的影響，必要時研究和提出相應的解決辦法。研究和提出相應的解決辦法。3、通訊線的改造方案、通訊線的改造方案 向通訊設計部門了解鐵路內外通訊線的改造方案，若須向通訊設計部門了解鐵路內外通訊線的改造方案，若