第三節帶回流線的直接供電方式直接供電方式是將從牽引變電所輸出的電能，直接通過接觸網供應給電力機車，而回歸電流則通過軌道、大地回到牽引變電所參見圖1—2）。目前，除日本以外，世界上絕大多數國家的鐵路（交流）電氣化均采用了直接供電方式。直接供電方式與BT、AT供電方式相比，其饋電回路和設備簡單、投資省、運營維護方便。采用直接供電方式，對簡化系統設備、提高供電可靠性、增強技術指標及廣泛的適應性等方面具有極大的現實意義。但是直接供電方式對鄰近通信線路的干擾影響嚴重，鋼軌電位比其他供電方式要高。為了保留直接供電方式的優點，克服其不足，在其結構上增設與軌道并聯的架空回流線，就成為帶回線的直接供電方式，簡稱DN供電方式，如圖2—3--1所示。它與直接供電方式相比，有以下改善：原來流經軌道、大地的回流，一部分改由架空回流線流回牽引變電所，其方向與接觸網中饋電電流方向相反，架空回流線與接觸網距離較近，因此相當于對鄰近通信線路增加了屏蔽效果。牽引網阻抗和軌道電位都有所降低。i 一.七 接觸網圖2-3-1帶回流線的直接供電方式示意圖架空回流線對通信線路的防干擾效果用屏蔽系數七來衡量。氣的表達式為人=十 （2—41）h人g式中，人g為軌道的屏蔽系數；人hh為鋼軌和架空回流線構成的回流網絡（以下簡稱回流網絡）的屏蔽系數，可按下式計算其中Zjg￡ 接觸網與回流網絡的互阻抗;七g廣—通信線與回流網絡的互阻抗;zg￡——回流網絡的自阻抗。一般情況下，可以認為通信線對回流網絡的相對位置，與通信線對接觸網的相對位置相近似，所以氣g—則（2—42）式可以進一步簡化成

人=1— （2—43）gh zg￡作為簡單介紹，以單線區段帶回流線的直接供電方式為例七￡、zg￡可按以下方法近似計算。由于回流線與軌道并聯，故可以將它們看成一個“回流軌道”等值導線。該等值導線的單位自阻抗zg￡可按下式計算乙乙一z2z^=—h-g—h— （Q/km）（1）hghg式中，z為回流線的單位自阻抗，按下式計算（。/km）（2）［注zh=七+0.05+j（。/km）（2）［注￡h其中，r為回流線的有效電阻（。/km），R為回流線的等效半徑，h Gh0.2085..f0.2085..fX10-9(cm) (3)式中，f為電流頻率Hz）；a為大地電導率或L），式（3）稱為Carson公式;Q-cmz^為等值軌道的單位自阻抗，按下式計算（。/km）（4）z=M+0.05+j0.145lgDg

g2 Rd（。/km）（4）xGgg其中，r為一條鋼軌的有效電阻（。/km），R為一條鋼軌的等效半徑，d為兩條軌道的g ￡g g中心距離，標準軌距取1435mm；z為回流線與等值軌道間單位互阻抗，按下式計算hgz=0.05+j0.145lg4 （。/km）（5）hg dhg其中，dhg為回流線與兩軌道間的幾何均距。［注導線的有效電阻和等效半徑的值，通常由制造廠給定，或從手冊上查得

“回流編軌道”等值導線與接觸網間的單位互阻j￡，按下式計算z=0.05+j0.145lg^D^ （。/km）（6）is￡ -d^d式中，djh為接觸網的等值導線與回流線間的幾何均距djg為接觸網的等值導線與等值軌道間的幾何均距。若回流線裂相，則兩根回流線等值單位自阻抗，按下式計算hz'=L+0.05+j0.l45lg^D^（。/km）（7）h2 Rd￡hhh式中，rh為一根回流線的有效電阻Q/km）；R切為一根回流線的等效半徑；』泌為兩根回流線間的距離。并且，在應用式（5）計算裂相回流線與等值軌道間的單位互阻抗%，及應用式6）計算“裂相回流緝軌道”等值導線與接觸網間的單位互阻抗.&￡時，應考慮回流線裂相情況的幾何均距，女圖2—3--2所示。圖2圖2—3-2單設回流線裂相懸掛示意圖裂相回流線與軌道間的幾何均距飲，按下式計算d =d =4：dddd'hg1212(8)“裂相回流緝軌道”等值導線與接觸懸掛的幾何均吃，按下式計算(9)由式(2—41)、式(2—43)可知，回流線對通信線路的防干擾效果與下列因素有關：接觸網與回流網絡等值導線間的互阻抗z_g￡越大，回流線屏蔽系數氣越小，則防護效果越好。由于接觸網與軌道間距離必須保持一定，所以要使".g￡大，只有將回流線與接觸網的距離盡量縮小。如果在單線區段接觸網支柱外側架設一條回流線，它與接觸線間的距離為3.4m，經試驗表明，其屏蔽系數為0.6左右。若將上述距離由3.4m減小為lm，經計算表明，回流線屏蔽系數可減小到0.5以下。可見，回流線與接觸網的近距懸掛對提高屏蔽效果特別有效。但由于回流線與鋼軌相連，從絕緣設計上考慮，回流線與接觸網的接近程度是有限度的。同時，由于回流線與接觸網之間的互阻抗增大，使牽引網阻抗得到減小。回流網絡等值導線的自阻抗zg￡越小，則回流線屏蔽系數孔越小，防護效果越好。對于一定型號的鋼軌，其自阻抗Zg基本為一常數。因此要使zg￡小，只有減小回流線的自阻抗七。工程設計中，應選用導電性能好的良導體做回流線，其截面應滿足防護要求。在某些區段，為了提高防護效果，回流線可采取“裂相”方式，即將一根回流線分成相隔-定距離的兩根導線，而總的截面積仍保持基本不變。裂相的結果，增大了回流線的等效半徑，因而也就有效地降低了回流線的自阻抗。由于回流線自阻抗降低，所以也使得牽引網阻抗減小。若采用兩根LJ—95的鋁絞線相隔lm做回流線，與采用一根LJ—185的鋁絞線做回流線相比，牽引網阻抗大約可減小20%。回流線與軌道并聯點的間距大小對回流線的防護效果影響較小。試驗表明，若將回流線與軌道并聯點的間距由3.3km減小為1.65km，其回流線屏蔽效果僅略有提高。工程設計中，回流線與軌道并聯點的間距可視具體情況確定。在有自動閉塞的電氣化區段，并聯點的間距應以不影響軌道電路正常工作為原則。該間距一般可按3km?5km設置。以往的經驗表明，在對通信線路防護工程設計中，帶回流線的直接供電方式可以同BT供電方式等配合使用。這樣做，可以獲得滿意的技術和經濟效果。例如，在某些區段通信線路受交流牽引網干擾影響比較嚴重，要求屏蔽系數很小，可采用BT供電方式等進行防護；而在另一些區段，鄰近通信線路雖受交流牽引網干擾影響，但并不嚴重，要求屏