AT供电方式交流

AT供电方式交流目录•供电制式概述•AT供电系统简介供电制式电气化铁路牵引供电制式，即牵引供电系统向电力机车供电的方式。其主要有以下几种形式构成：1、直接（带回流线）供电方式直接供电方式(T—R供电)是指牵引变电所通过接触网直接向电力机车供电，及回流经钢轨及大地直接返回牵引变电所的供电方式。这种供电方式的电路构成及结构简单，设备少，施工及运营维修都较方便，因此造价也低。但由于接触网在空中产生的强大磁场得不到平衡，对邻近的广播、通信干扰较大，所以一般不采用。我国现在多采用加回流线的直接供电方式。2、BT（BoosterTransformer）供电方式所谓BT供电方式就是在牵引供电系统中加装吸流变压器（约3～4km安装一台）和回流线的供电方式。这种供电方式由于在接触网同高度的外侧增设了一条回流线，回流线上的电流与接触网上的电流方向相反，这样大大减轻了接触网对邻近通信线路的干扰。BT供电的电路是由牵引变电所、接触悬挂、回流线、轨道以及吸上线等组成。牵引变电所作为电源向接触网供电；电力机车运行于接触网与轨道之间；吸流变压器的原边串接在接触网中，副边串接在回流线中。吸流变压器是变比为1：1的特殊变压器。它使流过原、副边线圈的电流相等，即接触网上的电流和回流线上的电流相等。因此可以说是吸流变压器把经钢轨、大地回路返回变电所的电流吸引到回流线上，经回流线返回牵引变电所。这样，回流线上的电流与接触网上的电流大小基本相等，方向却相反，故能抵消接触网产生的电磁场，从而起到防干扰作用。实际中由于吸流变压器线圈中总需要励磁电流，所以经回流线的电流总小于接触网上的电流，因此不能完全抵消接触网对通信线路的电磁感应影响。另外，由于存在着“半段效应”，再者，因吸流变压器的原边线圈串接在接触网中，所以在每个吸流变压器安装处接触网必须安装电分段，这样就增加了接触网的维修工作量和事故率。当高速大功率机车通过电分段时易产生电弧，极易烧损机车受电弓和接触线。且BT供电方式的牵引网阻抗较大，造成较大的电压和电能损失，故已很少采用。3、AT（AutoTransformer）供电方式所谓AT供电方式，即指AT变压器跨接于接触网（T）和正馈导线（F）之间，其中点与钢轨及沿接触网线路同杆架设的保护线（PW）相连的一种供电方式。由于AT变压器输入电压为输出电压的2倍，也就是说，通过AT变压器可以输入较高电压而得到机车所需的低电压；而其电流则相反，输入电流仅为输出电流的一半。利用AT此特点，可增大变电所设置间距，并减少牵引网损耗。•AT供电系统原理1•AT供电系统电流分布2•AT网络的牵引网阻抗3•AT牵引所主变结线型式4•AT保护及故障测距5AT供电系统简介AT供电系统原理AT供电系统原理随着铁路电气化技术的发展及高速、大功率电力机车的投入运行，各国已逐步开始采用AT供电方式。实践证明，这种供电方式是一种既能有效地减弱接触网对扼流圈图中为避雷器；为放电器AT供电系统原理邻近通信线的感应影响，又能适应高速、大功率电力机车运行的一种比较先进的供电方式。AT供电方式的电路包括牵引变电所（S）、接触悬挂（T）、轨道（R）、自耦变压器（AT）、正馈线（F）、电力机车等（见示意图）。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。•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AT供电系统原理个多网孔的复杂供电网络。接触悬挂是去路，正馈线是回路。接触悬挂上的电流与正馈线上的电流大小相等，方向相反，因此其电磁感应影响可互相抵消，故对邻近的通信线有很好的防护作用。•AT供电方式的优点：（1）AT供电方式供电电压高。AT供电方式无需提高牵引网的绝缘水平即可将牵引网的电压提高一AT供电系统原理倍，而线路电流为负载电流的一半，所以线路上的电压损失和电能损失大大减小。（2）由于接触悬挂上的电流与正馈线上的电流大小相等，方向相反，其电磁感应相互抵消，所以防护效果好。（3）AT供电方式能适应高速大功率电力机车运行。因AT供电方式的供电电压高、线路电流AT供电系统原理小、阻抗小、输出功率大，使接触网有较好的电压水平，能适应高速大功率电力机车运行的要求。（4）AT供电牵引变电所间距大。由于AT供电方式的输送电压高、线路电流小、电压损失和电能损失都小，输送功率大，所以牵引变电所的距离加大为80～120km，因此牵引变电所的AT供电系统原理的数量大大减少，同时运营管理人员也相应减少，那么，建设投资和运营管理费用都会减少。AT供电系统原理示意图AT供电系统电流分布AT供电系统电流分布在理想状态下，设AT变压器阻抗为零，则AT网络回路中电流分布如下所示：AT供电系统电流分布然而，由于AT网络中存在AT漏抗和钢轨对地的漏导，因此，AT网络的电流实际分布如图所示：AT网络的牵引网阻抗AT牵引网阻抗AT供电方式的牵引网阻抗不是一种均布参数。在牵引网接入列车负载后，AT网络阻抗由两部分组成，即长回路阻抗和列车在AT段中阻抗。其不是均匀的线性增大，而是波浪式的增加。AT牵引网阻抗AT牵引网阻抗单线接触网阻抗：Zn＝上式中：ZA＝ZT+ZF+2ZTFZB＝ZT+ZR-2ZTRZC＝（ZT+2ZR-3ZTR+ZTF-ZRF）AT牵引网阻抗包阻抗长回路阻抗复线AT网络牵引网阻抗AT牵引网阻抗复线接触网阻抗：Zn＝式中：ZD＝ZT-ZTR-ZTF+ZRFAT牵引网阻抗AT解列时接触网阻抗特性AT牵引网阻抗•1、当AT1断开时，变电所附近的负荷由AT2提供，从变电所方向看，阻抗变大，且越接近AT2负荷越小。•2、当AT2断开时，可近似为2个AT间隔内设置3个CPW线。•3、当AT3断开时，AT2以远形成直供方式，牵引网阻抗将变大。AT牵引所主变结线型式AT牵引所主变结线型式目前，用于电气化铁道牵引变电所的牵引变压器，主要有两种结线型式：1、Scott结线牵引变压器2、V/X结线牵引变压器AT牵引所主变结线型式•Scott结线牵引变压器实际上是由2台单相变压器连接而成，一台单相变压器的原边绕组两端引出，分别接到电力系统的二相，称为M座；另一台单相变压器的原边绕组一端引出，接入电力系统的另一相，另一端接到M座变压器原边绕组的中点O，称为T座变压器。AT牵引所主变结线型式•这种结线型式把对称三相电压变换成对称二相电压，来供应牵引负荷的两个供电臂。当馈出回路两臂负荷相等时，主变高压侧三相系统达到平衡。AT牵引所主变接线型式1、Scott结线牵引变压器23AT牵引所主变结线型式DDDDDDDDDDDDDDDDDAT牵引所主变结线型式•V/X结线牵引变压器由2台单相变压器连接而成，两台单相变压器的原边绕组首尾相连，分别接入电力系统的三相；低压侧绕组的中点相连，与钢轨连接，其它四个接点分别接入牵引网。AT牵引所主变接线型式2、V/X结线牵引变压器AT牵引所主变结线型式AT保护及故障测距AT保护及故障测距•1、保护对于AT所而言，其高压侧保护与直供方式相同，主要区别在于馈线保护。短路形式：接触线T与钢轨R（或保护线PW）短路（阻抗特性：曲线；同相相间短路，短路时阻抗最大，一般按照该短路方式进行距离保护整定计算）AT保护及故障测距•接触线T与大地E短路(一相接地短路)正馈线F与大地E短路(一相接地短路)正馈线F与钢轨R（或保护线PW）短路(同相相间短路)正馈线F与接触线T短路(阻抗特性：斜线；同相相间短路)T座接触线T与M接触线T短路(异相相间短路)T座接触线F与M接触线F短路(异相相间短路)T座接触线T与M接触线F短路(异相相间短路)T座接触线F与M接触线T短路(异相相间短路)AT保护及故障测距•2、故障测距对于AT所而言，既有故障标定方式已无法满足故障测距的要求，目前采用吸上电流比的方式进行判定。