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第一章绪论——牵引供电系统简介1.1电气化铁道与牵引供电系统1.2电力系统向电气化铁道的供电1.3牵引变电所向牵引网的供电1.4牵引网向电力机车的供电1.5牵引供电系统的特点及主要问题1.1电气化铁道与牵引供电系统•电气化铁道（ElectricRailways）使用外部输入的电力能源（electricpower）来驱动列车行驶的铁道运输方式。（1）注意与电传动内燃机车的区别；（2）电能具有不能大量储存的特点。电气化铁道包括：电力机车（含电动车组）沿线的供电设施•牵引供电系统（TractionPowerSupplySystems）向电力机车提供电能的沿线供电设施从电能的传输、分配角度构成牵引供电系统。牵引供电系统主要包括：牵引变电所牵引网专用高压供电线路牵引供电系统示意图额定电压25kV，正常工作范围20~29kV。牵引变电所电力系统牵引网钢轨接触网YNd11接线单相Ii接线单相Vv接线YN接线YN接线Scott接线YNd11d1接线直接供电方式带回流线的直接供电方式吸流变压器(BT)供电方式自耦变压器(AT)供电方式牵引变电所（TractionSubstation,SS）•从公用电力系统（PublicElectricPowerSystems）接受电能，通过变压器将电能从三相110kV或220kV变换成单相27.5kV（对AT系统为55kV或2×27.5kV），并向铁路上、下行两个方向的牵引网供电。•变电所两侧的牵引网区段被称作供电臂。•变电所的主要设备牵引变压器（有多种接线方式）断路器（SF6、真空、少油、油断路器），隔离开关避雷器、避雷针电压互感器、电流互感器二次设备（控制、保护、测量、计量、监视和电源设备）无功补偿装置、调压装置牵引网（TractionNetwork）•由馈电线、接触网、轨道、回流线等设施构成的输电网络•馈电线（Feeder，引出线:LeadWire）连接牵引变电所和接触网的导线•接触网沿线路露天敷设，通过和受电弓的滑动接触把电能输送给电力机车的供电设施。由接触线、承力索以及支持、悬挂和定位等装置组成。从牵引网角度关注的是接触线、承力索和加强线等载流导线。•轨道牵引电流的回流导线；支撑与导向；信号专业轨道电路•回流线指连接轨道和牵引变电所的导线•其他设施负馈线（回流线），吸上线，BT，AT，正馈线，保护线，地线，供电线牵引供电系统的其他设施•分区所（SectionPost,SP）设于两变电所之间，把电气化铁道牵引网分成不同供电区段，设有开关设备，根据运行需要可以连接同一供电臂的上、下行接触网，或连接不同的供电臂以实现越区供电。•开闭所（Sub-feederSwitchingPost,SFSP）实际上是开关站，多设于铁路枢纽，一般两路进线、多路馈线，以实现对站场各股道群的分别供电控制。（1）进线和馈线都经过断路器，可灵活地对各分区接触网停、供电（2）在断路器上可实现短路故障保护，从而缩小事故停电范围（3）对AT牵引网，往往同ATP合建，增强对供电臂供电的灵活性•AT所（ATPost,ATP）AT供电系统，除变电所、分区所和开闭所外，在牵引网上放置自耦变压器的场所。1.2电力系统向电气化铁道的供电•电气化铁道属一级负荷，对供电可靠性要求高•牵引变电所一般设置两台变压器，要求有两回独立电源独立电源：一回电源的故障停电，应不影响另一回电源的工作。（1）引自不同的变电所（甚至不同地域的变电所）（2）引自同一变电所的不同母线（分别运行）•在布置变电所位置时，就要考虑外部电源条件，“外电调查”，同电力部门协商供电方案。（1）系统中110kV和220kV变电站、发电厂的位置、容量、负荷情况等；（2）电网的近、远期发展规划集中式供电中心SS中间SS（桥接）中心SS中间SS（T接）中心SS中间SS（T接）目前多采用分散式供电内桥接线外桥接线双T接线单母线分段1.3牵引变电所向牵引网的供电•单线SS1SS2SP电分相单边供电SS1SS2双边供电复线SS1SP单边分开供电SS1SP单边并联供电SS1SP单边全并联供电SS1SS2双边纽结供电1.4牵引网向电力机车的供电（1）直接供电方式（T-R方式,Trolley-Rail）结构简单，投资少，维护费用低；一部分电流从大地回流，对邻近通信线干扰大。TR（2）吸流变压器供电方式（BT方式）•防干扰效果好；•牵引网阻抗偏大；•电力机车过BT时，易产生电弧；•由于是串联系统，可靠性较低。UsFTRI吸流变压器BoosterTransformer（3）带负馈线的直接供电方式•防干扰效果不如BT供电方式；•牵引网阻抗界于直接供电方式和BT供电方式之间；•目前应用比较广泛。UsFTRI（4）自耦变压器供电方式（AT方式）•防干扰效果与BT方式相当•牵引网阻抗小，输送容量大，供电臂长（可达40～50km）•结构复杂，投资大，维护费用高UsFTR自耦变压器Auto-transformer（5）同轴电缆供电方式（CC方式）•防干扰效果好，占用空间小；•牵引网阻抗小；•投资大UsCCTR同轴电缆CoaxialCable1.5牵引供电系统的特点及主要问题•负荷特点移动性，变化剧烈，非线性，单相；电流回路不可靠，存在薄弱环节（弓网受流）•网络特点牵引网为单相含地的不平衡网络；接触网结构复杂，无备用，运行环境恶劣，故障率高；导线特殊：接触线，钢轨牵引网结构比一般电力线路复杂。•牵引变电所拓扑结构三相不对称；变压器接线特殊。牵引供电系统主要技术问题•电压水平•无功功率•负序电流•谐波•通信干扰电气化铁道的供电要求•安全可靠供电•保证供电质量•降低投资和运营费用•提高电磁兼容水平