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牵引供电系统简介
一、系统功能
牵引供电系统的主要功能是:将地方电力系统的电源(交流电气化铁路:AC110kV或
AC220kV,城市轨道交通:中心变电所AC220kV或AC110kV→AC35kV环网)引入牵引
供电系统的牵引变电所,通过牵引变压器变压为适合电力机车运行的电压制式(交流电气化
铁路:AC25kV或AC2×25kV,城市轨道交通:DC750V、DC1500V或DC3000V),向电
力机车提供连续电能。
电力牵引负荷为一级负荷,引入牵引变电所的外部电源应为两回独力可靠的电源,并互
为热备用,能够实现自动切换。
交流电气化铁路及城市轨道交通牵引供电系统简图分别如图1.1和图1.2所示。
图1.1交流电气化铁路牵引供电系统
图1.2城市轨道交通牵引供电系统
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二、牵引网供电方式
1.交流电气化铁路
交流电气化铁路牵引网供电方式大体上可分为三种:直接供电方式(包括带回流线的直
接供电方式)、BT供电方式和AT供电方式。
(1)直接供电方式
直接供电方式又可分为不带回流线直接供电方式(图2.1)和带回流线的直接供电方式
(图2.2)两种。
图2.1不带回流线的直接供电方式
图2.2带回流线的直接供电方式
不带回流线的直接供电方式在我国早期的电气化铁路中采用,机车电流完全通过钢轨和
大地流回牵引变电所,牵引网本身不具备防干扰功能。在接地方面,每根支柱需单独接地(设
接地极或通过火花间隙),或者通过架空地线实现集中接地(架空地线不与信号扼流圈中性
点连接)。
带回流线的直接供电方式,机车电流一部分通过钢轨和大地流回牵引变电所(约70%),
其余通过回流线流回牵引变电所(约30%)。由于流经接触网的电流和流经回流线的电流虽
然大小不等,但方向相反,且安装高度比较接近,两者对铁路沿线通讯设施的电磁干扰影响
趋于抵消,因此牵引网本身具备防干扰功能。在接地方面,接触网支柱通过回流线实现集中
接地,回流线每隔一个闭塞分区通过吸上线(铝芯或铜芯电缆,常用VLV-70和2xVLV-150)
与信号扼流圈中性点连接(吸上线间距3~4km)。
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(2)BT供电方式
BT(BoostTransformer)供电方式又称吸流变压器供电方式,也是在我国早期电气化
铁路中有采用,其主要目的是为了提高牵引网防干扰能力,但随着通讯线路电缆化和光缆化,
防干扰矛盾越来越不突出,其生命力也已大大降低,该种供电方式目前已经基本不采用。如
图2.3所示,吸流变压器为1:1的单卷变压器,其原边串入接触网中(在绝缘锚段关节处),
次边串入回流线中,吸流变压器的间隔为3~4km,在两个吸流变压器的中间设有吸上线,
用于将钢轨中的牵引电流吸入回流线。机车所处的BT间隔内存在“半段效应”,即在该BT
段内接触网与回流线中的电流并不相等,防干扰效果并不明显,而在其余BT段内两者的电
流大小相等,方向相反,防干扰效果非常明显。
但是,由于BT变压器自身存在较大的阻抗,且安装密度较大,其在牵引网中引起的电
压将也较大。因此,在同等条件下,BT供电方式变电所间距小于其它供电方式,且每3~4km
在接触网内存在断口,断口两端因BT自阻抗而存在一定的电压差,机车通过该断口时可能
会产生电火花,导致接触网的使用寿命缩短。
图2.3BT供电方式
(3)AT供电方式
AT(Auto-Transformer)供电方式又称自藕变压器供电方式,相对于其它供电方式而言,
AT供电方式具有更好的防干扰效果和更大的供电潜力,特别适合于高速和重载铁路。如图
2.4所示,牵引变电所主变压器二次侧±25KV端子分别接于接触网和正馈线,二次侧线圈中
点接于钢轨。每隔10~15公里,将自藕变压器(AT1、AT2„)并入接触网和正馈线之间,
自藕变压器中点
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