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贡献者：不爱吃窝瓜 浏览：2182次 创建时间：2015-04-15
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牵引供电
1879年5月，德国西门子和哈尔斯公司建造了世界上第一条电气化铁路。100多年来，随着电机电器制造工业、电子工业和电力工业的发展，电气化铁路运输以其巨大的经济效益受到世界各国的普遍重视，得到飞速发展。
中文名牵引供电
用 途电气化铁路
时 间1879年5月
发明公司德国西门子和哈尔斯公司
目录
1牵引供电绪论
2牵引供电系统概述
3牵引供电优缺点
牵引供电的优越性
牵引供电的缺点
4牵引供电电流制
直流制
低频单相交流制
三相交流制
工频单相交流制
5牵引供电方式
直接供电方式(TR)
BT（吸流变压器）供电方式
AT（自耦变压器）供电方式
直供+回流（DN）供电方式（TRNF）
同轴电力电缆供电方式
6牵引供电系统组成
一次供电网络
牵引变电所
牵引网
分区所
开闭所
1牵引供电绪论
我国铁路电气化事业起始于1956年。1961年8月宝成铁路（宝鸡至成都）宝鸡至凤州段电气化通车；1975年6月宝成铁路全线电气化通车，成为我国第一条电气化铁路。宝成铁路电气化后，该铁路的运能、运量大幅度的增长，推动了我国铁路电气化事业的发展。目前，电气化铁路已经占据了我国铁路发展的绝对主导地位。我国的电气化铁路正逐步向高速铁路发展，以2007年动车组的运行为标志，我国的电气化铁路将迈入世界先进行列。
自1961年8月15日，我国第一条电气化铁路－宝成铁路铁路建成通车，到1980年底，共建成电气化铁路1679.6km，平均每年修建电气化铁路还不到100km，十一届三中全会确定了以经济建设为中心的基本路线。随着我国改革开放的不断向前推进，我国的电气化铁路建设有了较快的发展，在“六五”、“七五”期间共修建了电气化铁路5294.63km，平均每年修建已超过500km，
到2005年，中国电气化铁路总里程达20000公里，截至到2008年10月，中国电气化铁路总里程已达26000公里。
2牵引供电系统概述
编辑
牵引供电是指拖动车辆运输所需电能的供电方式。牵引供电系统是指铁路从地方引入220（110）KV电源，通过牵引变电所降压到27.5KV送至电力机车的整个供电系统。
例如城市电车，地铁等，我们主要研究的内容是电气化铁道牵引供电系统。在我们这里简称牵引供电系统。
3牵引供电优缺点
牵引供电的优越性
电气化铁路运输电力牵引的优越性主要体现在如下几个方面：
1、电力牵引可节约能源，综合利用能源
2、电力牵引可提高列车的牵引重量，提高列车的运行速度
3、电力牵引制动功率大，运行时安全性高强
4、电气化铁路运输的成本费用低
5、电力牵引易于实现自动化，利用采用先进科学技术，利于改善劳动条件，利于环境保护
牵引供电的缺点
电气化铁路运输电力牵引的缺点主要体现在如下几个方面：
1、基本建设投资较大。
2、对电力系统存在某些不利因素。
因为牵引供电用电是单相负荷，将会在电力系统中产生较大的负序电流和负序电压，而且电力机车的功率因数较低，高次谐波含量较大等都会给电力系统造成不良影响。
3、对铁路沿线附近的通讯线路造成一定的电磁干扰。
4、接触网需要停电检修，要求在列车运行图中留有一定的天窗时间，在此时间内列车要停止运行。
4牵引供电电流制
电力牵引采用的电流、电压制式。根据各国的国情不同，主要有如下几种形式：
直流制
世界上最早采用的电流制。截至目前，世界上仍占43%左右。这种电气化铁路采用600V、1500V、3000V或6000V的直流电，向直流电力机车供电。
其主要优点是：可以简化机车设备。
其主要缺点是：
1、供电电压低（通常只有1500v）；
2、线路损耗大，供电距离短（≤20-30km）。
主要运用于矿山1500v；城市电车650-800v；地铁600-1500v。
低频单相交流制
20世纪初，西欧一些国家采用，发展很好。这种电气化铁路采用11KV、25Hz；15KV、50/3Hz的单相交流电向电力机车供电。
低频单相交流制频率：16又2/3，电压11-15kv。
低频单相交流制采用原因及优点：
1、有低频的工业电力；
2、整流简单；电抗较小；
3、和直流制相比，导线截面小送电距离长（50~70km）。
缺点：供电频率与工业供电频率不同，故须有变频装置或由铁路专用的低频发电厂供电。
三相交流制
个别国家，如瑞士、法国等采用3.6kv的三相交流制，电力机车采用三相交流异步电动机，部分胶轮轨道交通系统也使用三相交流供电。
其主要优点是：
1、三相对称，不影响电力系统稳定性；
2、牵引变电所和电力机车结构相对简化；
3、三相异步电动机运行可靠、维护方便；机车功率大、速度高、功率因数高（接近于1）；
4、能将无功功率、通讯干扰减到最小。
缺点：机车供电线路复杂，异步电动机调速比较困难。
工频单相交流制
是电气化铁道发展中的一项先进供电制，最早出现在匈牙利，电压16kv，1950年法国试建了一条25kv的单相工频交流电气化铁道，随后日本、前苏联等相继采用（20kv）目前该种电流制已占到40%以上。这种电气化铁路采用25KV工频单相交流电向电力机车供电。这是一种比较先进的电流、电压制，它引起了世界各国的重视。我国的电气化铁路从开始就采用了这种工频单相交流牵引制，为我国电气化铁路的发展奠定了良好的基础。
其主要优点是：
1、供电系统结构简单。牵引变电所从电力系统获得电能，经过电压变换后直接供给牵引网；
2、供电电压增高，既可保证大功率机车的供电，提高机车牵引定数和运行速度，又可使变电所之间的距离延长，导线面积减小，建设投资和运营费用显著降低；
3、交流电力机车的粘着性和牵引性能良好，牵引电动机可在全并联状态下运行，防止轮对空转的恶性发展。从而提高了运用粘着系数；
4、和直流制比，减小了地中电流对地下金属的腐蚀作用，一般可不设专门的防护装置。
5牵引供电方式
直接供电方式(TR)
直接供电方式较为简单，是将牵引变电所输出的电能直接供给电力机车的一种供电方式，主要设备有牵引变压器、断路器、隔离开关、所用变、电压互感器、电流互感器、母线、接地系统、交流盘、直流盘、硅整流盘、控制盘、保护盘等设备。
直供方式的优点：结构简单、投资省
缺点：由于牵引供电系统为单相负荷，该供电方式的牵引回流为钢轨，是不平衡的供电方式，对通信线路产生感应影响大。
回路电阻大，供电距离短（十几公里） 。
BT（吸流变压器）供电方式
这种供电方式，在接触网上每隔一段距离装一台吸流变压器（变比为1:1），其原边串入接触网，次边串入回流线（简称NF线，架在接触网支柱田野侧，与接触悬挂等高），每两台吸流变压器之间有一根吸上线，将回流线与钢轨连接，其作用是将钢轨中的回流“吸上”去，经回流线返回牵引变电所，起到防干扰效果。
由于大地回流及所谓的“半段效应”，BT供电方式的防护效果并不理想，加之“吸——回”装置造成接触网结构复杂，机车受流条件恶化，近年来已很少采用。
AT（自耦变压器）供电方式
采用AT供电方式时，牵引变电所主变输出电压为55kV，经AT（自耦变压器，变比2:1）向接触网供电，一端接接触网，另一端接正馈线（简称AF线，亦架在田野侧，与接触悬挂等高），其中点抽头则与钢轨相连。AF线的作用同BT供电方式中的NF线一样，起到防干扰功能，但效果较前者为好。此外，在AF线下方还架有一条保护（PW）线，当接触网绝缘破坏时起到保护跳闸作用，同时亦兼有防干扰及防雷效果。
显然，AT供电方式接触网结构也比较复杂，田野侧挂有两组附加导线，AF线电压与接触网电压相等，PW线也有一定电位（约几百伏），增加故障几率。当接触网发生故障，尤其是断杆事故时，更是麻烦，抢修恢复困难，对运输干扰极大。但由于牵引变电所馈出电压高，所间距可增加一倍，并可适当提高末端网压，在电力系统网络比较薄弱的地区有其优越性。
直供+回流（DN）供电方式（TRNF）
带回流线的直接供电方式取消BT供电方式中的吸流变压器，保留了回流线，利用接触网与回流线之间的互感作用，使钢轨中的回流尽可能地由回流线流回牵引变电所，因而部分抵消接触网对临近通信线路的干扰，其防干扰效果不如BT供电方式，通常在对通信线防干扰要求不高的区段采用。这种供电方式设备简单，因此供电设备的可靠性得到了提高；由于取消了吸流变压器，只保留了回流线，因此牵引网阻抗比直供方式低一些，供电性能好一些，造价也不太高，所以这种供电方式在我国电气化铁路上得到了广泛应用。
这种供电方式实际上就是带回流线的直接供电方式，NF线每隔一定距离与钢轨相连，既起到防干扰作用，又兼有PW线特性。由于没有吸流变压器，改善了网压，接触网结构简单可靠。近年来得到广泛应用。
同轴电力电缆供电方式
同轴电力电缆供电方式是在牵引网中沿铁路埋设同轴电力电缆,其内部导体作为馈电线与接触网并联,外部导体作为回流线与钢轨并联的供电方式。
这种供电方式由于投资大，一般不采用。
6牵引供电系统组成
主要由牵引变电所和牵引网两部分组成。主要作用是从电力系统取得电能，并送给沿铁路线运行的机车。牵引变电系统组成部分：
一、高压架空输电线路
二、牵引变电所
三、接触网
四、馈电线
五、轨道
六、回流线
七、分区所（亭）
一次供电网络
指直接向牵引变电所供电的地区变电所（或发电厂）及高压输电线路。
以牵引变电所进线门型架为分界点。
牵引变电所
牵引变电所的功能是将三相的110KV(或220KV)高压交流电变换为两个单相的27.5KV的交流电，然后向铁路上、下行两个方向的接触网(额定电压为25KV)供电。
牵引变电所的作用：
1、变换电压。
2、集中、分配电能。
3、调整电压。
牵引网
由馈电线、接触网、钢轨、回流线组成的双导线供电系统。
馈电线是连接变电所和接触网之间的架空铝导线。
接触网直接把从牵引变电所获得的电能供给电力机车，其质量和工作状态直接影响着电气化铁路运输能力。由于接触网是露天设置，没有备用，线路上的负荷又随电力机车的运行而沿接触线移动和变化，对接触网提出以下要求：
1、 在高速运行和恶劣的气候条件下，能保证电力机车正常取流，要求接触网在机械结构上有良好的稳定性和弹性。
2 、接触网设备对地绝缘要符合技术要求，安全可靠。
3 、要求接触网的设备.零件具有足够的耐磨性和抗腐浊能力，以期延长使用年限。
4 、要求接触网结构.设备尽量简单，零件互换性好，便于施工，维修。在事故情况下便于抢修和迅速恢复送电。
5、 尽可能降低成本，特别要注意节约有色金属及钢材。
分区所
为了增加供电的灵活性，提高运行可靠性，在相邻变电所供电的接触网区段通常加设分区所。
分区所的作用：
1、使同一供电分区的上、下行接触网并联工作或单独工作。当并联工作时，分区所（亭）内的断路器闭合以提高接触网的末端电压；单独工作时，断路器打开。
2、单边供电的同一供电分区上、下行接触网（并联工作）内发生短路事故时，由牵引变电所中的馈线断路器和分区所（亭）中的断路器配合动作，切除事故区段，缩小事故范围。非事故区段仍可照常工作。
3、当某牵引变电所全所停电时，可闭合分区所（亭）中与分相绝缘器并联的隔离开关（或断路器），由相邻牵引变电所向停电牵引变电所的供电分区临时越区供电。
开闭所
枢纽站场（如编组场、客场、机车整备线等），为提高供电可靠性和灵活性，通常将其分组独立供电，为此增设了开闭所。如果是复线区段，通过开闭所的断路器可将接触网上下行并联起来，兼分区所运行。
开闭所的作用：
1、开闭所不进行电压变换，只起扩大馈线回路数的作用，相当于配电所；
2、将供电臂分段，事故时缩小事故范围，提高供电可靠性；
3、保证枢纽站，场装卸作业和接触网分组检修的灵活性，安全性；
4、降低牵引变电所的复杂程度。
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