(6.2.1)--项目四任务二接触网的供电方式.pdf

电气化铁路及供电设备102任务二接触网的供电方式21.电气化铁路牵引供电系统电力机车是以电能作为牵引动力的一种现代化交通运输工具，由于它的牵引动力是电能，所以又称为电力牵引。它与蒸汽牵引和内燃牵引不同的地方是电力机车本身不带能源，必须由外部供给电能。专门给电力机车供给电能的装置称为牵引供电系统。（一）电气化铁路供电系统的构成电气化铁路供电系统由一次供电系统和牵引供电系统组成，如图8-1所示。一般把国家的电力系统称为电气化铁路的一次供电系统，也称为铁路的外部供电系统。一次供电系统主要包括发电厂、区域变电所和电力传输线；牵引供电系统本身并不产生电能，而是将一次供电系统的电能传给电力机车。牵引供电系统主要包括牵引变电所和接触网。1.电气化铁路牵引供电系统（一）电气化铁路供电系统的构成1一次供电系统一次供电系统是指电力系统向电气化铁路供电的部分。在我国，电力系统通常以110 kV（或220 kV）的电压等级向电气化铁路供电。如图8-1中，1为区域变电站或发电厂，2为三相交流高压输电线，这两部分即为电气化铁路的一次供电系统。1.电气化铁路牵引供电系统2）接触网接触网是一种悬挂在电气化铁路线路上方，并和铁路轨顶保持一定距离的链形或单导线的输电网。电力机车的受电弓和接触网滑动接触取得电能。4）轨道在非电力牵引情形下，轨道只作为列车的导轨。在电气化铁路中，轨道除上述功用外，还需要完成导通回流的任务，是电路的组成部分。因此，电气化铁路的轨道应具有畅通导电的性能。1）牵引变电所牵引变电所的作用是将110 kV（或220 kV）交流电变换为27.5 kV的交流电。3）馈电线馈电线是连接牵引变电所和接触网的导线，把牵引变电所变换后的电能送到接触网。馈电线一般为大截面的钢芯铝绞线。（一）电气化铁路供电系统的构成2牵引供电系统对电力机车供电的属于铁路部门管辖的装置称为电气化铁路的牵引供电系统，它由牵引变电所、接触网、馈电线、轨道、回流线、分区亭（所）、开闭所和自耦变压站等组成。1.电气化铁路牵引供电系统6）分区所（亭）在电气化铁路上，为了提高运行的可靠性，增加供电工作的灵活性，在两变电所供电的相邻两供电分区的分界处常用分相绝缘器断开。若在断开处设置开关设备和相应的配电装置，则组成分区所（亭）。8）自耦变压器站（AT所）工频单相交流电气化铁路采用自耦变压器（AT）供电方式时，在铁路沿线每隔12 km左右设置自耦变压器和相应的配电装置，即设置AT所。AT所的作用之一便是将牵引变电所供来的55 kV电压经自耦变压器降为接触网的25 kV电压等级，然后向接触网供电。5）回流线连接轨道和牵引变电所中主变压器接地相之间的导线称为回流线，它也是电路的组成部分，其作用是把轨道、大地中的回路电流导入牵引变电所。7）开闭所某些远离牵引变电所的大宗负荷，接触网按作业及运行的要求需分成若干组，并且需要多条供电线路向这些接触网分组供电。一般采取在大宗负荷附近建立开闭所的办法来解决，如图8-2所示（一）电气化铁路供电系统的构成2牵引供电系统1.电气化铁路牵引供电系统（一）电气化铁路供电系统的构成2牵引供电系统开闭所即单相开关站，其中只有配电设备而无牵引变压器，仅用于接受和分配电能。为保证开闭所供电的可靠性，一般从相邻两供电分区上引入两路电源，互为备用。开闭所的作用主要有以下几个方面。（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）在AT供电方式中，将长供电臂分段，事故时缩小事故范围，提高供电的可靠性。（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。1.电气化铁路牵引供电系统（二）电气化铁路的供电方式交流牵引供电系统可采用的供电方式主要有直接供电方式、吸流变压器（BT）供电方式、自耦变压器（AT）供电方式和同轴电缆（CC）供电方式。目前，电气化铁路一般采用BT和AT供电方式。1直接供电方式这是一种最简单的供电方式。如图8-3所示，在线路上，机车供电由接触网、钢轨和大地直接构成回路，对通信干扰不加特殊防护措施。电气化铁路最早大都采用这种供电方式。这种供电方式最简单，投资最省，牵引网阻抗较小，能损也较低，供电距离一般为3040 km。但是，电气化铁路的单项负荷电流是由接触网经钢轨流回牵引变电所，由于钢轨和大地不是绝缘的，一部分回流由钢轨流入大地，因此对通信线路产生感应影响，这是直接供电方式的缺点。1.电气化铁路牵引供电系统（二）电气化铁路的供电方式1直接供电方式带回流线的直接供电方式是在接触网支柱上架设一条与钢轨并联的回流线，称为负馈线（NF），如图8-4所示。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，减少了电气空间，因而能部分抵消接触网对邻近通信线路的干扰，但其防干扰效果不及BT供电方式。目前我国京广线、石太线均采用此种供电方式。1.电气化铁路牵引供电系统（二）电气化铁路的供电方式2BT供电方式BT供电方式是在牵引网中架设有吸流变压器回流线装置的一种供电方式，目前在我国电气化铁路中应用较广。吸流变压器的变比是11。它的一次绕组串接在接触网中，二次绕组串接在专为牵引电流流回牵引变电所而特设的回流线（NF）中，故称之为吸流变压器回流线供电方式，如图8-5所示。1.电气化铁路牵引供电系统（二）电气化铁路的供电方式2BT供电方式在两个吸流变压器中间用吸上线将钢轨和回流线连接起来，构成电力机车负荷电流由钢轨流向回流线的回路。两个吸流变压器之间的距离称为BT段，一般BT段长为24 km。BT供电方式的工作原理是：由于吸流变压器的变比为11，当吸流变压器的一次绕组流过牵引电流时，在其二次绕组中强制回流通过吸上线流入回流线。由于接触网与回流线电气空间距离很近，流过的电流大致相等、方向相反，从而降低了对通讯线路的干扰。这种供电方式由于在牵引网中串联了吸流变压器，致使牵引网的阻抗比直接供电方式大50%左右，能耗也较大，供电距离也较短，投资也比直接供电方式大。1.电气化铁路牵引供电系统（二）电气化铁路的供电方式3AT供电方式AT供电方式是二十世纪70年代才发展起来的，它既能有效地减轻牵引网对通信线路的干扰，又能适应高速、大功率电力机车的运行，故被很多国家选用。这种供电方式每隔10 km左右在接触网与正馈线之间并入1台自耦变压器，其中点与钢轨相连,其工作原理如图8-6所示。电力机车由接触网受电后，牵引电流一般由钢轨流回，由于自耦变压器的作用，从钢轨流回的电流，经自耦变压器绕组和正馈线（AF）流回变电所。当自耦变压器的一个绕组流过机车电流时，其另一个绕组感应出电流供给电力机车，自耦变压器供电方式的牵引网阻抗很小，约为直接供电方式的1/4，因此电压损失小，电能损耗低，供电能力大，供电距离长，可达4050 km。1.电气化铁路牵引供电系统（二）电气化铁路的供电方式4CC供电方式CC供电方式是一种新型的供电方式。它的同轴电力电缆（CC）沿铁路线路埋设，内部芯线作为供电线与接触网连接，外部导体作为回流线与钢轨相接，每隔510 km做一个分段，如图8-7所示。1.电气化铁路牵引供电系统（二）电气化铁路的供电方式4CC供电方式CC供电方式的优点是：馈电线与回流线在同一电缆中，间隔很小，而且同轴布置，使得互感系数增大；同轴电力电缆的阻抗比接触网和钢轨小得多，因此牵引电流和回流几乎全部从同轴电力电缆中流过；电缆芯线与外层导体电流相等，方向相反，二者形成的磁场互相抵消，对邻近的通信线路几乎无干扰；阻抗小，供电距离长。但是同轴电力电缆造价高，投资大，现仅在一些特别困难的地段采用。案例分析亚吉铁路首次采用了全套的“中国标准”，即集设计、投融资、装备材料、施工、监理为一体的“全产业链中国化”，并且拿下了六年运营管理权，首次实现了建设、运营一体化，为未来中国企业在非洲承建铁路及孵化沿线项目提供了良好的范例。2010年之前，中国企业在海外承建的铁路项目主要是工程承包或装备出口，这一模式曾为推动中国铁路走出去做出了巨大贡献，但也存在着诸多问题。运营商常将运营期间发生的问题推诿给中国承建企业，这不仅给中国企业带来负面影响，更损害了中国在海外的形象。1970年中国建设的、迄今为止最大的援外跨国项目之一坦赞铁路就是个典型的例子。这条在1998年坦桑尼亚大洪水期间仍屹立不倒并运营至今的铁路，经营状况却惨淡异常。坦赞铁路设计年运量200万吨，运量在1977年最高达到127万吨后便大幅下滑。由于经营的主导权在两国政府组成的坦赞铁路管理团队手里，这些问题无法从根本上解决。亚吉铁路建成后，为避免出现坦赞铁路的后续局面，中方决定拿下铁路的运营管理权。中方承诺在六年运营期间，为埃塞培养出铁路运营管理人才，最终使其全部接管这条铁路。谢谢观看！16