PartBT与AT供电方式经典课件.ppt
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1、Part4BTPart4BT与与ATAT供电方式供电方式4.1 吸流变压器吸流变压器(BT)供电方式供电方式BT吸流变压器;吸流变压器;F回流线;回流线;T接触网;接触网;R轨道;轨道;A吸上线吸上线 吸流变压器吸流变压器(Booster Transformer)供电方式,简称供电方式,简称BT供电供电方式。方式。在牵引网中,每相距在牵引网中,每相距3km4.5km间隔,设置一台间隔,设置一台1:1的吸流的吸流变压器,其一次线圈串入接触网变压器,其一次线圈串入接触网T中,二次线圈串入回流线中,二次线圈串入回流线F中,中,回流线一般装设在接触网支柱外侧的横担上,吸上线回流线一般装设在接触网支柱外
2、侧的横担上,吸上线A一端接回一端接回流线,另一端接轨道,以提供从机车到轨道的返回电流到回流流线,另一端接轨道,以提供从机车到轨道的返回电流到回流线中去的通路。线中去的通路。RBTFASST回流线(负馈线)悬挂位置示意:4.1.1 工作原理工作原理1.BT供电方式的电路原理供电方式的电路原理 吸流变压器的作用是在接触网和回流线间集中地加强了互感吸流变压器的作用是在接触网和回流线间集中地加强了互感耦合,即:耦合,即:由于由于 所以所以 理想情况下轨道理想情况下轨道和地中的返回电流被全部吸入回流线,实际上和地中的返回电流被全部吸入回流线,实际上I I1 1、I I2 2差别在于差别在于I I1 1含
3、有吸流变压器的激磁电流含有吸流变压器的激磁电流I I0 0,所以,所以I I0 0仍流经轨道和大地,但数仍流经轨道和大地,但数值很小。值很小。RFASST2.BT供电方式对通信的防护作用供电方式对通信的防护作用 由于返回电流沿回流线流回牵引变电所,而不经轨道和大地,由于返回电流沿回流线流回牵引变电所,而不经轨道和大地,从而把本来距离很大的接触网轨道大地回路,改变成距离相从而把本来距离很大的接触网轨道大地回路,改变成距离相对很小的接触网回流线回路。而且回流线和接触网中的电流对很小的接触网回流线回路。而且回流线和接触网中的电流大小相等,方向相反,两者的交变磁场基本上可以相互抵消,大小相等,方向相反
4、,两者的交变磁场基本上可以相互抵消,显著地减弱了接触网和回流线周围空间的交变磁场,显著地减弱了接触网和回流线周围空间的交变磁场,使牵引电使牵引电流在邻近的通信线路中的电磁感应影响大大减小流在邻近的通信线路中的电磁感应影响大大减小。3.“长回路电磁感应长回路电磁感应”影响影响 当机车运行于吸上线处时,牵引电流可立即通过吸上线回流,当机车运行于吸上线处时,牵引电流可立即通过吸上线回流,轨道中几乎无电流,这时对邻近通信线路的影响大大减小,剩轨道中几乎无电流,这时对邻近通信线路的影响大大减小,剩余电磁感应影响主要有:余电磁感应影响主要有:激磁电流的影响激磁电流的影响、接触网与回流线对接触网与回流线对通
5、信线的相对位置差异的影响通信线的相对位置差异的影响、“二次感应二次感应”的影响的影响。这三种。这三种因素对通信线引起的剩余电磁感应影响约为直接供电方式下牵因素对通信线引起的剩余电磁感应影响约为直接供电方式下牵引网对通信线电磁感应影响的引网对通信线电磁感应影响的5%,称为,称为“长回路电磁感应长回路电磁感应”影影响。响。4.影响吸回装置对通信线的防护效果的主要因素影响吸回装置对通信线的防护效果的主要因素n电力机车的运行位置电力机车的运行位置 当电力机车位于当电力机车位于吸流分段吸流分段吸上线位置处时,吸回装置具有吸上线位置处时,吸回装置具有最佳的防护效果,此时牵引网对通信线只有最佳的防护效果,此
6、时牵引网对通信线只有“长回路电磁感应长回路电磁感应”影响。影响。当电力机车运行于吸流分段的其它位置,从机车到邻近吸上当电力机车运行于吸流分段的其它位置,从机车到邻近吸上线之间的长度内,牵引网仍然是以接触网轨道地或轨道地回线之间的长度内,牵引网仍然是以接触网轨道地或轨道地回流线不对称回路向电力机车供电,这种因电力机车位置变化致使流线不对称回路向电力机车供电,这种因电力机车位置变化致使供电回路仍按不对称方式工作所产生的电磁感应影响,称作供电回路仍按不对称方式工作所产生的电磁感应影响,称作“半半段效应段效应”影响。影响。l当机车运行于当机车运行于a、b之间:回流线之间:回流线ab段无电流段无电流(正
7、正“半段效应半段效应”)RBTFASSTabl当机车运行于当机车运行于c、d之间:接触线之间:接触线cd段无电流段无电流(负负“半段效应半段效应”)RBTFASSTcd可见可见,在一个,在一个吸流分段内以吸流变压器为分界点吸流分段内以吸流变压器为分界点,近半段可能产,近半段可能产生正生正“半段效应半段效应”,远半段可能产生负,远半段可能产生负“半段效应半段效应”。随着运行。随着运行的电力机车位置由吸上线处向吸流变压器逐渐接近,的电力机车位置由吸上线处向吸流变压器逐渐接近,“半段效应半段效应”影响逐渐增大,当电力机车运行于吸流变压器附近时,吸回影响逐渐增大,当电力机车运行于吸流变压器附近时,吸回
8、装置对通信线的防护效果最差;当电力机车驶过吸流变压器处时,装置对通信线的防护效果最差;当电力机车驶过吸流变压器处时,“半段效应半段效应”发生正、负突变。发生正、负突变。所以所以,实际装置是在供电分区内设置长度不大的许多吸上分段,实际装置是在供电分区内设置长度不大的许多吸上分段,每个分段长每个分段长34.5km,每个分段中央设置一台吸流变压器,分,每个分段中央设置一台吸流变压器,分段以吸上线为界。使段以吸上线为界。使“半段效应半段效应”影响大大缩小。影响大大缩小。半段效应:在半个BT 区间长度内失去防护作用。每个BT段一般34.5km。l实际电磁感应的影响是实际电磁感应的影响是“长回路长回路”与
9、与“半段效应半段效应”的叠加:的叠加:RBTFASST综综合合感感应应电电压压4.1.2 BT供电方式下牵引网阻抗及牵引网电压供电方式下牵引网阻抗及牵引网电压 损失计算损失计算1.单线牵引网阻抗单线牵引网阻抗 BT供电方式的牵引网阻抗与直接供电方式的牵引网阻抗有供电方式的牵引网阻抗与直接供电方式的牵引网阻抗有很大不同,它不再是均匀分布,而是在某些特定位置阻抗值发很大不同,它不再是均匀分布,而是在某些特定位置阻抗值发生突变。生突变。RAFASSTBCDn当负载处于首当负载处于首BT之前:之前:lxn当负载处于当负载处于 B位置:位置:n当负载处于当负载处于 C位置:位置:n当负载处于当负载处于
10、D位置:位置:在一般场合下,通常在一般场合下,通常BT供电方式的牵引网单位阻抗为:供电方式的牵引网单位阻抗为:其其中中:zj、zh、zjh分分别别为为接接触触网网单单位位自自阻阻抗抗、回回流流线线单单位位自自阻阻 抗抗、接接触触网网与与回回流流线线间间单单位位互互阻阻抗抗,ZB为为吸吸流流变变压压器器阻阻 抗抗。L为为线线路路长长度度,n为为L线线路路长长度度内内吸吸上上分分段段段段数数。2.复线牵引网阻抗复线牵引网阻抗 由于由于BT供电方式的复线区段上行供电方式的复线区段上行(或下行或下行)牵引网基本上是一牵引网基本上是一平衡供电电路,所以上、下行回路间互感忽略不计:平衡供电电路,所以上、下
11、行回路间互感忽略不计:上行上行(或下行或下行)牵引网自阻抗的计算与单线牵引网阻抗相同牵引网自阻抗的计算与单线牵引网阻抗相同3.牵引网电压损失计算牵引网电压损失计算 BT供电方式下单线区段供电分区牵引网电压损失的计算条件供电方式下单线区段供电分区牵引网电压损失的计算条件和计算方法与直接供电方式相同。和计算方法与直接供电方式相同。n单线区段单线区段注意:注意:4.1.3 吸流变压器的容量计算吸流变压器的容量计算一个吸流分段的等效电路:一个吸流分段的等效电路:U1为一个为一个BT段牵引网的电压降,当接触网电流段牵引网的电压降,当接触网电流I1为吸流变为吸流变压器额定电流时,吸流变压器副边电压压器额定
12、电流时,吸流变压器副边电压U2为:为:其中:其中:l为吸流分段长度;为吸流分段长度;ZBT为变压器漏电抗;为变压器漏电抗;所以,所以,U2就是吸流变压器的额定电压就是吸流变压器的额定电压UB。吸流变压器的额定容量:吸流变压器的额定容量:型型 号号DXJ-200/350DXJ-100/350DXJ-150/550额定容量额定容量(kVA)200100150额定电压额定电压(V)560285275额定电流额定电流(A)350350550短路电压短路电压(%)7.51012.4空载电流空载电流(%)12.21.8吸流变压器数据吸流变压器数据例:例:某时刻电流为某时刻电流为350A,计算吸流变压器端电
13、压,计算吸流变压器端电压:4.1.4 BT方式对牵引供电系统的不利影响方式对牵引供电系统的不利影响1.牵引网阻抗增大牵引网阻抗增大以链形悬挂牵引网为例,牵引网单位等效阻抗会增大约以链形悬挂牵引网为例,牵引网单位等效阻抗会增大约50%。2.牵引网电压损失增大牵引网电压损失增大3.牵引网电能损失增大牵引网电能损失增大4.对接触网运行产生不利影响对接触网运行产生不利影响机车过机车过BT时易产生电弧;串联系统,可靠性差。时易产生电弧;串联系统,可靠性差。总之,总之,BT供电方式虽然对邻近通信线防护是一种有效措施,但供电方式虽然对邻近通信线防护是一种有效措施,但对牵引供电系统的技术经济指标有较大影响。只
14、有在经过全面对牵引供电系统的技术经济指标有较大影响。只有在经过全面的技术经济比较后,确认为利大于弊时才可以采用。的技术经济比较后,确认为利大于弊时才可以采用。4.2 自耦变压器自耦变压器(AT)供电方式供电方式nAT供电方式供电方式:自耦变压器自耦变压器(Auto Transformer)供电方式,简称供电方式,简称AT供电供电方式,它不但是电气化铁路减轻对相邻通信线路的干扰影响的方式,它不但是电气化铁路减轻对相邻通信线路的干扰影响的有效措施之一,而且对牵引供电系统有较好的技术经济指标,有效措施之一,而且对牵引供电系统有较好的技术经济指标,能适应高速、大功率电力机车运行。能适应高速、大功率电力
15、机车运行。我国北京我国北京秦皇岛、大同秦皇岛、大同秦皇岛、郑州秦皇岛、郑州武昌等电气化武昌等电气化铁路,均采用铁路,均采用AT供电方式。供电方式。在结构上,在结构上,AT方式中自耦变压器并联接入电路,而方式中自耦变压器并联接入电路,而BT方式方式的吸流变压器串联接入电路,所以的吸流变压器串联接入电路,所以AT方式消除了因加入变压器方式消除了因加入变压器对接触网造成的分段。对接触网造成的分段。两台两台ATAT之间的距离一般为之间的距离一般为815km。4.2.1 工作原理工作原理1.AT供电方式原理电路供电方式原理电路T T为接触网,为接触网,R R为轨道,为轨道,F F为正馈线。为正馈线。AT
16、AT为自耦变压器,变比为为自耦变压器,变比为2:12:1。设设AT变压器阻抗为零,机车位于变压器阻抗为零,机车位于AT2处运行,机车电流为处运行,机车电流为I。如图。如图所示,电流所示,电流I从钢轨流入从钢轨流入AT2,上下绕组各流一半电流。该电流由,上下绕组各流一半电流。该电流由牵引变电所沿接触网流出牵引变电所沿接触网流出I/2,沿正馈线流回牵引变电所,沿正馈线流回牵引变电所I/2,轨道,轨道中的电流为零。由于接触网和正馈线中的电流大小近似相等,方中的电流为零。由于接触网和正馈线中的电流大小近似相等,方向相反,两者之间的距离也相对很小,两者的交变磁场基本可相向相反,两者之间的距离也相对很小,
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