高速铁路牵引供电系统
1.牵引变电所
牵引变电所是电气化铁路的心脏，其作用是将110 kV（220 kV）三相交流电变换成27.5 kV（或55 kV）单相工频交流电，并供给电力牵引网和电力机车。此外，有少数牵引变电所还需担负10 kV动力负荷。所以，牵引变电所具有3个主要功能：接受三相电能，降压分配电能，减相以单相馈出供给牵引网。
2.分区亭
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，在相邻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，则组成分区亭。
在复线电气化区段，分区亭的主要功能如下：
（1）使同一供电臂上的上、下行接触网并联工作或单独工作。当并联工作时，分区亭内的断路器闭合以提高接触网的末端电压；当单独工作时，断路器打开。（2）当同一供电臂上的上、下行接触网（并联工作）发生短路事故时，由牵引变电所相应的馈线断路器和分区亭中的断路器配合动作，切除事故区段，缩小事故范围；非事故区段仍可正常供电。
（3）当某牵引变电所全所停电时，可闭合分区亭中的越区隔离开关，由相邻牵引变电所向停电牵引变电所进行越区供电。
总之，分区亭的作用是：对单线牵引网，使两相邻供电臂单独工作或实现越区供电；对双线牵引网，使上、下行接触网并联，提高末端电压，缩小事故范围和实行必要时的越区供电。
3.开闭所
当远离牵引变电所的枢纽站、电力机务段等大宗负荷需要多条馈电线向这些接触网分组供电时，一般采用建立开闭所的办法来解决。开闭所是指不进行电压变换而用开关设备实现电路开闭的配电所。开闭所一般有两条进线，然后多路馈
出向枢纽站场接触网各分段供电，进线和出线均经过断路器，以实现接触网各分段停、供电的灵活运行，又由于断路器对接触网短路故障进行保护，从而可以缩小事故停电范围。开闭所的作用是增加馈线数目，将主线接触网与分支接触网分开，缩小事故范围，提高供电可靠性，保证枢纽站、站场装卸作业和接触网分组检修的灵活性和安全性；降低牵引变电所的复杂程度，还可实现上、下行扭接，保证在事故情况下供电，正常情况下扭接有利于改善牵引网电压水平，降低电能损失。
TG/GD109-2015 高速铁路电力管理规则 第一章总则 第一条高速铁路电力工作是铁路运输的重要组成部分，为加强高速铁路电力管理，提高供电质量，满足铁路运输生产需要，制定本规则。 第二条本规则是根据高速铁路行车特点而制定的，是保证安全供电的基本规则。各有关单位和全体电力工作人员必须严格执行。 第三条本规则适用于高速铁路电力业务的管理。本规则未明确规定的内容，仍执行《铁路电力管理规则》。 第二章管理 第四条高速铁路电力工作实行统一领导、分级管理的原则。 中国铁路总公司（以下简称总公司）：对全路高速铁路电力工作统一规划，依照国家的政策、法规，制定铁路相关的规章、制度；调查研究、检查督导、总结和推广先进经验，不断提高电力设备技术管理水平。负责组织各局确定局分界处的运行方式，指挥、协调事故（故障）处理。 铁路局：贯彻执行国家和总公司有关的规章和命令，结合
具体情况制定有关细则、办法和标准；负责管内各供电段（维管段）的技术管理、岗位设置、职责分工；做好供用电的管理工作和专业培训；掌握电力设备状态；组织、安排年度检修、基建大修、更新改造项目和供用电计划；核定事故备品储备定额；组织电力试验、能力查定和设备鉴定工作；编制规划、提出增强能力和改善供电条件的措施；组织《电力设备履历薄》等报表的填报工作；领导本局管内电力调度工作。 铁路局供电调度：负责监视高速铁路电力设备的运行状态，改变运行方式的倒闸操作；负责电力设备故障应急处置；负责故障处理的调度指挥；负责掌控运行、维护、检修等作业，掌握上线人员数量、作业内容、处所等情况；负责与地方供电公司、相邻铁路局签订、履行调度协议。 供电检测所（电力试验所）：承担高速铁路电力设备交接及预防性试验等工作。 第五条电力工程竣工后，应经过交接试验，试验合格后方能进行交接验收。发、变、配电等电力设备，应经过试运行后才能正式运行。 第六条变更变、配电所的主接线、继电保护和自动装置的方案，改变一级贯通、综合贯通供电方式，应提出设计文件或变更理由，经铁路局批准后实行，局分界处需报总公司备案。 第七条高速铁路供用电设备分界。 高速铁路电力专业本着负责输配电网络、综合配电、电力
第二章高速铁路牵引供电系统 第一节电气化铁路的组成 由于电力机车本身不带原动机，需要靠外部电力系统经过牵引供电装置供给其电能，故电气化铁路是由电力机车和牵引供电系统组成的。 牵引供电系统主要由牵引变电所和接触网两部分组成，所以人们又称电力机车、牵引变电所和接触网为电气化铁道的三大元件。 一、电力机车 （一）工作原理 电力机车靠其顶部升起的受电弓和接触网接触获取电能。电力机车顶部都有受电弓，由司机控制其升降。受电弓升起时，紧贴接触网线摩擦滑行，将电能引入机车，经机车主断路器到机车主变压器，主变压器降压后，经供电装置供给牵引电动机，牵引电动机通过传动机构使电力机车运行。 （二）组成部分 电力机车由机械部分(包括车体和转向架)、电气部分和空气管路系统构成。 车体是电力机车的骨架，是由钢板和压型梁组焊成的复杂的空间结构，电力机车大部分机械及电气设备都安装在车体内，它也是机车乘务员的工作场所。 转向架是由牵引电机把电能转变成机械能，便电力机车沿轨道走行的机械装置。它的上部支持着车体，它的下部轮对与铁路轨道接触。 电气部分包括机车主电路、辅助电路和控制电路形成的全部电气设备，在机车上占的比重最大，除安装在转向架中的牵引电机之外，其余均安装在车顶、车内、车下和司机室内。 空气管路系统主要执行机车空气制动功能，由空气压缩机、气阀柜、制动机和管路等组成 （三）分类 干线电力牵引中，按照供电电流制分为：直流制电力机车和交流制电力机车和多流制电力机车。交流机车又分为单相低频电力机车(25Hz或16 2/3Hz)和单相工频(50Hz)电力机车。单相工频电力机车，又可分为交--直传动电力机车和交—直—交传动电力机车。 二、牵引变电所 牵引变电所的主要任务是将电力系统输送来的110kV三相交流电变换为（或55）kV单相电，然后以单相供电方式经馈电线送至接触网上，电压变化由牵引变压器完成。电力系统的三相交流电改变为单相，是通过牵引变压器的电气接线
中国高速铁路牵引供电系统现状及关键性技术研究 发表时间：2017-11-28T09:11:16.780Z 来源：《电力设备》2017年第21期作者：王红艳 [导读] 摘要：随着科学技术的迅猛发展，铁路在国民经济发展过程中所发挥的作用也日趋增加，极大的推动了经济的发展和进步（呼和浩特铁路局机辆验收室 010050） 摘要：随着科学技术的迅猛发展，铁路在国民经济发展过程中所发挥的作用也日趋增加，极大的推动了经济的发展和进步，但是，公共电网所带来的负序电流、谐波以及无功电流等问题也逐渐的凸显出来，本文针对上述问题，对我国高速铁路牵引供电系统运作现状进行了相应的分析，而后针对其中的关键性技术措施提出了自己的见解和思考。 关键词：中国高速铁路；牵引供电系统；现状；关键性技术；探究 最近几年来，我国高速铁路建设和发展取得了较大的进步，直到2014年9月份，我国高速铁路全部里程已经达到一万余千米，占据了世界高速铁路里程的一半，中国高速铁路的发展体现出井喷式的发展趋势，这也彰显了我国高速铁路建设的技术优势，比如，从高速铁路的牵引供电系统层面进行分析，我国已经具有了属于自己的标准技术体系。我国高速电气化铁路以及客运专线供电管理标准的条件下，对供电设备的可靠性和安全性也提出了新要求，如果仅从现阶段我国电气化铁路电气设备的运作情况来看，要想使高速铁路的运作可以符合供电管理的需求，就应当对高速铁路运作中的牵引供电系统的现状进行分析，而后对其中的关键性因素予以研究和探讨。 一、对于高速铁路牵引供电系统的应用现状分析 高速铁路涵盖着机车、动车以及客运专线等，这些技术都是极为先进、性能优越的大功率交-直-交牵引传动系统。如果仅从电力系统的电能质量指标层面分析，其功率因数会发生相应的改变，甚至可接近1，谐波电流的含量处于大幅度下降的趋势，可等效为既有交-直牵引铁路提供了高效有源电力滤波器(APF)，但是，如果和既有铁路相比较，牵引功率处于大幅度增加的趋势，此时的负序问题也会因此而凸显出来，如若此时可以将牵引供电系统和电力系统两者之间予以联系，采取必要的解决措施，就能够将困扰电力系统的负序问题等妥善处理，这也是最佳的处理办法，中国高速铁路牵引供电系统可以促使电力和铁路两者可以实现高效和谐发展[1]。 高速铁路大功率牵引将会涉及到诸多与之相适应的牵引供电系统，自耦变压器的供电方式大多都是大容量的供电手段，虽说现阶段的通信已经大多实现光缆化，通信干扰问题也并无大碍，此时的AT供电方式在通信干扰防护层面也已接近于BT供电方式，与此同时，也可对BT供电方式之中串联接入引发的断口问题予以规避，更加适用于列车的高速行驶。 AT供电方式有55kV和2*27.5kV模式的区分，笔者基于我国现阶段高速铁路迅猛发展趋势下，对我国的AT供电模式进行了相应的分析，同时也探讨了与之相关的绝缘等级和开关的择选工作等等问题[2]。 二、对于中国高速铁路牵引供电系统关键性技术的研究 （一）对于全并联AT供电系统的分析 全并联AT供电系统被普遍的应用到高速铁路之中，全并联AT网则是复线AT网的实际基础上，下线路在AT位置经由连线所完成的并联连接方式，上下行共用一个自耦变压器，也就是在原来的AT供电方法之中，将全部的AT所在的上下行接触网以及中正馈线等与钢轨实现并联连接，同时也应当在变电所出口的位置，使上下行共同使用同一个馈线供电。 图1所显示的是全并联AT供电系统的电流分布特征，沿着导线的AT可以把经由钢轨的电流平均分为四个主要部分，作用于接触网和上下行的正馈线。 接触网和正馈线的电气体现出了一定的对称性，所以，下行线路和上行线路的电流分布也极其相似，全并联AT供电系统的电流分布可以在一定程度对通信线路中的电磁干扰、电力以及电压损失问题予以削弱，它的供电性能相较于单线AT供电系统以及复线AT供电系统来讲，极大的提高了牵引网实际的传输线路长度，也相应的减少了线路之中的牵引变电所的实际数量，所以，全并联AT供电系统的应用得到了有关人士的重视，将其大范围的应用到我国的高速铁路建设之中[3]。 （二）对于高速铁路牵引变电所中的关键设备分析 高速铁路牵引变电所之中含有诸多的关键设备，其中最为重要的当属牵引变压器设备，现阶段我国高铁所使用的主变压器接线型有中点抽出式Scott接线和单项V/x接线等种类，笔者基于这两类变压接线的工作原理进行了相应的分析和探究，详见下述。 其一，对于单项V/x接线牵引变压器的应用方式分析。单项V/x接线牵引变压器含有两个单相三绕组的变压器种类，均为左右AT牵引网供电，二次侧绕组中性电抽出并接地，致使两个绕组所经过的电压均为±27.5kV，而后会与F母线或是T母线实现连接，最终形成AT供电方式，这样可以将牵引变电所出口位置的AT予以省略[4]。 单项V/x接线牵引变压器的应用体现了诸多的优势，比如，具有容量大，应用简洁以及的接地方式简单等特性，所以，此种牵引变电所在我国高速铁路的建设中的应用范围最广。 其二，对于中点抽出式Scott接线牵引变压器的应用方式分析。中点抽出式Scott接线牵引变压器的二次侧和单项V/x接线牵引变压器的应用方式体现出了一定的相似性，同时都可以从二次侧中性点抽出而后实现接地，与之相连接的F母线和T母线为其提供±27.5kV的电压。值得一提的是，220kV中点抽出式Scott接线牵引变压器是在国际上首次使用的杭甬客专上虞北牵引变电所。 中点抽出式Scott接线牵引变压器可谓是应用极为普遍的平衡变压器种类，可以对牵引供电系统给外部电网所体现出的功率不平衡问题予以一定程度的降低，将此问题妥善的解决[5]。 （三）对于高速铁路供电安全监测系统的应用方式分析 随着我国高速铁路的迅猛发展，牵引供电系统供电设备的运作过程中，不仅要确保运作效率，还是提高运行安全性和可靠性，此时，就需要借助高速铁路安全监测系统的作用，对高速铁路牵引供电系统进行全覆盖、全方位的检测，它的主要功能有弓网运行参数的检测、高速接触网悬挂参数的检测等等，确保高速铁路的设备运行安全。如呼和浩特铁路局目前投入运行的6C综合信息处理平台，实现了供电设备巡视、动态检测等检测监测数据共享及实时查阅，为设备质量问题的整治、复核、销号工作提供了新的技术手段。 结束语 综上所述，当前的社会发展背景下，人们对于交通运输快捷、便利的需求在日渐增加，这一发展形势，无疑给我国的高速铁路建设带来了新契机，高速铁路牵引供电关键技术的研究，涵盖着弓网、外部电源以及车网联系机理，利用现代科技平台，大力应用并及时改进牵引供电关键技术，建立有效的管理制度与机制，实现设备管理工作的规范化、标准化、程序化，必将大大提高铁路设备运行安全的质量与
中国高铁核心技术 高速铁路从技术体系上讲大致可以分为这样一个板块：公路工程，牵引供电、运行控制与通信、高速列车、客运服务、综合维修、安全防灾和应急处理、工务工程。1、工务工程。工务工程一般包括轨道结构、路基、桥梁、隧道、房建工程等各个子系统，我国铁路建设在公路工程方面主要依靠技术创新。我们国家的高速铁路一般采用全线高架、无砟轨道、高速道和超长无缝钢轨等技... 高速铁路从技术体系上讲大致可以分为这样一个板块：公路工程，牵引供电、运行控制与通信、高速列车、客运服务、综合维修、安全防灾和应急处理、工务工程。 1、工务工程。工务工程一般包括轨道结构、路基、桥梁、隧道、房建工程等各个子系统，我国铁路建设在公路工程方面主要依靠技术创新。我们国家的高速铁路一般采用全线高架、无砟轨道、高速道和超长无缝钢轨等技术。京津城际采用CRTS-II型板式无渣轨道结构，6.5米轨道板纵向连接，专业化制造，加工机施工安装精度高。运营一年表明，无砟轨道京都高稳定性好，刚组均匀。我们的无缝线路，采用60公斤/米、100米定尺、U71Muk高性能钢轨。现场焊接、弹性扣件、轨温锁定技术。跨区间超长无缝路线。 高速道岔。大号码高速道岔，直向通过速度350km/h，侧向通过速度120-250km/h。 中国高铁技术适应复杂地形。日本国土面积小，铁路所跨越的地区气候和地质条件比较类似。而中国国土面积大，地形复杂，横跨多个不同的气候和地质区域，因此在高铁的实际建设中完全照搬引进日法德的技术显然行不通，技术必须进行创新。因此，作为应对复杂地形方面，贯穿辽阔国土面积的中国高铁，在设计上自然有更多的实际经验，技术上也比日本具有更多的优势。 铁道部总工程师何华武就指出，中国京津、武广、郑西高速铁路非常典型：京津城际是软土路基，武广高铁是岩溶路基，郑西高铁是黄土湿陷性路基，这样的地质条件下建铁路，尤其是建高速铁路，需要处理好地基以及路基的填入技术。而日本、法国、德国都没有这样的地质条件。 “中国的综合能力超过他们。”许克亮表示：“如果说中国的‘线上’（主要指机车）是走‘引进、消化、吸收’之路，那么线下工程（主要指土建）则是由中国人自己创造的一个完整系统的标准。中国高铁经过的地方地质难度较大，要穿越水下60米深的浏阳河，还要从70多米高的地方跨越山谷等，地质的难度，决定了中国高铁的线下功夫。” 2、牵引供电。由电力、接触网、变电、供电、远动等构成。外电110kv/22Okv接入变
高速铁路供电系统接口的特点及管理 高速铁路目前为国内先进的铁路运输专线，其在性能和技术方面都有许多特殊性。与其他类型铁路相比，高速铁路供电系统具有一定的特殊性，高速铁路供电系统接口的管理也就需要更高的要求。基于此，文章就高速铁路供电系统接口的特点及管理展开分析和探讨，分析高速铁路供电系统接口管理的具体建议，希望对于高速铁路的规划、建设和运营起到一定的促进作用。 标签：高速铁路；供电系统；接口管理 为保证高速铁路上列车的通行速度，高速铁路供电系统存在较多特殊性。高速铁路一般采取AT（自耦变压器）的供电方式，由各车站附近所设置的10kV 配电站进行供电，配电所的馈线通过调压器直接向区间贯通线送电，以确保列车源源不断的能源获取。高铁电力供电系统的施工内容，主要包括了10kV配电所电源线路架设和配电所设备的安装和调试，还包括了沿线贯通电缆敷设、箱变安装以及站场照明等工作，以切实保障供电系统的完整运行。 1 高速铁路供电系统接口类型 1.1 外部接口 高速铁路供电系统的外部接口是四电系统范围外各专业与电力供电系统之间的接口，具体包括了站场、线路、路基、桥梁＼轨道等专业以及地方政府和供电部门等单位的接口。电力专业需要按照地方供电部门的要求，提交10kV配电所外部电源申请手续，地方供电部门对项目设计进行审核和报备，并对设计的合理性予以评估。高速铁路电力专业所提供的设计方案中所涉及到的设备，选型必须要满足供电部门的具体要求，确保项目安全性。在地方供电部门审核通过并上交开工报告之后，方可开展施工工作。 在项目施工过程中，在有关入网设备的安装和隐蔽设备的掩埋工作实施前，必须要通知供电部门实施检查和审查，待审核通过之后才可以进行后续施工。在高速铁路外部接口施工结束之后，项目部门应通知供电部门开展竣工验收工作，验收合格后并办理了供用电合同，安装计量电表等工作。 除了与供电部門进行沟通，高铁电力系统施工还应该主动与地方政府主管部门进行合作，确保工程顺利开展。高铁电力系统施工中，不可避免的要与地方的城市管理部门打交道。例如，高速铁路电力系统在城市道路两侧或者上方施工，就需要与交通管理部门协商，做好必要的防护和处理工作。当对电力设备进行埋设时，也需要与人防部门进行协调。此外，还应该环境保护部门，共同处理线路施工所造成的青苗补偿等。 1.2 专业内部接口
高速铁路牵引供电系统 组成 SANY标准化小组 #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#
第一节高速铁路牵引供电系统 电气化铁路的组成 由于电力机车本身不带原动机，需要靠外部电力系统经过牵引供电装置供给其电能，故电气化铁路是由电力机车和牵引供电系统组成的。 牵引供电系统主要由牵引变电所和接触网两部分组成，所以人们又称电力机车、牵引变电所和接触网为电气化铁道的三大元件。 一、电力机车 （一）工作原理 电力机车靠其顶部升起的受电弓和接触网接触获取电能。电力机车顶部都有受电弓，由司机控制其升降。受电弓升起时，紧贴接触网线摩擦滑行，将电能引入机车，经机车主断路器到机车主变压器，主变压器降压后，经供电装置供给牵引电动机，牵引电动机通过传动机构使电力机车运行。 （二）组成部分 电力机车由机械部分(包括车体和转向架)、电气部分和空气管路系统构成。 车体是电力机车的骨架，是由钢板和压型梁组焊成的复杂的空间结构，电力机车大部分机械及电气设备都安装在车体内，它也是机车乘务员的工作场所。 转向架是由牵引电机把电能转变成机械能，便电力机车沿轨道走行的机械装置。它的上部支持着车体，它的下部轮对与铁路轨道接触。 电气部分包括机车主电路、辅助电路和控制电路形成的全部电气设备，在机车上占的比重最大，除安装在转向架中的牵引电机之外，其余均安装在车顶、车内、车下和司机室内。 空气管路系统主要执行机车空气制动功能，由空气压缩机、气阀柜、制动机和管路等组成 （三）分类 干线电力牵引中，按照供电电流制分为：直流制电力机车和交流制电力机车和多流制电力机车。交流机车又分为单相低频电力机车(25Hz或162/3Hz)和单相工频(50Hz)电力机车。单相工频电力机车，又可分为交--直传动电力机车和交—直—交传动电力机车。 二、牵引变电所
高速铁路牵引供电方式 1.直接供电方式 电方式是指牵引变电所通过接触网直接向动车组供电，回流经钢轨及大地直接返回牵引变电所。这种供电方式的电路构成简单、设备少，施工及运营维修都较方便，造价也低。但由于接触网在空中产生的强大磁场得不到平衡，对邻近的广播、通信干扰较大，因此一般不采用。 2.BT供电方式 BT供电方式就是在牵引供电系统中加装吸流变压器（3～4 km安装一台）和回流线。这种供电方式由于在接触网同高度的外侧增设了一条回流线，回流线上的电流与接触网上的电流方向相反，因此大大减轻了接触网对邻近通信线路的干扰。采用BT供电方式的电路是由牵引变电所、接触悬挂、回流线、轨道及吸上线等组成。牵引变电所作为电源向接触网供电；动车组列车运行于接触网与轨道之间；吸流变压器的原边串接在接触网中，副边串接在回流线中。吸流变压器是变比为1∶1的特殊变压器。它使流过原、副边线圈的电流相等，即接触网上的电流和回流线上的电流相等。因此，可以说是吸流变压器把经钢轨、大地回路返回变电所的电流吸引到回流线上，经回流线返回牵引变电所。这样，回流线上的电流与接触网上的电流大小基本相等、方向相反，故能抵消接触网产生的电磁场，从而起到防干扰作用。 理论上的理想情况是这样的，但实际上由于吸流变压器线圈中总需要励磁电流，经回流线的电流总小于接触网上的电流，因此不能完全抵消接触网对通信线路电磁感应的影响。另外，当机车位于吸流变压器附近时，回流还是从轨道中流过一段距离，至吸上线处才流向回流线，该段回流线上的电流会小于接触网上的电流，这种情况称为半段效应。此外，吸流变压器的原边线圈串接在接触网中，所以在每个吸流变压器安装处，接触网必须安装电分段，这样就增加了接触网的维修工作量和事故率。当高速大功率机车通过该电分段时会产生很大的电弧，极易烧损机车受电弓和接触线。BT供电方式的牵引网阻抗较大，造成较大的电压
高速铁路牵引供电系统 电气化铁路的组成 由于电力机车本身不带原动机，需要靠外部电力系统经过牵引供电装置供给其电能，故电气化铁路是由电力机车和牵引供电系统组成的。 牵引供电系统主要由牵引变电所和接触网两部分组成，所以人们又称电力机车、牵引变电所和接触网为电气化铁道的三大元件。 一、电力机车 （一）工作原理 电力机车靠其顶部升起的受电弓和接触网接触获取电能。电力机车顶部都有受电弓，由司机控制其升降。受电弓升起时，紧贴接触网线摩擦滑行，将电能引入机车，经机车主断路器到机车主变压器，主变压器降压后，经供电装置供给牵引电动机，牵引电动机通过传动机构使电力机车运行。 （二）组成部分 电力机车由机械部分(包括车体和转向架)、电气部分和空气管路系统构成。 车体是电力机车的骨架，是由钢板和压型梁组焊成的复杂的空间结构，电力机车大部分机械及电气设备都安装在车体内，它也是机车乘务员的工作场所。 转向架是由牵引电机把电能转变成机械能，便电力机车沿轨道走行的机械装置。它的上部支持着车体，它的下部轮对与铁路轨道接触。 电气部分包括机车主电路、辅助电路和控制电路形成的全部电气设备，在机车上占的比重最大，除安装在转向架中的牵引电机之外，其余均安装在车顶、车内、车下和司机室内。 空气管路系统主要执行机车空气制动功能，由空气压缩机、气阀柜、制动机和管路等组成 （三）分类 干线电力牵引中，按照供电电流制分为：直流制电力机车和交流制电力机车和多流制电力机车。交流机车又分为单相低频电力机车(25Hz或16 2/3Hz)和单相工频(50Hz)电力机车。单相工频电力机车，又可分为交--直传动电力机车和交—直—交传动电力 机车。 二、牵引变电所 牵引变电所的主要任务是将电力系统输送来的110kV三相交流电变换为（或55）kV单相电，然后以单相供电方式经馈电线送至接触网上，电压变化由牵引变压器完
《高速铁路供电系统》课程标准 课程编码【】课程承担单位【电气工程系】 制定人【陈淑珍】制定日期【】 审核【周宏】审核日期【】 批准【】批准日期【】 一、适用对象 高中毕业或同等学历者 二、课程定位与设计 1、课程定位 本课程是电气化铁道技术专业的一门专业拓展课程，综合化程度较高，对高速铁道技术涉及的各个专业，如高速铁路线路规划和发展、高速铁路线路、高速铁路供电、高速铁路通信与信号、高速铁路动车组驾驶、高速铁路运输组织、让学生对高速铁道技术有一个全面了解和整体认识，为下一步学习后续专业成做好准备，前导课程有《牵引变电所维护与检修》，为今后从事高速铁道技术专业工作打下坚实的基础。 2、课程设计 本课程总体设计思路是以了解高速铁路技术专业相关工作任务和职业能力分析为依据确定设计内容，主要以介绍高速铁路技术线路、供电、信号与通信、动车组结构、动车组驾驶运输组织个技术专业、按照学生的认知特点，通过课堂学习、多媒体课件、参观实习等教学手段，使学生对高速铁力技术所涉及的各个技术专业有所了解，培养学生的专业兴趣，加强学生对铁路各专业之间组织协调的认识。 三、参考学时及学分 参考学时：48学时 四、课程目标 学生通过学习该课程为进一步学习专业课程打下良好的基础。 知识目标： 使学生初步了解高速铁道技术相关的知识，使学生全面了解专业，并将专业知识用于实际中。 能力目标： （1）掌握高速铁路的发展现状； （2）熟悉高速铁路供电系统的构造与组成； （3）具备高铁动车组操作、动车组司机作业能力。 情感目标： （1）培养学生诚实守信善于沟通的能力。 （2）树立高铁安全、节能、服务意识。 五、学习内容和设计 1、学习内容 表1 学习内容及要求
西南民族大学学报·自然科学版 第34卷第3期 Journal of Southwest University for Nationalities ?Natural Science Edition Jun. 2008 ___________________________________________________________________ ___________________________ 收稿日期：2008-03-25 作者简介: 廖宇(1965-), 男, 中国中铁二院工程集团有限责任公司高级工程师. 文章编号: 1003-2843(2008)03-0560-05 高速铁路电力供电系统的研究 廖 宇 （中国中铁二院工程集团有限责任公司,成都 610031） 摘 要: 高速铁路电力供电系统采用多种新技术、新设备提高供电可靠性. 本文着重分析单芯全电缆设计过程中的技术 难题和解决方法; 使用智能箱变、电力远动系统对提高供电可靠性的作用. 关键词: 铁路供电; 单芯电缆; 电容电流; 智能箱变 中图分类号: U223 文献标识码: A 1 引 言 铁路电力供电系统为除列车牵引供电以外的所有铁路设施供电. 铁路供配电系统是从地方变电站接引两路10kV （35kV ）电源, 通过铁路变配电所向铁路车站、区间负荷供电. 铁路变配电所的间距40～60km, 个别区段长达80～90km. 高速铁路区间每隔3km 左右有一处负荷点, 负荷类型为通信、信号、防灾设备等一级负荷及区间摄像机等二级负荷. 从变配电所馈出2条10kV 电力线路, 沿铁路敷设向其供电, 该电力线路被称为贯通线, 一条称一级负荷贯通线, 另一条称综合负荷贯通线. 贯通线两端的铁路变配电所通过贯通馈线高压开关柜内电压互感器与断路器联锁均能为其供电[1]. 为了保证长距离、轻负荷的区间贯通线供电质量, 铁路变配电所设有专 用10/10kV 的调压器, 经过调压器向贯通线供电[2] . 高速铁路10kV 配电所主接线图见图1. 图1 高速铁路10kV 配电所主接线图
高速铁路牵引供电系统 1.牵引变电所 牵引变电所是电气化铁路的心脏，其作用是将110 kV（220 kV）三相交流电变换成27.5 kV（或55 kV）单相工频交流电，并供给电力牵引网和电力机车。此外，有少数牵引变电所还需担负10 kV动力负荷。所以，牵引变电所具有3个主要功能：接受三相电能，降压分配电能，减相以单相馈出供给牵引网。 2.分区亭 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，在相邻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，则组成分区亭。 在复线电气化区段，分区亭的主要功能如下： （1）使同一供电臂上的上、下行接触网并联工作或单独工作。当并联工作时，分区亭内的断路器闭合以提高接触网的末端电压；当单独工作时，断路器打开。（2）当同一供电臂上的上、下行接触网（并联工作）发生短路事故时，由牵引变电所相应的馈线断路器和分区亭中的断路器配合动作，切除事故区段，缩小事故范围；非事故区段仍可正常供电。 （3）当某牵引变电所全所停电时，可闭合分区亭中的越区隔离开关，由相邻牵引变电所向停电牵引变电所进行越区供电。 总之，分区亭的作用是：对单线牵引网，使两相邻供电臂单独工作或实现越区供电；对双线牵引网，使上、下行接触网并联，提高末端电压，缩小事故范围和实行必要时的越区供电。 3.开闭所 当远离牵引变电所的枢纽站、电力机务段等大宗负荷需要多条馈电线向这些接触网分组供电时，一般采用建立开闭所的办法来解决。开闭所是指不进行电压变换而用开关设备实现电路开闭的配电所。开闭所一般有两条进线，然后多路馈
出向枢纽站场接触网各分段供电，进线和出线均经过断路器，以实现接触网各分段停、供电的灵活运行，又由于断路器对接触网短路故障进行保护，从而可以缩小事故停电范围。开闭所的作用是增加馈线数目，将主线接触网与分支接触网分开，缩小事故范围，提高供电可靠性，保证枢纽站、站场装卸作业和接触网分组检修的灵活性和安全性；降低牵引变电所的复杂程度，还可实现上、下行扭接，保证在事故情况下供电，正常情况下扭接有利于改善牵引网电压水平，降低电能损失。
001 第三章 高速铁路电力供电系统 高速铁路电力岗位维修人员，必须掌握高速铁路电力专业基本知识。了解高速铁路电力供电系统和电力SCADA 系统基本原理和设计特点。 第一节 电力供电系统 一、电力系统概述 电力系统是由发电厂、变电站、输电线、配电系统和负荷组成的有机整体，是现代社会最重要、最庞杂的系统之一。通常把包括动力、发电、变电、输电、配电及用电的全部系统称为动力系统。将电力系统中输送、变换和分配电能的整个环节称为电力网。它们的关系如图3-1所示（以水力发电为例）。 图3-1 动力系统、电力系统和电力网示意图 （一）发电厂 发电厂就是将煤、水力、原子能等一次能源转换为电能——二次能源的工厂。按照发电厂所使用的一次能源不同，发电厂可分为火力发电厂、水力发电厂、原子能发电厂等，火力发电和水力发电在我国电能生产中占有很大的比例，除此之外，还有风力、地热和太阳能发电等。
（二）电力网 电力网担负着将发电厂和电能用户连接起来组成系统的任务，它对于电力系统的可靠性和经济性运行有着重要的意义。图3-2是电力系统组成示意图，虚线框内是电力系统的电力网部分。 电力网由各种电压等级的输、配电线路和变（配）电站（所）组成。电力网的任务是将电能从发电厂输送和分配到电能用户。按其功能常分为输电网和配电网两大部分，输电网是由220 kV及以上的输电线路和与其相连接的变电所组成，是电力系统的主要网络，其作用是将电能输送到各个地区的配电网或直接输送给大型企业用户。配电网是由110 kV及以下的配电线路和与其相连接的配电所（或简单的配电变压器）组成，其作用是将电能输送到各类用户。 为了减少电流在输电网络上产生的电能损耗，在远距离的输电网中，一般采用超高压（330 kV以上）输电方式。发电厂的发电机端电压不可能过高（一般为6～10 kV），电能用户的电压也不可能很高（一般为10 kV及以下），因此，电力网还担负着改变电压等级的作用，这就是变（配）电所（站）。变电所（站）由电力变压器和配电装置组成，它是改变电压和分配电能的场所：将电压升高的称为升压变电所（站），将电压降低的称为降压变电所（站），而配电所（站）只负担分配电能的任务。 图3-2电力系统组成示意图 （三）电能用户 电能用户主要包括工矿企业、铁路企业和居民区等。 002
高速铁路牵引供电系统的供电可靠性评估方法 发表时间：2018-08-21T14:20:24.843Z 来源：《电力设备》2018年第13期作者：殷子浩 [导读] 摘要：我国高速客运专线铁路的大规模兴建使高速铁路的供电可靠性倍受关注。 （中国铁路青藏集团有限公司西宁供电段青海省西宁市 810006） 摘要：我国高速客运专线铁路的大规模兴建使高速铁路的供电可靠性倍受关注。目前国际上将传统的可靠性评估扩展为对系统可靠、可用性、可维护性和安全性的全面评估。本文分析了高速铁路牵引供电系统的供电可靠性评估方法。 关键词：高速铁路；牵引供电系统；供电可靠性；评估方法； 随着我国铁路高速客运专线大力建设和既有线的提速，对铁路牵引供电系统可靠性的要求越来越高，使得安全可靠问题愈显突出。如何提高牵引供电系统的可靠性是摆在电气化铁路设计、施工、运营管理和设备制造等部门面前重要课题。 一、高速铁路供电系统网络结构 高速铁路牵引变电站电压等级由110kV上升到220kV，目前每个高铁牵引变电站由2个220 kV变电站采用主、备用方式供电接入大电网。以外部电力系统对高铁牵引供电系统进行可靠性评估，将大电网N3按网络层次分为多级，其中N1网络由直接为牵引变电站供电的220kV变电站及线路组成，N2 网络由与N1网络中变电站互联的220kV及以上的变电站和发电厂以及线路组成。在实际运行中，为确保高铁的安全稳定运行，高铁牵引变电站最高负荷可能仅有为其供电的 220kV变电站 (即 N1网络中的变电站) 容量的 1 /3不到，而 N1网络中的每个变电站又互联多个 N2网络中的变电站，高铁负荷占N1和N2网络中变电容量的比重就更小了。显然，在高铁负荷占全网负荷百分数和牵 引变电站数量占全网变电站数量百分数都非常低的情况下，盲目地在大电网环境下对高速铁路牵引供电系统静态安全可靠性分析评估，不仅效率低、复杂度高，而且意义也不大。以牵引变电站和N1，N2网络组成的 N4网络为外部电力系统对高速铁路牵引供电系统进行可靠性评估，N4网络以外的大电网节点运用蒙特卡洛抽样法，将其可靠性参数等效到 N2网络中来，这样既保证了可靠性评估的正确性，又简化了网络结构。在N4以外的大电网结构不发生改变的情况下，即使N4 内的网络发生改变，节点等效还是一直有效的，只需要对 N4内的网络进行蒙特卡洛抽样评估就可以了，从而降低了对高铁牵引供电系统可靠性评估的工作量，提高了工程可用性。 二、可靠性评估算法实现 1.用蒙特卡洛法评估高速铁路牵引供电系统的过程可分为 3 个步骤: 系统状态抽样; 状态估计; 可靠性指标统计。首先对系统的各个元件 状态 X 抽样。设系统状态的事件概率为P(X)，状态函数为F(X)，可靠性指标均值为:，式中Ω为状态空间。由于电力系统的系统元件的强迫停运率一般较小，进行随机抽样时很容易出现截尾现象，导致较大误差，如果要保证计算精度必须加大计算量。本文应用分散抽样技术克服截尾现象，提高抽样精度和效率，方法见文献1。 2.可靠性指标。外部电力系统对高铁牵引供电系统可靠性指标的定义及其解析表达式如下: （1）失负荷概率表示外部电力系统元件容量不足导致某牵引变电站失负荷的可能性，即：，式中F (x) 是电力系统状态x的二值函数，若 x是系统的正常状态，F (x) 为 0; 若x是系统的故障状态，F (x) 为 1。 （2）高速铁路供电系统故障概率风险指标。铁路丧失通过能力概率表示在考虑外部电力系统供电可靠性和越区供电的前提下，相邻的 2 个或 2 个以上牵引变电站同时停电造成整条高铁丧失通过能力的可能性。 三、基本途径 1.建立可靠性管理的标准和准则。牵引供电系统可靠性管理标准和准则是开展可靠性管理的基础。电气化铁路先进国家极其重视牵引供电系统可靠性理论和方法体系的研究，对牵引供电系统可靠性提出了明确的指标要求。我国要组织相关人员建立牵引供电系统的可靠性指标体系、运行统计方法和可靠性评价规程等，明确对牵引变电所和接触网在可靠性方面的要求，逐步完善电气化铁路供电系统可靠性理论与方法体系。 2.加强设备的采购管理工作。一个系统的可靠性水平是由组成该系统的元件的可靠性水平和系统的结构决定的。所以，要把好牵引供电系统设备的可靠性关。设备可靠性水平低，要确保系统可靠运行，将意味着使用阶段要投入更多的维护费用或设备的提前更换。在新建和改建铁路线时，要一开始就把设备的可靠性考虑在内。要对经过可靠性试验的设备予以优先考虑，对预采购设备的可靠性提出明确的可靠性指标要求。电气化铁路建设单位应在设备采购合同中明确设备可靠性问题，要求制造方对影响设备可靠性的诸多要素进行管理，把审查可靠性试验执行的情况作为接收产品的依据，以保证设备质量。 3.建立完整的可靠性信息管理体系。我国电气化铁路牵引供电系统运营部门对设备的运行情况、检修情况都有较详细的记录，但没有专门针对系统可靠性管理的记录，要从原来的设备运行和检修记录中收集有关可靠性的信息相当困难。我国应尽建立电气化铁路设备可靠性信息的采集、统计、存储和分析体系，制定设备和系统的统计和评价规程。随着铁路信息化的发展，许多电气化铁路供电系统运营部门建立了自己的信息管理系统或设备管理系统，可靠性管理完全可以作为这些管理系统的一个模块被加入，并不会影响铁路原来的管理体系。统计和分析的基础上，形成完整的电气化铁路牵供电系统设备可靠性信息数据库，为规划、设计、制造、生产和科研等部门提供可靠性信息的查询和检索服务。 四、高速铁路牵引供电系统调度策略 高速铁路负荷较全网负荷而言，有着数值小、瞬时性大的特点。高铁牵引供电系统网络结构复杂、变电站供电模式多样，仅依据主观经验和习惯不可能全面、科学地分析高速铁路牵引供电系统网络的安全可靠性。本文依据算例分析结果，结合电网安全策略，提出供调度员参考的高速铁路牵引供电系统调度策略:1) 高铁牵引供电系统网络对牵引变电站故障灵敏度高低不一，故依据灵敏度数值高低将调度策略分为2 种情况。当线路灵敏度为负值时，优先服从全网经济、安全运行调度的策略; 当线路灵敏度为正值时，优先服从高铁牵引供电系统运行安 全调度策略，即线路按故障灵敏度高低排序，优先调度灵敏度较高线路，规避高铁牵引供电系统故障。2) 高铁牵引供电系统网络对牵引变电站故障灵敏度非常高，是高铁牵引供电网安全运行的关键环节，调度优先服从高铁牵引供电系统运行安全调度策略，调度使用灵敏度较高的线路作为牵引变电站主供线路，确保高铁牵引供电系统安全可靠运行。3) 从电网安全角度考虑，高铁牵引供电系统网络中每个220kV 变电站单独供电一个牵引变电站，不重复为2 个及以上牵引变电站同时供电。4) 参考可靠性故障灵敏度指标时，优先参考数值较大
高速铁路牵引供电系统设计 第一节电气化铁路的组成 由于电力机车本身不带原动机，需要靠外部电力系统经过牵引供电装置供给其电能，故电气化铁路是由电力机车和牵引供电系统组成的。 牵引供电系统主要由牵引变电所和接触网两部分组成，所以人们又称电力机车、牵引变电所和接触网为电气化铁道的三大元件。 一、电力机车 （一）工作原理 电力机车靠其顶部升起的受电弓和接触网接触获取电能。电力机车顶部都有受电弓，由司机控制其升降。受电弓升起时，紧贴接触网线摩擦滑行，将电能引入机车，经机车主断路器到机车主变压器，主变压器降压后，经供电装置供给牵引电动机，牵引电动机通过传动机构使电力机车运行。 （二）组成部分 电力机车由机械部分(包括车体和转向架)、电气部分和空气管路系统构成。 车体是电力机车的骨架，是由钢板和压型梁组焊成的复杂的空间结构，电力机车大部分机械及电气设备都安装在车体内，它也是机车乘务员的工作场所。 转向架是由牵引电机把电能转变成机械能，便电力机车沿轨道走行的机械装置。它的上部支持着车体，它的下部轮对与铁路轨道接触。 电气部分包括机车主电路、辅助电路和控制电路形成的全部电气设备，在机车上占的比重最大，除安装在转向架中的牵引电机之外，其余均安装在车顶、车内、车下和司机室内。
空气管路系统主要执行机车空气制动功能，由空气压缩机、气阀柜、制动机和管路等组成 （三）分类 干线电力牵引中，按照供电电流制分为：直流制电力机车和交流制电力机车和多流制电力机车。交流机车又分为单相低频电力机车(25Hz或16 2/3Hz)和单相工频(50Hz)电力机车。单相工频电力机车，又可分为交--直传动电力机车和交—直—交传动电力机车。 二、牵引变电所 牵引变电所的主要任务是将电力系统输送来的110kV三相交流电变换为27.5（或55）kV单相电，然后以单相供电方式经馈电线送至接触网上，电压变化由牵引变压器完成。电力系统的三相交流电改变为单相，是通过牵引变压器的电气接线来实现的。牵引变电所通常设置两台变压器，采用双电源供电。以提高供电的可靠性。变压器的接线方式目前采用的有三相Yd11接线，单相V/V接线，单相接线以及三相-两相斯科特变压器。牵引变电所还设置有串联和并联的电容补偿装置，用以改善供电系统的电能质量，减少牵引负荷对电力系统和通信线路的影响。 三、牵引供电回路 电力牵引供变电系统是指从电力系统接受电能，通过变压，变相后，向电力机车供电的系统。牵引供电回路是由牵引变电所、馈电线、接触网、电力机车、钢轨、地或回流线构成。另外还有分区亭、开闭所、自耦变压器站等。
第一节高速铁路牵引供电系统 电气化铁路得组成 由于电力机车本身不带原动机,需要靠外部电力系统经过牵引供电装置供给其电能,故电气化铁路就是由电力机车与牵引供电系统组成得。 牵引供电系统主要由牵引变电所与接触网两部分组成,所以人们又称电力机车、牵引变电所与接触网为电气化铁道得三大元件。 一、电力机车 （一）工作原理 电力机车靠其顶部升起得受电弓与接触网接触获取电能。电力机车顶部都有受电弓,由司机控制其升降。受电弓升起时,紧贴接触网线摩擦滑行,将电能引入机车,经机车主断路器到机车主变压器,主变压器降压后,经供电装置供给牵引电动机,牵引电动机通过传动机构使电力机车运行。 （二）组成部分 电力机车由机械部分(包括车体与转向架)、电气部分与空气管路系统构成。 车体就是电力机车得骨架,就是由钢板与压型梁组焊成得复杂得空间结构,电力机车大部分机械及电气设备都安装在车体内,它也就是机车乘务员得工作场所。 转向架就是由牵引电机把电能转变成机械能,便电力机车沿轨道走行得机械装置。它得上部支持着车体,它得下部轮对与铁路轨道接触。 电气部分包括机车主电路、辅助电路与控制电路形成得全部电气设备,在机车上占得比重最大,除安装在转向架中得牵引电机之外,其余均安装在车顶、车内、车下与司机室内。 空气管路系统主要执行机车空气制动功能,由空气压缩机、气阀柜、制动机与管路等组成 （三）分类 干线电力牵引中,按照供电电流制分为:直流制电力机车与交流制电力机车与多流制电力机车。交流机车又分为单相低频电力机车(25Hz或16 2/3Hz)与单相工频(50Hz)电力机车。单相工频电力机车,又可分为交--直传动电力机车与交—直—交传动电力机车。 二、牵引变电所 牵引变电所得主要任务就是将电力系统输送来得110kV三相交流电变换为27、5(或55)KV单相电,然后以单相供电方式经馈电线送至接触网上,电压变化由
1总则 1.0.1为指导高速铁路电力牵引供电工程施工，统一主要技术要求， 加强施工管理，保证工程质量，制定本技术指南。 1.0.2本指南适用于新建时速250~300km高速铁路电力牵引供电工程 施工。时速250km以下客运专线、城际铁路电力牵引供电工程施工应参照执行。 1.0.3高速铁路电力牵引供电工程施工应执行国家法律法规及相关技 术标准，严格按照批准的设计文件施工，使其符合系统功能及性能要求，保证设计使用年限内正常运行。 1.0.4高速铁路电力牵引供电工程施工应从管理制度、人员配备、现 场管理和过程控制等标准化管理，实现质量、安全、工期、投资效益、环境保护、技术创新等建设目标。 1.0.5高速铁路电力牵引供电工程施工应积极推行机械化、工厂化、 专业化、信息化。 1.0.6高速铁路电力牵引供电工程施工应提高文明施工水平。 1.0.7高速铁路电力牵引供电工程邻近运营接触网线路施工、牵引变 压器运输和安装等，应结合现场实际情况，通过风险监测等程序，做好风险管理工作，并制定专项施工方案和应急预案。1.0.8高速铁路电力牵引供电工程设计文物保护时，应根据相关管理 法规和设计保护措施进行施工。 1.0.9高速铁路电力牵引供电工程施工应根据国家节约资源、节约能 源、减少排放等有关法规和技术标准，结合工程特点、施工环
境编制并实施工程施工节能减排技术方案。 1.0.10高速铁路电力牵引供电工程施工的各类人员应经过专门培训， 合格后方可上岗。 1.0.11高速铁路电力牵引供电工程中采用的设备、器材。应符合与高 速铁路设计行车速度相适应的国家标准、行业标准或有关技术 规定，并有合格证件。 1.0.12高速铁路电力牵引供电工程施工时，应同步做好资料的收集和 整理，做到系统、完整、真实、准确，并应按有关规定做好归 档管理工作。 1.0.13高速铁路电力牵引供电工程施工在营业线施工及有可能影响营 业线运行安全的施工时，应严格执行有关安全管理办法的规定。 1.0.14高速铁路电力牵引供电工程施工除应符合本指南外，尚应符合 国家现行有关标准的规定。 2术语 2.0.1 接触悬挂 接触网中的悬挂部分，主要由承力索、接触线、吊弦、补偿装置、悬挂零件及中心锚结等组成。 2.0.2无交叉线岔 在道岔处两支接触悬挂不相互交叉，以锚段关节方式来满足弓网关系的线岔。 2.0.3 带辅助悬挂的无交叉线岔 在道岔处增设第三支接触悬挂，并与两支接触悬挂分别形成锚