第四节 牵引供电系统的仿真计算简介
为设计电气化铁路，需对这条线路进行牵引、供电和防干扰的仿真计算，以便为铁路电气化所需主要电气设备的选择提供依据，为减轻对通信和电力系统的干扰采取必要的环保措施。无论是旧线改造或提速，或是新线一次性电气化要求高速或常规速度列车运行，对供电方式和供电设备的要求所采用的电算仿真计算方法原则上都是相同的。仅是机车、车辆等特性参数不同。
一、牵引仿真计算简介
牵引仿真计算即是模拟不同类型的电力机车牵引不同吨数的列车在坡度各异的电气化线路上运行和取流状况的计算，是牵引供电仿真的基础。以往均根据列车牵引计算规程[3]所提供的基础技术规范，运用列车运动方程式：()F f dv dv =和()v f dt
ds =完成模拟列车的运行。式中v，t，F分别代表速度，时间，作用于列车产生加速度的外力、牵引力、阻力和制动力之和。S则代表走行距离。设dt用△t，dv用△v，ds用△s代替，便可在计算机上研制电算程序，完成△t时间内速度的变化Av，距离的变化As及相应的机车取流的变化AI。最终形成在该电气化线路上列车牵引、制动、惰行、再生与走行距离的关系曲线 列状态=f(s)；列车运行速度与其走行距离的关系曲线v=f(s)；列车牵引取流与走行距离的关系曲线I=(s)；列车走行时间与走行距离的关系曲线t=f(s)；必要时还有列车运行时的功率因数与其走行距离的关系曲线cosφ=f(s)及区间能耗等。
高速列车的牵引仿真计算只要有了必要的机车、车辆参数，计算方法、计算内容、对原始数据的要求和所形成的计算结果，仍如上所述，是不变的。
图4.4.1所示的方框图是铁道部科学研究院机车车辆研究所编制的牵引仿真计算程序中的一种简要框图。
图4.4.1 牵引仿真计算电算程序方框图
二、牵引供电系统能力仿真计算
电气化铁道牵引供电系统能力仿真计算简称供电仿真计算，它是以牵引仿真计算结果为基础，在已知不同牵引吨数列车的取流曲线和列车所在位置后方可进行，其计算结果用于牵引供电设备的选型。
在该计算部分应完成不同供电方式中牵引变电所和分区亭位置不同，供电臂长短不同，供电臂内列车追踪间隔不同，接触网悬挂类型不同，接触导线截面不同时各种组合方案所需的供电能力和指标的计算，所用计算方法是运用程序以一定的时间间隔切割列车运行图，如图4.4.2所示，在t 1时刻，在上行供电臂内切割到有列车Bt和B2在运行，在下行供电臂内切割到有列车A 1，A 2，A 3，A 4在运行，这六列列车在供电臂中所在位置的取流值
即由牵引仿真计算结果提供，称t1时刻该供电臂的瞬时负荷图；同时切割变电所两侧的供电臂，就得两侧供电臂的瞬时负荷图，切割运行图一段时间后，如60 min，就得各供电臂上、下行馈线和母线的电流变化曲线，据此可计算和校核接触网闭环或开环时的电压水平，牵引变压器容量，导线温升变化曲线，判断导线截面大小，计算无功补偿量和负序电流的变化曲线等。
图4.4.2 切割双线区段列车运行图
通过不同组合方案计算结果的比选，再结合线路的具体情况优化出牵引变电所和分区亭的位置，确这供电臂的长短，接触导线型号及截面大小，估算出牵引变压器容量和无功量补偿装置容量等电气参数。该计算的框图简要如图4.4.3所示。
三、牵引网电流及其对通信线干扰的仿真计算
牵引网在单线直接供电方式中括承力索、接触导线、二根钢轨及其对地漏抗。在自耦变 压器(AT)供电方式中还应增加正馈线、保护线及沿线设置的自耦变压器和保护线与钢轨间 的连接线等横向元件。每条导线和钢轨的不同区段中流过大小各异的电流均对电气化铁道 邻近通信线(架空明线，通信电缆)产生不同程度的感应干扰。因此本节所述的仿真计算内 容实际上是仿真牵引网和通信线各导线间相互相对位置的基础上，经过网络计算后，得出各 机车牵引负荷在各导线的不同区段内电流、电压的分布，从而较精确地计算出接触网的电压 水平、通信线上的感应电压、牵引网整体的等效干扰电流和对通信线的杂音干扰，为防干扰措施的选型提供依据。该计算程序的方框图见图4.4.4所示。
四、牵引负荷对电力系统影响的仿真计算
牵引负荷指的是由牵引变电所向电力机车供电的负荷，因电力机车为单相一地制非正弦波负荷，归算至牵引变电所时为三相不对称非正弦波负荷，使带有多个牵引变电所的电力网系统成为具有多点不对称负荷的电力系统。尽管各牵引变电所两侧供电臂的相位在轮换着，但由于各供电臂的机车负荷电流大小不等，各牵引变电所所形成的负序电流、负序电压、无功量和谐波电流等对三相供电电力系统仍带来不同程度的影响。以往曾利用物理模拟的直流或交流模拟台进行过研究，目前，则采用相应的数学模型在电子计算机上利用电算手段进行研究计算。为电力系统减少和消除这些牵引负荷的影响提供依据。至于牵引负荷对电力系统供电的要求，则以满足各牵引变压器容量和牵引供电指标的要求为准则。
其电算程序框图如图4.4.5所简示。
图4.4.3 牵引供电系统能力仿真计算电算程序方框图
五、仿真计算的算例和分析
作为实例，本节列出有关牵供引电系统的几个算例，并将其结果与试验数据进行比较、分析。 所有计算均采用复数运算，得出的电流、电压均为相量值。
图4.4.4 牵引网电流及其对通信线干扰仿真计算电算程序框图
图4.4.5 计算多点牵引负荷对电力系统负序量、无功、有功、谐波量影响的通用
电程程序框图(正、负序网络迭代计算法)
例1.铁道科学研究院北京东郊环行道的试验和计算结果
在该环上安装了改建的自耦变压器，如图4.4.6所示，在环上形成简易的AT供电方式，包括承力索、接触导线、正馈线、钢轨和4个AT。在环内还铺有一条通信架空明线。当模拟机车位于支柱A10号处，其基波电流为158 A时，沿通信线变化的感应电压实测值如图4.4.7中的实线所示，图中的虚线则为电算仿真计算结果。
图4.4.6 铁道部科学研究院东郊环行道简易AT供电
方式和通信架空明线位置示意图
图4.4.7 环行道内侧通信线沿线感应电压变化曲线
例2.成都分局单线直接供电方式养马河—红花塘区段的试验和计算结果
1.试验结果：试验是在养马河牵引变电所和一台或二台运行的电力机车上同时同步进行的，试验时的瞬间
如图4.4.8所示。图中节点①为牵引变电所，试验开始时，该供电臂内仅在节点②有1台机车运行，16 min后，第2台机车才进入该供电臂，形成图4.4.8的状况。分析仅1台机车在节点②的电流波形(有效值为81.3 A，基波值为78 A)和同步测得的节点①的电流波形，将所得的各次谐波电流分别列于图4.4.9中，可以看到，该供电臂接触网电流的谐振波范围为23～27次，位于节点②和⑥的机车等效干扰电流分别为6 A和8.5 A。
图4.4.8 直接供电方式养一红段供电臂及机车运行示意图
2.仿真计算结果：将图4.4.8所示的供电系统通过计算机模拟，并设节点②有1台机车运行，将算得的节点
①的各项谐波电流也列于图4.4.9中，可见与实测值非常接近，其谐振波范围为21～29次。
图4.4.9 直接供电方式养马河变电所和节点②处机车
电流波形的各次谐波电流
此外，在表4.4.1中还列出了该模拟方案中牵引网沿线的等效干扰电流值，在表4.4.2中列出了供电臂内在节点②和⑥处有机车时的牵引网沿线等效干扰电流分布值。这些均是无法实测的值，因为它是基于牵引网各导体同一截段同频率的相量电流叠加的基础上算得的。可以看出，牵引网等效干扰电流均比机车的等效干扰电流值小；同时，在全供电臂范围内也不是一个定值，可见以往采用牵引网等效干扰电流为5 A的定值是欠妥的。
表4.4.1 直接供电方式养一红段一台机车运行时牵引网沿线等效干扰电流分布值 段 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 牵引网系统的I f/A 3.379 2.352 1.346 1.205 1.067O.9220.773O.6220.468 0.313 0.098表4.4.2 直接供电方式养一红段二台机车运行时牵引网沿线等效干扰电流分布值
段 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 牵引网系统的I f/A 3.118 4.402 4.313 4.252 4.105 2.250O.597O.3970.3040.203 0.041
直流牵引供电系统仿真计算 摘要 在城市轨道交通蓬勃发展的今天，人们对城市轨道交通的安全与稳定提出了更高的要求。直流牵引供电系统是城市轨道交通的重要组成部分，供电的安全与可靠是城市轨道交通系统正常运行的保证。城市轨道交通短路故障的分析计算与仿真是提高牵引供电系统安全运行能力及相关保护与控制技术的基础。 首先，本文对牵引变电所、牵引网、直流保护系统这三大部分的组成与结构进行了分析；根据城市轨道交通的特点对牵引变压器和牵引网的参数进行了分析计算，并建立了单边供电和双边供电方式下的等效电路模型，给出了不同供电方式下的稳态电流计算公式和计算实例。 其次，本文对不同短路故障作了仿真分析。本文利用Matlab/Simulink工具对当前城市轨道交通直流供电系统广泛采用的12脉波、24脉波直流供电系统进行建模与仿真，通过仿真分析比较了12/24脉整流机组在空载、负载时候的谐波含量，24脉波整流机组比12脉波整流机组呈现出更好抑制11、13次谐波的性能。在所建立模型的基础上，对采用DC1500V接触线供电的地铁线路进行了不同点发生短路故障的仿真与分析。由于当线路发生短路故障时不是一座变电所供给短电流，而是由全线相连的变电所供给短路电流。为更精确反应短路电流状况，本文建立了考虑四座变电所供电的双边供电模型，并对不同点短路故障进行仿真分析，得出了近端短路与远端短路时的短路电流变化规律。参数计算、建模等的精确程度，都会对仿真得出的短路电流的上升率和幅值产生很大的影响。为更好的掌握短路电流的变化状况，文章仿真了直流侧参数对短路电流的影响，为直流保护整定值的调整提供理论依据。 最后文章结合地铁的实际运行情况，对采用直线牵引电机的地铁机车启动的暂态电流和电机冲击电流加以仿真分析，结合给出的大电流脱扣保护与di/dt+△I保护这两种主保护的整定原则，对大电流脱扣保护与di/dt+△I保护参数予以整定计算，并对部分保护的配合使用作了分析。 关键词：直流供电系统；地铁；24脉波整流；短路故障仿真；直流保护；电流上升率；电流增量
电气化铁路供电系统试卷2 一、单项选择题（在每小题的四个备选答案中，选出一Array个正确的答案，并将其代码填入题干后的括号内。 每小题1分，共20分） 1．一个完整的电力系统由分布各地的不同类型的（）组成，该系统起着电能的生产、输送、分配和消费的作用。（） A 发电厂、升压和降压变电所、输电线路 B 发电厂、升压和降压变电所、输电线路和电力用户 C 发电厂、升压和降压变电所、电力用户 D发电厂、输电线路和电力用户 2．我国电气化铁道牵引变电所供电电压的等级为（）。（） A 500V或330KV B 110kV或220KV C 330kV或220KV D 110kV或35KV 3．电气化铁道供电系统是由（）组成。（）A一次供电系统和牵引供电系统B牵引供电系统和牵引变电所 C一次供电系统和接触网D牵引供电系统和馈电线 4．低频单相交流制接触网采用的额定电压有：（）（） A 11-13kV和3.7kV B 11-13kV和55kV C 11-13kV和25kV D 3.7kV和55Kv 5．为确保电力机车牵引列车正常运行，应适当选择牵引变电所主变压器分接开关的运行位，使牵引侧母线空载电压保持：（）。（） A 直接供电方式: 28kV-29kV之间；AT供电方式:56kV-58kV之间 B 直接供电方式: 20kV-29kV之间；AT供电方式:56kV-58kV之间 C 直接供电方式: 19kV-29kV之间；AT供电方式:56kV-58kV之间 D 直接供电方式: 19kV-27.5kV之间；AT供电方式:38kV-55kV之间6．斯科特结线牵引变电所，当M座和T座两供电臂负荷电流大小相等、功率因数也相等时，斯科特结线变压器原边三相电流（）。（） A 平衡 B 无负序电流 C 对称 D 有零序电流 7．交流牵引网对沿线通信线的影响，按其作用的性质可分为静电影响和电磁影响。电磁影响由（）所引起。（） A 牵引网电流的交变磁场的电磁感应 B 牵引网电场的静电感应 C 牵引网电场的杂音干扰 D 牵引电流的高次谐波
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
铁路电力牵引供电设计规范 TB10009—20XX (452 — 20XX 20XX年4月25日发布20XX 年4月25日实施 1总则 1为贯彻执行国家的技术经济政策，统一铁路电力牵引供电设计的技术要求，使设计做到安全适用、技术先进、节约能源、经济合理和维修方便，制定本规范。 2本规范适用于铁路网中客货列车共线运行、旅客列车设计行车速度等于或小于 160km/h、货物列车设计行车速度等于或小于120km/h的I、\级标准轨距铁路，采用单相工频绕组接入电力系统三相电网中的两相，二次侧绕组的一端接钢轨，另一端接入牵引侧母线。 单相V，结线方式，在牵引变电所设置两台双绕组单相变压器，联结成开口三角形，一次侧绕组的两个开口端和一个公共端接入电力系统三相电网，二次侧绕组将公共端与钢轨大地相连，两个开口端分别接入牵引侧母线。 三相V，结线方式，一台三相双绕组牵引变压器连接 成开口三角的结线方式。 2. 0. 4 三相一二相平衡牵引变压器 three phase—two phase bal—anced traction transformer 当一次侧就产生相位差90°的二相平衡电压，当二次侧两个供电臂负载平衡时，一次侧三相为对称系的牵引变压器。 5 三相牵引
变压器 three phase traction transformer 包括三相YN，dl1结线和YN，dl1，dl十字交叉结线牵引变压器。 YN，dl1结线为双绕组变压器，一次侧三相结线为Y型，分别接入电力系统三相电网'二次侧结线为\型，其一角和大地相连，另两角分别接入牵引侧母线。 YN，dl1，dl组成的十字交叉变压器，一次侧三相结线为Y型，二次侧dl1，dl结线的两个三角形线圈结成对顶三角形，对顶角接大地，其他各角分别接入牵引侧不同母线。 6 自稱变压器 auto—transformer 两个或多个绕组有一公共部分的变压器。 2. 0. 7 吸流变压器 booster transformer 变换比为1的变压器，其中一个绕组与接触悬挂串联，另一个绕组与绝缘回流导线串联。 2. 0. 8 并联电容补偿装置 xxpensator of paraller capacitance 并联在母线上用于提高功率因数的电容器组、放电线圈及串联电抗器等的总称。 9 分束供电 branch feeding 在枢纽的各分场中，为方便供电和检修的需要，按电化股道群不同供电分区进行供电。 2. 0. 10 电分段 sectioning
北交大17春《牵引供电系统》 第二次作业（2018年10月6日----2018年11月6日） 1.电气化铁道牵引变压器的接线方式有哪些？各有何特点？ 铁道电气化牵引供电方式有①、AT方式（自耦变供电）；②、BT方式（吸流变）；③、直供方式。不同的供电方式，需要的变压器是不同的。 ①、在一些老的支线上采用Dy11接线，此种变压器制造简单，运行中会产生 严重的负序分量，容量利用率也低，大约在70%多。后来经过云南变压器厂的改进，虽然提高了容量利用率，但负序问题没有解决；②、为了解决负序问题，就出现了平衡变压器，国外有斯科特和李伯来斯等接线方式。国内有阻抗匹配平衡变压器，后者不仅解决了负序问题，还提高了容量利用率（达100%），高压侧可有中性点引出。但设计和制造复杂，由云南变压器厂制造； ③、目前高铁常用的是220kV比27.5kV的单相变压器。其制造简单、运行可 靠。 2.当前高速铁路普遍采用的变压器接线方式是哪一种？为什么？ 现在用的比较多的就是带回流线的直接供电方式和AT方式。一般接触网电压不应低于20kv即可。牵引网阻抗主要和接触线规格有关，另外AT方式的阻抗分长回路阻抗和段中阻抗两项。 3.变压器的计算容量，校核容量，最大容量，安装容量有何不同？ 设备容量：该变压器所带的所有用电设备额定容量的和。 计算容量：1、单个用电设备，设备容量与用电负荷存在一个设备效率的差异。 2、针对某一组具体用电设备，每台设备运行时也并不一定运行在额定状态， 必须考虑负载系数的问题；所有的用电设备并非同时运行，这就需要考虑设备的同时系数问题。 3、多个组的用电设备，还存在是否同时运行的因素，因此需要考虑多个组的 同期系数。 4.变压器的过负荷能力对变压器容量有和影响？ 如果电机的容量大于变压器容量，实际上的物理反应就是变压器绕组过热，时间长了就导致线圈烧毁。 5.变压器的备用方式对变压器容量的选择有何影响？当前高速铁路采用的是
牵引供电 牵引供电绪论 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。 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。 牵引供电系统概述 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。 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
电力牵引供电系统复习题 即是由发电厂的电气部分、各类变电所和输配电线路以及各种类型的用电设备所组成的整体。 2、电力系统的运行特点 （1）电能不能大量存贮。电能的生产、传输和消费是一个连续过程，是同时完成的。 （2）传输。 （3）对社会生活、政治和国民经济影响巨大。易于控制和转换成其它形式的能量。 3、对电力系统的基本要求 （1）保证供电的安全可靠。 （2）保证良好的电能质量。 （3）提高运行的经济性（成本和损耗）。 （4）防止环境污染。 发电厂按一次能源的不同可分为： 1、火力发电厂 2、水力发电厂 3、核能发电厂 4、其它新能源发电 变电所有哪几类？它们的作用是什么？各有何特点？ 枢纽变电所起着汇集多个大型发电厂电能和再分配的重要作用。 一般高压侧额定电压为330KV及以上，且有大量的110KV~220KV出线。 中间变电所以交换潮流为主，在系统中起“承上起下”的重要作用。 一般汇集2~3个电源，作为长输电线路的分段，低压侧可带部分当地负荷。 地区变电所以对地区供电为主，一般高压侧额定电压为110KV~220KV。
终端变电所 一般位于输电线路的终端，接近负荷点。高压侧额定电压为35KV~110KV ， 低压侧直接向用户的变、配电所供电。 确定下图中各元件的额定电压 Y 连接的变压器（或发电机）的中性点。 我国电力系统中性点的方式主要有三种： 中性点不接地（绝缘） 中性点经消弧线圈接地 小接地电流系统 中性点直接接地 大接地电流系统 什么叫小接地电流系统？什么叫大接地电流系统？ 小接地电流系统发生单相接地故障时，各相对地电压如何变化？这时为什么可以暂时继续运行，但又不允许长期运行？ 1、 当发生单相接地时各相的对地电压 非故障相对地电压在数值上等于正常运行时的线电压，升高了 倍，相位也发生了变化。但三相之间的线电压仍对称，因此用户的三相用电设备仍能运行，这也是中性点不接地系统的最大优点。 然此时非故障相对地电压升高了 倍，很容易发生对地闪络，从而造成相间短路。故我国有关规程规定：当此种系统发生单相接地故障时，允许继续运行时间不能超过2h 。 G
牵引供电系统简介： 将电能从电力系统传送给电力机车的电力装置的总称叫电气化铁路的供电系统，又称牵引供电系统，主要由牵引变电所和接触网两大部分组成。牵引变电所将电力系统输电线路电压从110kV（或220kV）降到27.5kV，经馈电线将电能送至接触网；接触网沿铁路上空架设，电力机车升弓后便可从其取得电能，用以牵引列车。牵引变电所所在地的接触网设有分相绝缘装置，两相邻牵引变电所之间设有分区亭，接触网在此也相应设有分相绝缘装置。牵引变电所至分区亭之间的接触网（含馈电线）称供电臂。 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——回流联接——（牵引变电所）接地网组成的闭合回路，其中流通的电流称牵引电流，闭合或断开牵引供电回路会产生强烈的电弧，处理不当会造成严重的后果。通常将接触网、钢轨回路（包括大地）、馈电线和回流线统称为牵引网。 牵引供电设备的检修运行由供电段负责，牵引供电系统的运行调度则由供电调度负责。供电调度通常设在铁路局调度所。 牵引供电系统供电示意图如下所示： 二、牵引变电所、分区所、开闭所 牵引变电所：牵引变电所的任务是将电力系统三相电压降
低，同时以单相方式馈出。降低电压是由牵引变压器来实现的，将三相变为单相是通过变电所的电气接线来达到的。 牵引变压器（主变）是一种特殊电压等级的电力变压器，应满足牵引负荷变化剧烈、外部短路频繁的要求，是牵引变电所的“心脏”。我国牵引变压器采用三相、三相——二相和单相三种类型，因而牵引变电所也分为三相、三相——二相和单相三类。 随着技术水平的提高，我国干线电气化铁路已推广使用集中监视及控制的远动系统，牵引变电所将逐步实现无人值班，直接由供电调度实行遥控运行。 分区所：分区所设置在两个变电所中间，作用有三：提高供电质量、供电分段、越区供电。 ?开闭所：一般设置在大型站场附近，进线由变电所或接触网引入，由开关馈出多个供电线路向多个供电设备供电。作用是增强供电的灵活性，便于供电设备的运行及检修，便于行车组织，缩小供电事故及故障范围。 ? ? 三、接触网 接触网是沿铁路沿线架设的特殊电力线路，电力机车受电弓通过与之滑动摩擦接触而授流，取得电能。所以两者均应保持良好的工作状态。
地铁牵引供电系统运行仿真的研究 发表时间：2017-10-23T14:11:00.087Z 来源：《电力设备》2017年第17期作者：何涛李培强[导读] 摘要：介绍了地铁牵引供电系统的构成，并阐述了24脉波整流器的工作原理，并基于Matlab/Simulink仿真软件，对系统进行电气建模。所建模型包括牵引变压器、接触网、制动斩波、逆变电路等单元，控制方法采用恒压频比的V/F方法，通过列车在不同的运行状态下，列车牵引电机的转速和牵引变电站的取流的变化规律验证模型的准确性和有效性。 （福建工程学院信息科学与工程学院福建福州 350118） 摘要：介绍了地铁牵引供电系统的构成，并阐述了24脉波整流器的工作原理，并基于Matlab/Simulink仿真软件，对系统进行电气建模。所建模型包括牵引变压器、接触网、制动斩波、逆变电路等单元，控制方法采用恒压频比的V/F方法，通过列车在不同的运行状态下，列车牵引电机的转速和牵引变电站的取流的变化规律验证模型的准确性和有效性。关键词：牵引供电系统；24脉波整流；V/F控制 引言 由于地铁牵引供电系统的特殊性，输电线路以及机车运行方式多样，采取大规模的试验研究方法不仅会消耗大量的财力和物力，而且往往会受各方面因素的制约而难以实施。计算机仿真软件不仅可以降低研发的危险性和开支，还可以模拟试验无法进行的列车运行状态，为研究整个系统提供了有力的支持。 地铁牵引供电系统主要包括：牵引变电所、牵引网和电动车组，其中牵引网由馈电线、接触网、走行轨及回流线等构成。牵引变电所是地铁牵引供电系统的核心，将35KV或者10KV三相高压交流电变成1500V或者750V低压直流电。馈电线将牵引变电所的直流电送到接触网上，电动车辆通过其受电弓与接触网的直接接触而获得电能，走行轨构成牵引供电回路的一部分，回流线将轨道回流引向牵引变电所。 1.地铁牵引供电系统建模 1.1牵引变电所建模 牵引变电站的交直流变换过程是地铁牵引供电系统中的关键环节。它一般采用两台牵引变压器和四台整流器构成整流机组将外部电源接入的中压35KV或者10KV交流电转换成1500V或者750V直流电。本文以地铁牵引供电系统中的10KV等级牵引变压器为例，其连接方式是Dy11d0：将一次侧绕组接成三角形分别移相+7.5°和-7.5°，二次侧绕组分别接成星型和三角形。 目前为了提高直流电的供电质量，尽可能的减少谐波对电网的影响，地铁大多数采用等效12脉波或者24脉波整流器。每台整流变压器由两个6脉波桥式整流器以并联方式来构成12脉波桥式整流器。而24脉波整流器则由两个12脉波整流器并联组成。通过在Matlab/Simulink 环境下建立牵引变压器模型和整流器模型，采用两台整流机组并联运行构成二十四脉波整器，通过牵引变压器空载输出电压可计算整流机组输出的空载直流电压为： Ud-整流机组空载输出电压；p-整流器脉波数；U2-牵引变压器空载输出电压。空载电压波形在一个交流周期内脉动24次，每个波动的间隔为15°。整流机组输出的空载直流电压为825V，与计算所得的输出电压基本相符。 1.2接触网建模 在Matlab/Simulink仿真模型中，一般利用Pi Section Line模块来构建作为直流输电线路的接触网。本文通过改变列车受电弓与牵引变电所之间接触网的阻值来模拟列车的运行动态。 1.3地铁机车及传动系统建模 地铁机车负荷主要包括机车牵引负荷（三相交流牵引电机）、机车辅助负荷、车厢负荷三部分构成。由于机车牵引负荷占总负荷的约80%，因此本文的列车模型以牵引电机为主体，它还包括逆变电路单元、滤波单元、以及制动单元模块。 1.4基于稳态模型的恒压频比的控制策略 基于文章篇幅的限制，本文采用交流电机变频调速最基本的控制方式----恒压频比控制。为了在调速中有效利用电机，在整个调速范围内的电机的气隙磁场都应保持适当的强度。磁场过弱或者过于饱和都不能充分利用电机。三相异步电机定子绕组每相感应感应电动势的有效值为 式中Ψg为气隙磁链。由式（3）可知气隙磁链与Eg/ f1成正比，也就是说只要协调好控制电压和频率便达到控制气隙磁场的目的。本文只考虑基频以下的调速，此刻定子阻抗压降较小时可认定电压幅值Us≈Eg，因此Us/f1=常值时便可近似的认为气隙磁链不变。 2.地铁牵引供电系统仿真模型 地铁牵引变电站的站间距离一般为0.8km-3km左右，机车通过该距离所需要的时间在1min-5min。在此区间内，机车首先启动加速行驶，在达到一定速度时采用惰行方式滑行，最后采用制动方式停车进站。地铁机车在稳态运行时采用双边供电回路，因此基于之前介绍的各个模块单元，通过Matlab/Simulink搭建成电路单元并进行封装，最后组成能够模拟列车稳态运行的直流牵引供电系统。 3.仿真结果及分析 3.1 仿真结果 由于实际情况和研究重点的限制，本文在仿真中做了如下假设：
接触网的供电方式 我国电气化铁路均采用单边供电方式，即牵引变电所向接触网供电时，每一个供电臂的接触网只从一端的牵引变电所获得电能（从两边获得电能则为双边供电，可提高接触网末端网压，但由于其故障范围大、继电保护装置复杂等原因尚未有采用）。复线区段可通过分区亭将上下行接触网联接，实现“并联供电”，可适当提高末端网压。当牵引变电所发生故障时，相邻变电所通过分区亭实现“越区供电”，此时供电范围扩大，网压降低，通常应减少列车对数或牵引定数，以维持运行。 1、直接供电方式 如前所述，电气化铁路采用工频单相交流电力牵引制，单相交流负荷在接触网周围空间产生交变电磁场，从而对附近通信设施和无线电装置产生一定的电磁干扰。我国早期电气化铁路（如宝成线、阳安线）建设时，处于山区，地方通信技术不发达，铁路通信采用高屏蔽性能的同轴电缆，接触网产生的电磁干扰影响极小，不用采取特殊防护措施，因此上述单边供电方式亦称为直接供电方式（简称TR供电方式）。随着电气化铁路向平原和大城市发展，电磁干扰矛盾日显突出，于是在接触网供电方式上采取不同的防护措施，便产生不同的供电方式。目前有所谓的BT、AT和DN供电方式。从以下的介绍中可以看出这些供电方式有一个共同特点，即在接触网支柱田野侧，与接触悬挂同等高度处都挂有一条附加导线。电力牵引时，附加导线中通过
的电流与接触网中通过的牵引电流，理论上讲（或理想中）大小相等、方向相反，从而两者产生的电磁干扰相互抵消。但实际上是做不到的，所以不同的供电方式有不同的防护效果。
2、吸流变压器（BT）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。 BT供电方式原理结线图 H—回流线；T—接触网；R—钢轨； SS—牵引变电所；BT—吸流 变压器。 牵引网阻抗与机车至牵引变电所的长度不是简单的线性关系。随着机车取流位置的不同，牵引网内的电流分布可有很大不同，例如图中当机车位于供电臂内第一台BT前方时，牵引负荷未通过吸流变压器一次绕组，其二次绕组没有电流流通，因此牵引网按直接供电方式
电气化铁路供电系统 试卷1一、单项选择题（在 每小题的四个备选答案中，选出一个正确的答案，并将其代码填入题干后的括号内。每小题1分，共20分） 1．我国电气化铁道牵引变电所由国家（ ）电网供电。 （ ） A 超高压电网 B 区域电网 C 地方电网 D 高压电网 2．牵引网包括 （ ） A 馈电线、轨道和大地、回流线 B 馈电线、接触网、轨道和大地、回流线 C 馈电线、接触网、回流线 D 馈电线、接触网、电力机车、大地 3．通常把（ ）装置的完整工作系统称为电力系统。 （ ） A 发电、输电、变电、配电、用电 B 发电、输电、配电、用电 C 发电、输电、配电、 用电 D 发电、输电、用电 4．低频交流制牵引网供电电流频率有：（ ） （ ） A 50Hz 或25Hz B 30Hz 或50Hz C 2 163 Hz 或25Hz D 20Hz 或25Hz 5．单相结线牵引变电所牵引变压器的容量利用率（额定输出容量与额定容量之比值）可达( )。 （ ） A 100% B 75.6% C 50% D 25% 6．牵引变压器采用阻抗匹配平衡变压器时，阻抗匹配系数等于1时， 且副边两负荷臂电流I I αβ=&&，原边三相电流（ ） （ ） A 平衡 B 无负序电流 C 对称 D 有零序电流 7．交流牵引网对沿线通信线的静电影响由（ ）所引起。 （ ） A 牵引网电流的交变磁场的电磁感应 B 牵引网电场的静电感应 C 牵引网电场的高频感应 D 牵引电流的高次谐波 8．牵引网导线的有效电阻0r r ξ=（0r 是直流电阻；ξ是有效系数）。对于
工频和牵引网中应用的截面不太大的铝、铜等非磁性导线，有效系数ξ（ ）。 （ ） A ξ≈1 B ξ≈2 C ξ≈3 D ξ≈4 9．以下不属于减少电分相的方法有（ ）。 （ ） A 采用单相变压器 B 区段内几个变电所采用同相供电 C 复线区段内采用变电所范围内同行同相，上、下行异相 D 采用直供+回流线供电方式 10．对于简单悬挂的单线牵引网，1z 、2z 和12z 分别表示接触网—地回路， 轨道—地回路的自阻抗及两回路的互阻抗，牵引网的等值单位阻抗z （ ）。 （ ） A 2 12 21 z z z - B 12212z z z z - C 12221 z z z z - D 212 12 z z z - 11．单链形悬挂的单线牵引网比简单悬挂相比多了一条（ ）。 （ ） A 承力索 B 接触网 C 回流线 D 加强导线 12．根据国家标准《铁道干线电力牵引交流电压标准》的规定，铁道干线 电力牵引变电所牵引侧母线上的额定电压为（ ）kV 。 ( ) A 27.5 B 25 C 20 D 19 13．牵引网的电压损失等于牵引变电所牵引侧母线电压与电力机车受电弓 上电压的 ( ) A 平方差 B 算数差 C 向量差 D 平均值 14．牵引网当量阻抗Z 为 ( ) A sin cos R X ??+ B cos sin R X ??+ C sin R X ?+ D cos R X ?+ 15．对于三相结线变压器，应以（ ）向轻负荷臂供电为宜。 （ ） A 任一相 B 引前相 C 滞后相 D 以上答案都不对 16．牵引供电系统的电能损失包括（ ）。 （ ） A 电力系统电能损失，牵引网电能损失 B 电力系统电能损失，牵引变电所电能损失 C 牵引网电能损失，牵引变电所电能损失 D 牵引变电所电能损失，馈线电能损失 17．按经济截面选择接触悬挂，如果增大导线截面引起的一次投资增量，
第二篇接触网施工 第十二章接触网平面图 接触网平面布置图是接触网主要设计文件之一，是施工中应用最广的重要设计依据，认真弄懂 和记清这些图例，学会看平面布置图对于我们掌握和了解线路情况，指导施工是非常重要的。 第一节接触网图例 接触网的各种设计图是以机械制图或工程制图学为基础，加上接触网的各种特殊制图标记所组成，接触网图例： 第二节接触网平面布置图 识别接触网的平面布置图是掌握接触网施工的最基本技巧之一，除了要懂得接触网的图例及工程制图处，还要对接触网专业表示方式有一定的了解，下面分别介绍站场、区间及隧道内接触网平面布置图。 一、站场接触网平面布置图 站场接触网平面布置图实际路状态相符，其比例一般大站为1：1000，小站为1：2000。 站场接触网平面布置图上应包括： 1、全部电化股道（近期及远期）、与接触网架设有关的非电化股道。 2、股道编号及线间距、（股道编号应与运营部门编号一致）。 3、道岔编号、型号及出站道岔的中心里程（道岔编号与型号应与实际状况相符，不符的需做出说明）； 4、曲线起讫点，半径和缓和曲线长度及总长； 5、桥梁名称、中心里程、总长、孔跨式样及结构型式； 6、隧道名称、起讫里程及总长； 7、涵管、虹吸管、平交道、地道、天桥、跨线桥、架线渡槽等中心里程及高度、宽度； 8、站场的名称、中心里程、站台范围及与架设接触见解关的建筑物（如站舍、雨棚、仓库、搬道房、水鹤、起、煤台及上下挡墙等）； 9、进站信号机的位置及里程。 站场平面布置图图面上应主要内容有： 1、支柱（钢柱、钢筋混凝土柱）跨距、位置、号码及数量。 2、支柱类型及侧面限界。 3、锚段号、锚段长度及起讫杆号、下锚方式； 4、地质备件、基础及横卧板。 5、拉出值（拉出方向、拉出值大小）及导线高度； 6、支持装置及安装图号、软横跨节点； 7、设备安装及其位置（结、限界门、避雷器、隔离开关分段分相绝缘器等）； 8、附加导线的走向、位置；设备及安装图号； 9、起测点位置及校核点； 站场接触网平面布置图中的说明应包括：
示范表：北京至上海铁路电气化改造铁路工程中上海枢纽站接触网工程个别概（预）算表（08级电化一班向丽敏02号）
出师表 两汉：诸葛亮 先帝创业未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此诚危急存亡之秋也。然侍卫之臣不懈于内，忠志之士忘身于外者，盖追先帝之殊遇，欲报之于陛下也。诚宜开张圣听，以光先帝遗德，恢弘志士之气，不宜妄自菲薄，引喻失义，以塞忠谏之路也。 宫中府中，俱为一体；陟罚臧否，不宜异同。若有作奸犯科及为忠善者，宜付有司论其刑赏，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使内外异法也。 侍中、侍郎郭攸之、费祎、董允等，此皆良实，志虑忠纯，是以先帝简拔以遗陛下：愚以为宫中之事，事无大小，悉以咨之，然后施行，必能裨补阙漏，有所广益。 将军向宠，性行淑均，晓畅军事，试用于昔日，先帝称之曰能”是以众议举宠为督：愚以为营中之事，悉以咨之，必能使行阵和睦，优劣得所。 亲贤臣，远小人，此先汉所以兴隆也；亲小人，远贤臣，此后汉所以倾颓也。先帝在时，每与臣论此事，未尝不叹息痛恨于桓、灵也。侍中、尚书、长史、参军，此悉贞良死节之臣，愿陛下亲之、信之，则汉室之隆，可计日而待也壬。 臣本布衣，躬耕于南阳，苟全性命于乱世，不求闻达于诸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉屈，三顾臣于草庐之中，咨臣以当世之事，由是感激，遂许先帝以驱驰。后值倾覆，受任于败军之际，奉命于危难之间，尔来二十有一年矣。 先帝知臣谨慎，故临崩寄臣以大事也。受命以来，夙夜忧叹，恐托付不效，以伤先帝之明；故五月渡泸，深入不毛。今南方已定，兵甲已足，当奖率三军, 北定中原，庶竭驽钝，攘除奸
凶，兴复汉室，还于旧都。此臣所以报先帝而忠陛下之职分也。至于斟酌损益，进尽忠言，则攸之、祎、允之任也。 愿陛下托臣以讨贼兴复之效，不效，则治臣之罪，以告先帝之灵。若无兴德之言，则责攸之、祎、允等之慢，以彰其咎；陛下亦宜自谋，以咨诹善道，察纳雅言，深追先帝遗诏。臣不胜受恩感激。 今当远离，临表涕零，不知所言。
地铁直流牵引供电系统 地铁直流牵引供电系统GB 10411--89 1 主题内容与适用范围 1.1 主题内容 本标准规定了地铁直流牵引供电系统中供电制式、牵引电压等级、变电所及接触网德各项性能指标和设备运行指标等。 1.2 本标准适用于城市地铁德直流牵引供电系统。 2 引用标准 GB 5951 城市无轨电车供电系统 GBJ 54 低压配电装置及线路设计规范 GBJ 62 工业与民用电力装置德继电保护和自动装置设计规范 GBJ 64 工业与民用电力装置德电压保护设计规范 3 术语 3.1 供电、馈电 在城市地铁牵引供电系统中，通常将交、直流配电系统称为供电，仅直流配电称为馈电。 3.2 系统最高电压 指系统正常运行时，在任何时间内，系统中任何一点上出现德最低电压。不包括系统德暂时状态和异常电压。 3.3 系统最低电压 指系统正常运行时，在任何时间内，系统中任何一点上出现德最低电压。不包括系统德暂时状态和异常电压。 3.4 设备最高电压 指系统正常运行时，设备所承受德最高运行电压。 3.5 供电制式 指系统中采用的电流制、馈电方式及电压等级等。 3.6 牵引变电所 供给地铁一定区段内直流牵引电能的变电所。 3.7 整流机组 整流器与牵引变压器组合在一起的电流变换设备。 3.8 整流机组负荷等级 根据负荷曲线的性质特征所划分的整流机过载能力等级。 3.9 接触网最小短路电流 在最小运行方式下，接触网中离馈入点最远端发生正负极间短路的电流。 3.10 接触网最大短路电流 在最大运行方式下，接触网馈入点处发生正负极间短路时的电流。 3.11 未端电压 接触网中离馈入点最远端的电压。 3.12 馈线 从牵引变电所向接触网输送直流电的馈电线。 3.13 双边馈电 一个馈电区间由相邻牵引变电所各经一路馈线同时馈电。
牵引供电系统简介 （丁为民） 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： AC110 kV或AC220kV ，城市轨道交通：中心变电所AC220kV 或AC110kV →AC35 kV 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 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，单方向相反，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 ）。 （2） BT 供电方式 BT （Boost Transformer）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
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
直流牵引供电系统仿真计算 专业：电气工程及其自动化学号：20080210010526 学生姓名：陆学文指导教师：陈剑云 摘要 在城市轨道交通蓬勃发展的今天，人们对城市轨道交通的安全与稳定提出了更高的要求。直流牵引供电系统是城市轨道交通的重要组成部分，供电的安全与可靠是城市轨道交通系统正常运行的保证。城市轨道交通短路故障的分析计算与仿真是提高牵引供电系统安全运行能力及相关保护与控制技术的基础。 首先，本文对牵引变电所、牵引网、直流保护系统这三大部分的组成与结构进行了分析；根据城市轨道交通的特点对牵引变压器和牵引网的参数进行了分析计算，并建立了单边供电和双边供电方式下的等效电路模型，给出了不同供电方式下的稳态电流计算公式和计算实例。 其次，本文对不同短路故障作了仿真分析。本文利用Matlab/Simulink工具对当前城市轨道交通直流供电系统广泛采用的12脉波、24脉波直流供电系统进行建模与仿真，通过仿真分析比较了12/24脉整流机组在空载、负载时候的谐波含量，24脉波整流机组比12脉波整流机组呈现出更好抑制11、13次谐波的性能。在所建立模型的基础上，对采用DC1500V接触线供电的地铁线路进行了不同点发生短路故障的仿真与分析。由于当线路发生短路故障时不是一座变电所供给短电流，而是由全线相连的变电所供给短路电流。为更精确反应短路电流状况，本文建立了考虑四座变电所供电的双边供电模型，并对不同点短路故障进行仿真分析，得出了近端短路与远端短路时的短路电流变化规律。参数计算、建模等的精确程度，都会对仿真得出的短路电流的上升率和幅值产生很大的影响。为更好的掌握短路电流的变化状况，文章仿真了直流侧参数对短路电流的影响，为直流保护整定值的调整提供理论依据。 最后文章结合地铁的实际运行情况，对采用直线牵引电机的地铁机车启动的暂态电流和电机冲击电流加以仿真分析，结合给出的大电流脱扣保护与di/dt+△I保护这两种主保护的整定原则，对大电流脱扣保护与di/dt+△I保护参数予以整定计算，并对部分保护的配合使用作了分析。 关键词：直流供电系统；地铁；24脉波整流；短路故障仿真；直流保护；电流上升率；电流增量
地铁和电气化铁路的牵引供电系统有很大区别下面就通过对电气化铁道与城轨交通供电方式比较分析来进一步说明两者供电方式的异同。以帮助人们进一步了解。 1铁路牵引供电系统的供电方式 1.1 直接供电方式 电气化铁路采用工频单相交流电力牵引制，单相交流负荷在接触网周围空间产生交变电磁场，从而对附近通信设施和无线电装置产生一定的电磁干扰。我国早期电气化铁路（如宝成线、阳安线）建设时，处于山区，地方通信技术不发达，铁路通信采用高屏蔽性能的同轴电缆，接触网产生的电磁干扰影响极小，不用采取特殊防护措施，因此上述单边供电方式亦称为直接供电方式（简称TR供电方式）。随着电气化铁路向平原和大城市发展，电磁干扰矛盾日显突出，于是在接触网供电方式上采取不同的防护措施，便产生不同的供电方式。目前有所谓的BT、AT和DN供电方式。从以下的介绍中可以看出这些供电方式有一个共同特点，即在接触网支柱田野侧，与接触悬挂同等高度处都挂有一条附加导线。电力牵引时，附加导线中通过的电流与接触网中通过的牵引电流，理论上讲（或理想中）大小相等、方向相反，从而两者产生的电磁干扰相互抵消。但实际上是做不到的，所以不同的供电方式有不同的防护效果。如图所示； 直接供电方式 1.2 吸流变压器（BT）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。如图所示 吸流变压器（BT）供电方式
牵引供电系统 牵引供电是指拖动车辆运输所需电能的供电形式。例如城市电车、城市地下铁道、工厂矿山的电力交通运输供电等，都可称为牵引供电。电气化铁道供电，因其用电量大、分布广，因而形成相对独立于电力系统的电气化铁道牵引供电系统。 一、牵引供电系统的电流制 工频单相27.5KV交流牵引供电系统主要由牵引变电所和牵引网两部分组成。其主要作用是从电力系统取得电能，并送给沿铁路线运行的电力机车。牵引供电系统的构成可用图1一2所示的示意图说明。 （一）一次供电网络 一次供电网络是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。输电线路一般分为两路，电压为110 kV。近年来，也有采用220 kV 的，相比之下，后者电源的可靠性和稳定性等技术指标相对较高。 上述高压输电线路虽然专门用于牵引供电，但由国家电力部门修建并管理，并以牵引变电所的110 kV进线门形架为分界点。 （二）牵引变电所 牵引变电所的作用是降压，并将三相电源转换成两个单相电源，然后通过
馈电线分别供电给牵引变电所两侧的接触网。 （三）牵引网 牵引网是由馈电线、接触网、钢轨、回流线组成的双导线供电系统。 馈电线是连接牵引变电所母线和接触网的架空铝绞线。馈电线除直接送电给接触网外，还要送电给附近车站，机务折返段，开闭所等，所以馈电线的数目较多，距离也可能较长。 流过电力机车的负荷电流经钢轨和回流线回到牵引变电所回流箱。由于钢轨对地并非绝缘，所以部分电流沿大地流回到牵引变电所，形成地中电流。 （四）分区亭 为了增加供电的灵活性，提高运行的可靠性，在两个相邻牵引变电所供电的接触网区段通常加设分区亭，分区亭的作用是： (1)可以使相邻两供电区段实行并联供电或分开供电，也可使复线区段的上、下行实行并联或分开供电。 (2）相邻牵引变电所发生故障而不能继续供电时，可以闭合分区亭内的断路器由非故障牵引变电所实行越区供电。 （五）开闭所 电气化铁道的枢钮站场（如编组站、客站、机车整备线等），均由接触网供电。为了提高供电的可靠性和灵活性，通常将其分组并独立供电，为此就需要增设开闭所，如果是复线电气化铁道区段，通过开闭所的断路器还可将上行和下行接触网并联起来，此时的开闭所还兼有分区亭的作用。 三、牵引变电所的一次供电方式 牵引变电所的一次供电方式又称一次侧供电方式或外部供电方式。因为电气化铁道牵引供电属于一级负荷，中断供电将会造成重大经济损失和严重的社会影响。因此对一次供电的可靠性要求很高。通常要求每个牵引变电所必须有两个独立电源供电，或者由两路非同杆架设的输电线路供电，其中每路输电线应能承担牵引变电所的全部负荷。两路电源互为备用或一主一备，即一路可长期供电，另一路由于某种原因只能作为短期备用。当供电电源故障时，备用电源应能立即投人。 根据供电系统的分布状况，发电厂和地区变电所的位置以及容量等因素，