高速铁路牵引供电方式

第二章高速铁路牵引供电系统供电方式第一节牵引供电系统供电方式交流牵引供电系统可采用的供电方式主要有4种：直接供电方式，BT（吸流变压器）供电方式，AT（自耦变压器）供电方式和CC（同轴电缆）供电方式。

交流电气化铁道对邻近通信线路的干扰主要是由接触网与地回路对通信线的不对称引起的。

如果能实现由对称回路向电力机车供电，就可以大大减轻对通信回路的干扰。

采用BT、AT、CC等供电方式就是为了提高供电回路的对称性，其中CC供电方式效率最高，但投资过大。

目前，电气化铁路对采用BT、AT供电方式。

下面逐一介绍。

一、直接供电方式这是一种最简单的供电方式。

在线路上，机车供电由接触网（1）和轨（2）-地直接构成回路，对通信干扰不加特殊防护措施，如图2-1所示。

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30—40km。

电气化铁路的单项负荷电流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。

它一般用在铁路沿线无架空通信线路或通信线路已改用地下屏蔽电缆区段，必要时也将通信线迁到更远处。

图2-1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2—2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。

这种供电方式可在对通信线路防干扰要求不高的区段采用，能进一步降低牵引网阻抗，供电性能要好一些，但造价稍高。

目前我国京广线、石太线均采用此种供电方式。

图2—2二、BT供电方式BT供电方式是在牵引网中架设有吸流变压器—回流线装臵的一种供电方式，目前在我国电气化铁路中应用较广。

吸流变压器的变比是1：1.它的一次绕组串接在接触网中（1）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2—3所示。

高铁供电原理
高铁供电原理是指高速铁路的电力供应方式。

高铁列车的电力供应主要分为两种方式：集电弓供电和无线供电。

一种常见的高铁供电方式是通过集电弓供电。

集电弓是一种安装在列车车顶上的装置，用于从高架电源线上接收电能。

高架电源线通常安装在高速铁路轨道两侧或中间，并由供电站提供电能。

当高铁列车行驶过程中，集电弓与电力线建立接触，通过导电链路将电能传输到列车的牵引系统中。

在牵引系统中，电能会被转换为机械能，用于驱动列车行驶。

另一种高铁供电方式是通过无线供电。

无线供电使用电磁感应原理，通过铁路轨道上的线圈和列车底盘上的感应线圈之间的电磁感应作用来进行能量传输。

供电线圈通常安装在地面或轨道上，而感应线圈则安装在列车的底盘上。

当列车经过供电线圈时，线圈中的电流会产生磁场，进而感应到感应线圈中，从而实现电能的传输。

无线供电在实现高铁列车供电过程中，避免了集电弓的使用，减少了空气阻力和噪音等问题。

不同供电方式的选择会受到多种因素的影响，包括高速铁路的设计要求、运行环境、经济成本等。

无论是通过集电弓还是无线供电，高铁供电系统的设计和建设都需要保证可靠性、安全性和高效性，以满足高铁列车的驱动和运行需求。

浅谈高速铁路牵引供电技术杨磊摘要：本文简要结合高速铁路的供电系统的特点及要求，介绍了高速牵引供电系统关键技术、牵引供变电子系统、接触网子系统在运营维护方面需要改进和完善的技术以及牵引供电系统供电方式等方面技术。

关键字：高速铁路牵引供电技术0概述近年来，我国铁路在学习、消化、吸收世界高速铁路先进成熟技术的基础上，系统总结了多年来中国客运专线工程技术、科研试验成果，针对高速铁路的关键技术问题，又进一步开展了研究、试验、验证等的自主创新和各系统集成研究攻关。

牵引供电系统采用国内外先进的牵引供电技术，进行系统集成后，全面实现设计速度350km/h牵引供电系统的国产化，形成统一的客专技术标准体系，构建具有自主知识产权的客专牵引供电系统技术平台。

下面就高速铁路供电技术的几个方面进行简单介绍。

1高速铁路的供电系统的特点及要求⑴高速列车单台车的牵引电流及馈线电流很大，因此要求牵引供电系统有较强的供电能力。

⑵列车速度快，通过供电臂的时间短，供电臂中列车数量少，馈线电流波动大。

⑶高速铁路采用交-直-交机车功率因数高谐波含量低。

⑷列车具有再生制动功能。

⑸弓网关系成为高速成败的关键。

⑹动态特性成为决定因素。

⑺满足高速运行的弓网关系。

⑻满足可靠稳定的供电要求。

⑼满足免维护、少检修、低于自然环境侵害的要求。

⑽动车组自动过分相。

⑾供电能力适应高速度、高密度。

⑿具有综合一体化远程监控能力。

2高速牵引供电系统关键技术2.1.弓网关系与检测技术弓网关系是决定受流质量的主要因素。

应通过理论与实验研究，确定最佳的悬挂形式、零件材质，确定以硬点和压力为主要检测对象的接触网受流状态评价标准体系。

2.2.自动过分相技术牵引供电系统电分相环节是制约列车运行速度的瓶颈之一。

自动过电分相主要分为三大类：地面开关自动切换；柱上断电方案；车载自动断电过分相三类。

三种自动过电分相比较：⑴地面开关自动切换型性能指标最高，没有供电死区，速度损失最小，与线路条件无关，是未来最有发展前途的技术方案。

电气化铁道牵引供电装置,又称为牵引供电系统,其系统本身没有发电设备,而就是从电力系统取得电能。

目前我国一般由11０kＶ以上得高压电力系统向牵引变电所供电。

目前牵引供电系统得供电方式有直接供电方式、BT供电方式、AＴ供电方式、同轴电缆与直供加回流线供电方式四种,京沪、沪杭、浙赣都就是采用得直供加回流线方式。

一、直接供电方式直接供电方式(T—Ｒ供电)就是指牵引变电所通过接触网直接向电力机车供电,及回流经钢轨及大地直接返回牵引变电所得供电方式。

这种供电方式得电路构成及结构简单,设备少,施工及运营维修都较方便,因此造价也低。

但由于接触网在空中产生得强大磁场得不到平衡,对邻近得广播、通信干扰较大,所以一般不采用。

我国现在多采用加回流线得直接供电方式。

二、BT供电方式所谓BＴ供电方式就就是在牵引供电系统中加装吸流变压器(约3~4km 安装一台)与回流线得供电方式。

这种供电方式由于在接触网同高度得外侧增设了一条回流线,回流线上得电流与接触网上得电流方向相反,这样大大减轻了接触网对邻近通信线路得干扰、BT供电得电路就是由牵引变电所、接触悬挂、回流线、轨道以及吸上线等组成。

由图可知,牵引变电所作为电源向接触网供电;电力机车(EL)运行于接触网与轨道之间;吸流变压器得原边串接在接触网中,副边串接在回流线中。

吸流变压器就是变比为1:1得特殊变压器、它使流过原、副边线圈得电流相等,即接触网上得电流与回流线上得电流相等。

因此可以说就是吸流变压器把经钢轨、大地回路返回变电所得电流吸引到回流线上,经回流线返回牵引变电所。

这样,回流线上得电流与接触网上得电流大小基本相等,方向却相反,故能抵消接触网产生得电磁场,从而起到防干扰作用。

以上就是从理论上分析得理想情况,但实际上由于吸流变压器线圈中总需要励磁电流,所以经回流线得电流总小于接触网上得电流,因此不能完全抵消接触网对通信线路得电磁感应影响。

另外,当机车位于吸流变压器附近时回流还就是从轨道中流过一段距离,至吸上线处才流向回流线,则该段回流线上得电流会小于接触网上得电流,这种情况称为“半段效应”。

高速铁路牵引供电系统
牵引供电系统的构成
•主要包括：牵引变电所和接触网两局部。

•牵引变电所：是电气化铁路供电系统的心脏，要求其有高度的可靠性。

把电力系统供给的电能变换成适合电力机车牵引要求的电能。

•接触网：是牵引供电系统的主动脉。

是一种悬挂在轨道上方，沿轨道敷设的，和铁路轨顶保持一定距离的输电网。

通过电动车组的受电弓和接触网的滑动接触，牵引电能就由接触网进入电动车组，从而驱动牵引电动机使列车运行。

•牵引变电所
牵引供电方式
•电气化铁路有5种供电方式：
•1、直接供电方式〔TR供电方式〕
•2、带回流线的直接供电方式〔 DN供电方式〕
•3、AT供电方式〔Auto-Transformer，自耦变压器〕•4、BT供电方式Booster-Transformer，吸流变压器〕•5、CC供电方式〔 Coaial Cable，同轴电力电缆〕
1、直接供电方式
特点：投资小，牵引网阻抗小，能耗较低；对通信线路感应干扰大。

法国、英国、前苏联广泛使用。

2、带回流线的直接供电方式
特点：利用接触网与回流线间的互感作用，使钢轨中的电流尽可能由回流线留回牵引变电所，由此局部抵消接触网对邻近通信线路的干扰。

3、AT〔自耦变压器〕供电方式
特点：回流线为正馈线T，供电电压为，间隔约10m加自耦变压器。

优点：供电电压成倍提高，牵引网阻抗小，供电能力大，供电距离长，网上电压损失和电能损失小；抑制通信干扰效果好。

缺点：投资大，电流分布复杂，保护算法难度大。

目前高速铁路牵引供电方式的首选。

自耦变压器供电电流。

动力与电气工程37科技资讯 S CI EN CE & T EC HNO LO GY I NF OR MA TI ON 近年来,铁路特别是高铁在我国取得了飞速的发展,目前我国已投运高速铁路以达到11132km,但是对牵引供电性能的要求也越来越高,因此牵引供电方式的选择在每条线路设计的过程中都需要慎重考虑,因此本文针对牵引网的结构的不同,从减少牵引网对邻近通信线路的干扰,降低牵引网的电压损失和电能损失,提高电气化铁路效益的角度出发,对目前国内外牵引供电系统的供电方式进行对比总结。

目前单相工频25kV牵引网供电方式主要有直接供电方式(TR)、带回流线的直接供电方式(TRNF)、BT(吸流变压器)供电方式、AT(自耦变压器)供电方式和CC供电方式[1],每一种供电方式各有其优越性和不足之处,本文主要中各种供电方式的工作原理,优缺点以及主要应用场合进行分析。

1 直接供电方式直接供电方式是在牵引网中不加特殊防护措施的一种供电方式。

电气化铁路最早大都采用这种供电方式,如图1所示。

这种供电方式结构最为简单,投资最省,牵引网阻抗较小,能耗也较低。

直接供电方式的供电距离在单线区段一般为30km左右。

电气化铁路是单相负荷,机车由接触网取得的电流经钢轨流回至变电所。

由于钢轨和大地不是绝缘的,一部分回流电流经钢轨流入大地,因此对通信线路产生电磁感应影响较大,这是这种供电方式的缺点。

直接供电方式一般在铁路沿线无架空通信线路或通信线路已改用地下屏蔽电缆的区段采用[2]。

2 带回流线的直接供电方式为了克服直接供电方式的缺点,在接触线平行位置增加金属回流线,并隔一定距离设置连接导线将回流线与钢轨并联,这种供电方式就是带回流线的直接供电方式, 如图2所示。

带回流线的直接供电方式,牵引电流大部分通过钢轨和大地流回牵引变电所,一小部分通过回流线流回牵引变电所。

因接触网中的电流和回流线中的电流方向相反,且接触线和回流线距离较近,两者形成的磁场相互抵消。

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。