第1章 电力牵引供电系统
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接触网—一种悬挂在电气化铁路上方，并和
铁路钢轨保持一定高度的输电网 保证电能输送给电力机车
变压器：单相：I/I ; V/V
三相: YN,d11 （Y/ —11）; 三相—两相（平衡变压器）: Scott； YN/ V
钢轨—导轨、导流 回流线—连接钢轨和牵引变电所的导线
把钢轨及大地中的回流导入牵引变电所
-
+
+
-
7
(A)
(B) (C)
*
（1）当只有Ib流通时， bc绕组中的电流 2 为 3 Ib ，而ca与ab绕组 Ib 电流为 1 3
* *
(A)
(B) (C)
*
（3）同时流通时，各绕 组电流应叠加处理。
Ia
(a) 1
3 2* 1* Ia Ib 3 3
Ia
*
1* Ib 3
(b)
（2）当只有Ia流通时， ca绕组中的电流 2 为 3 Ia ，而ca与ab绕组 * * Ib 电流为 1 Ia
AT
post
不改变电压大小的开关站 设在车站、货场附近。 作用： 提高供电可靠性、灵活性 减少变电所复杂性
AT:
AT w1 w2 T R F
W1=W2 , 2-3 MVA,间距 8-12 km
§1-4 直流牵引供电系统
Ⓘ 基本结构
输电线路 发 电 厂 升压 变压器 主降压变电站 升压 变压器 发 电 厂
宝成铁路宝凤（宝鸡—凤州）
3. 牵引供电系统的构成方式
(1)牵引供电系统向电力机车供电的方式 • 直接供电方式(DF) Direct feeding； • 带回流线的直接供电方式(DN)； • 自耦变压器供电方式(AT) Auto-Transformer； • 吸流变压器供电方式(BT) Booster-Transformer。 (2)牵引变电所主变压器的主结线型式 • YN,d11三相接线—我国应用于DF和BT方式； • 单相V,V接线— 我国已广泛应用； • 斯科特(Scott)—日本广泛应用于AT方式； • V/X接线— 我国推广应用在350等高速铁路中。
二、三相YN,d11接线牵引变电所
目前在三相牵引变电所中大多采用的是110KV油浸风冷式 变压器，该牵引变压器的接线采用YN,d11标准联结组。 1.原理电路图及展开图 a. 原理电路图
（）内符号表示端子号， 大写为原边，小写为次边 其中绕组(ax)，(cz)为负荷相绕组； 绕组(by)为自由相绕组
§1-6 电力系统与电气化铁道供电系统
4、电力牵引供电系统主要内容
(一)电力系统及牵引供电系统概述 (二)牵引变电所主变压器的结线方式 (三)供电方式和供电回路 (四)牵引网对通信线路的影响
一、构成 1.电力系统—是一个包括发电厂、输电(线)、变电、配 电、用电装置的完整工作系统。
发电厂 输电线路 L 发 G 电 机 升压 TM 变压器 降压 TM 变压器 专用高压输电线路 110kV 牵引变电所 馈 线 接触网 27.5kV (牵引)供电系统 电 气 化 铁 道 供 电 系 统 配电系统 用户
6
b. 展开图 为分析的直观与方便， 更常见使用YN,d11接线 牵引变压器的展开图。 画展开图有如下约定： (1)为施工和运行安全起见， 统一规定次边绕组的(c)端子接钢轨和地； (2)原、次边对应绕组相互平行； (3)原、次边每相绕组的同名端放在同一侧； 由此，先画次边，后画原边，可作出展开图。 (4)画成“ ， ”形式
电力系统(发电厂)
输电线 牵引变电所 馈电线 接触网 电力机车
电力 铁路
回流线 钢轨、地
回流线 钢轨
② 各部分作用 交流牵引变电所—把电力系统供应的电能变换成
适合电力机车牵引要求的电能。 馈电线—连接牵引变电所和接触网的导线
③ 交流牵引变电所简介 作用： 把三相电压（110或220kV）
变换成单相27.5kV
回 流 线
钢轨
5
•牵引变电所:把电力系统供应的电能变换成适合电 力机车牵引要求的电能。 •馈电线:连接牵引变电所和接触网的导线。它将牵 引变电所变换后的电能送到接触网。 •接触网: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 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。 •轨道:在非电牵引情形下只作为列车的导轨。在电 力牵引时，轨道除仍具有导轨功能外，还需要完成 导通回流的任务。因此，电力牵引的轨道，需要具 有良好的导电性能。
升 压
输电线路
降
压
变压器
变压器
动力系统 Dynamic System 电力系统和“动力部分”的总和
负荷
L B 配电系统
动力部分：火电站的锅炉、汽轮机；水电站的 水库、水轮机；热电站的热力网等。
电力网络（电力网、电网） Power Network 指电力系统中除发电机和用电设备外的一部分。 地区电力网 区域电力网 35 kV 及以下 110 ~ 220 kV 输电系统 ——在电力网中升压变压器和输电线路部分 配电系统 ——在电力网中降压变压器和配电线路部分
Ib 1 Ib 3 2 Ib 3
(A)
(B)
(C)
*
如设变压器变比为k, 则两 侧绕组的匝数比k’=k/ 3 可以建立一次侧三相电流与 牵引侧馈线电流的变换关系 式为： * *
输电系统 系统直属发电厂
输电系统 系统直属发电厂
配电系统 地区发电厂 用户 电力系统1
配电系统 地区发电厂 用户 电力系统2
一次系统——生产、输送、分配、使用（强电） 二次系统——测量、控制、信号、保护、操作（弱电）
电力牵引系统组成原理图
G
§1-3 交流牵引供电系统
Ⓘ 基本结构
G
电力系统(发电厂） 输电线 牵引变电所 馈电线 电力牵引系统 接触网 电力机车
2
④ 接触网简介
架空式
⑤ 其它供变电设施
分区所、开闭所、自耦变压器站
分区所
Section
post
设在两牵引变电所中间，增加供电灵活性、可靠性 变电所1
分区所
变电所2
T 接触网 R 钢轨
作用： 分相；越区供电；缩小事故范围
开闭所
Subfeeder switching post
自耦变压站（AT所）
AT供电方式时采用
简单讲就是： 对于原边：电压U首端为正尾端为负；电流I首端流入，尾端流出。 对于次边：电压U首端为正尾端为负；电流I首端流出，尾端流入。
就某一YN,d11接线牵引变电所而言，规格化定向还应 注意以下两条： (1)原边绕组电压与实际进线电压相别一致； (2)次边绕组按同名端与原边绕组电压一致； 通常，完成电压定向后(先原边，后次边)，先标次边 电流，再标原边电流。 这种方法不仅方便于单个变电所的电气分析，也方便 多个变电所的相量图和相量分析。 下标确定原则： (1)电流、电压相量的下标表示其实际相别，与绕组端子号 无关。 (2)臂负荷的电压相别与其对应的工作绕组相别一致。
低频单相交流制:( 16 交流制
2 Hz , 25 Hz 3
)目前已不采用。
工频单相交流制:主要用于大运量、重载的铁路运 输，额定电压为25kV，广泛采用。
2. 发展概况 国外: • 1881年 巴黎 有轨电车 • 1895年 美国 直流制电车 600V • 1897年 德国 电气化铁路 我国： •1961年 宝凤线 (宝鸡—凤州) 第一条电气化 铁路, 8.15试运行，1975正式投运。 •1969年，北京地铁，第一条地铁线路。
或者表示为：
G
电力系统(发电厂） 输电线
电力 地铁
主（降压）变电站
直流牵引变电所 馈电线 接触网 电动车辆 走行轨
直流牵引变电所
馈线 回 流 线
接触网
回流线
走行轨道
3
② 各部分功能 主（降压）变电站(所)： 指将110或220kV交流电源转换为35或10kV交 流电并向直流牵引变电所供电的变电站 直流牵引变电所： 指将35kV交流电源转换为1500或750V直流电 并向接触网系统供电的变电所
指将35或10kV交流电源转换为0.4kV交流电 并向车站及区间动力照明负荷供电的变电所 指在车站规模较大的情况下，在车站另一 端靠近负荷区增设一间降压室（包括动力变压 器和0.4kV开关柜）
牵引降压混合变电所：
指牵引变电所与降压变电所合建的变电所
4Leabharlann §1-5 我国电气化铁路发展概况
1. 电流制与额定电压 根据电流形式： 直流制:主要用于城市轨道交通，额定电压有1500V和750V。
(C) * (b)
(B)
(A)
(a)
(c)
*
图1
图2
如约定次边绕组的(a)端子放在图左边，(b)端子放在 图右边，则得展开图(图1),反之则得展开图(图2)
2.电压、电流相量的规格化定向 在牵引供电系统分析中，对所有牵引变压器均采用规格化 定向。 规格化定向的具体含义： (1)原边绕组电压、电流采用电动机惯例定向，即牵引变压器从 电力系统吸收电能。 (2)次边绕组电压、电流采用发电机惯例定向，即牵引变压器是 次边负荷的电源。 (3)负荷吸收正功率。
第一章
电力牵引供电系统
§1-1 电力系统术语
电力系统 Power System
参考教材
要求：掌握
曹建猷 主编， 电气化铁道供电系统， 中国铁道出版社
生产、输送、分配、消费电能的发电机、 变压器、电力线路、各种用电设备联系在 一起组成的统一体。
华东交通大学 电气与电子工程学院
屈志坚
电力系统示意图：
发电机 G ～ F 发电厂 B
超高压远距离输电网 330 kV 及以上
1
联合电力系统 （互联系统、大型电力系统）
