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接触网原理
接触网是电气化铁路供电系统的一部分，是铁路电气化牵引系统中的重要组成
部分。
它通过接触网与列车上的受电弓之间的接触，将电能传输到列车上，从而实现列车的牵引和供电。
接触网原理主要包括接触网的构成、工作原理和相关设备等内容。
首先，接触网由接触线、支柱、横梁、绝缘子等部分组成。
接触线是接触网中
的主要部分，它负责传输电能，支柱和横梁则起到支撑和固定接触线的作用，而绝缘子则用于隔离接触线与支柱、横梁之间的电气连接。
其次，接触网的工作原理是利用列车上的受电弓与接触网之间的接触来实现电
能的传输。
当列车行驶时，受电弓与接触网之间形成一定的接触压力，从而使接触线上的电能传输到列车上，为列车提供牵引和供电。
在列车行驶过程中，接触网会根据列车的运行速度和位置进行自动调节，以保证列车始终能够获取到足够的电能。
除了以上的基本原理外，接触网还涉及到一些相关设备，如接触网检测系统、
接触网维护设备等。
接触网检测系统用于监测接触网的工作状态，及时发现和排除故障，确保接触网的正常运行。
而接触网维护设备则用于对接触网进行定期的检修和维护，保证接触网的安全和可靠性。
总的来说，接触网作为电气化铁路供电系统的重要组成部分，其原理和工作机
制对于铁路运输的安全和高效至关重要。
只有深入理解接触网的构成和工作原理，才能更好地保障铁路运输的正常运行，为乘客提供更加便利和舒适的出行体验。
因此，加强对接触网原理的学习和研究，对于提高铁路运输的安全性和效率性具有重要的意义。
电气化铁路科技名词定义中文名称：电气化铁路英文名称：electric railway定义：地区与地区间或城市间采用电力牵引的铁路。
不包括以轨道为导向、以电力为牵引能源的城市轨道交通或工况企业内部运输线路。
应用学科：电力（一级学科）；配电与用电（二级学科）本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布求助编辑百科名片电气化铁路，亦称电化铁路，是由电力机车或动车组这两种铁路列车（即通称的火车）为主，所行走的铁路。
电气化铁路的牵引动力是电力机车，机车本身不带能源，所需能源由电力牵引供电系统提供。
牵引供电系统主要是指牵引变电所和接触网两大部分。
变电所设在铁道附近，它将从发电厂经高压输电线送来的电流，送到铁路上空的接触网上。
接触网是向电力机车直接输送电能的设备。
目录电气化铁路简介组成分类轨道供电高架电缆供电直流供电低频交流电工频交流电多种系统供电发展简介直流供电时期交流供电时期优点动力模拟导线我国电气化铁路发展第一条电气化铁路电气化铁路建设发展意义电气化铁路简介组成分类轨道供电高架电缆供电直流供电低频交流电工频交流电多种系统供电发展简介直流供电时期交流供电时期优点动力模拟导线我国电气化铁路发展第一条电气化铁路电气化铁路建设发展意义展开高速电气化铁路编辑本段电气化铁路简介电气化铁路（electric railway）电气化铁路的牵引动力是电力机车，机车本身不带能源，所需能源由电力牵引供电系统提供。
电气化铁路，亦称电化铁路，是由电力机车或动车组这两种铁路列车（即通称的火车）为主，所行走的铁路。
组成牵引供电系统主要是指牵引变电所和接触网两大部分。
变电所设在铁道附近，它将从发电厂经高压输电线送来的电流，送到铁路上空的接触网上。
接触网是向电力机车直接输送电能的设备。
沿着铁路线的两旁，架设着一排支柱，上面悬挂着金属线，即为接触网，它也可以被看作是电气化铁路的动脉。
电力机车利用车顶的受电弓从接触网获得电能，牵引列车运行。
牵引供电制式按接触网的电流制有直流制和交流制两种。
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运行,到达BT处后,吸流变压器一次绕组有牵引电流流过,牵引回流被迫由钢轨逆行至远离电源侧的吸上线进入回流线,再经吸流变压器二次绕组返回牵引变电所,使牵引网阻抗大增;图的曲线是机车由牵引变电所出发在不同位置时的牵引网总阻抗;图中曲线是供电方式长回路牵引网阻抗,即牵引负荷全程流经接触网和回流线时的阻抗,相当于机车位于吸上线处的牵引网阻抗;牵引网阻抗通常较直接供电方式大;BT供电方式牵引网阻抗图1—直接供电方式牵引网阻抗；2—BT供电方式长回路牵引网阻抗；3—列车由牵引母线侧运行至末端牵引网阻抗变化;3、自耦变压器AT供电方式采用AT供电方式时,牵引变电所主变输出电压为55kV,经AT自耦变压器,变比2:1向接触网供电,一端接接触网,另一端接正馈线简称AF线,亦架在田野侧,与接触悬挂等高,其中点抽头则与钢轨相连;AF线的作用同BT供电方式中的NF线一样,起到防干扰功能,但效果较前者为好;此外,在AF线下方还架有一条保护PW线,当接触网绝缘破坏时起到保护跳闸作用,同时亦兼有防干扰及防雷效果;显然,AT供电方式接触网结构也比较复杂,田野侧挂有两组附加导线,AF线电压与接触网电压相等,PW线也有一定电位约几百伏,增加故障几率;当接触网发生故障,尤其是断杆事故时,更是麻烦,抢修恢复困难,对运输干扰极大;但由于牵引变电所馈出电压高,所间距可增加一倍,并可适当提高末端网压,在电力系统网络比较薄弱的地区有其优越性;4、直供+回流DN供电方式这种供电方式实际上就是带回流线的直接供电方式,NF线每隔一定距离与钢轨相连,既起到防干扰作用,又兼有PW线特性;由于没有吸流变压器,改善了网压,接触网结构简单可靠;近年来得到广泛应用;综上所述,早期电气化铁路均采用直接供电方式,为避免和减少对外部环境的电磁干扰,研发了BT、AT和DN供电方式,就防护效果来看,AT方式优于BT和DN方式,就接触网的结构性能来讲,DN方式最为简单可靠;随着通信技术的快速发展,光缆的普遍应用,通信设施及无线电装置自身的防干扰性能大为增强,考虑到接触网的运行可靠性对电气化铁路的安全运行至关重要,所以通常认为,一般情况下DN供电方式为首选,在电力系统比较薄弱的地区,经过经济技术比较,可采用AT供电方式,BT供电方式则尽量少采用或不采用;本人认为,这是近三十年来我国电气化铁路供电方式发展和应用的实践过程中总结出来的普遍看法,同样也要接受今后的实践检验,不断总结提高;AT供电方式的优缺点优点：它无需提高牵引网的绝缘强度即可将供电电压提高一倍;在相同的牵引负荷条件下,接触悬挂和正馈线中的电流大致可减少一半;AT供电方式牵引网单位阻抗约为BT供电方式牵引网单位阻抗的1/4左右;从而提高了牵引网的供电能力,大大减小了牵引网的电压损失和电能损失;牵引变电所的间距可增大到90-100KM,不但变电所需要数量可以减少,而且相应的外部高压输电线数量也可以减少,还有利于选择既便利运营管理又缩短外部高压输电线长度的变电所位置;由于AT供电方式无需在AT处将接触悬挂进行电分段,故当牵引重载列车运行的高速度、大电流电力机车通过AT处时,受电弓上不会发生强烈拉弧,能满足高速、重载列车运输的需要;同时,AT供电方式对附近通信线路的综合防护效果要优于BT供电方式;缺点：构造比较复杂;在开闭所、分区所、AT所以及主变压器副边中性点不接地的牵引变电所都设置自藕变压器等;牵引网中除了接触悬挂和正馈线之外,还有保护线PW、横向联接线、辅助联接、放电器等,所以,AT供电方式的工程投资要大于BT;相应的施工、维修和运行也比其他供电方式的工程投资要大;电气化铁道供电原理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,而是从电力系统取得电能;目前我国一般由110kV以上的高压电力系统向牵引变电所供电;目前牵引供电系统的供电方式有直接供电方式、BT供电方式、AT供电方式、同轴电缆和直供加回流线供电方式四种,京沪、沪杭、浙赣都是采用的直供加回流线方式;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的供电方式;这种供电方式的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的强大磁场得不到平衡,对邻近的广播、通信干扰较大,所以一般不采用;我国现在多采用加回流线的直接供电方式;二、BT供电方式所谓BT供电方式就是在牵引供电系统中加装吸流变压器约3～4km安装一台和回流线的供电方式;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,这样大大减轻了接触网对邻近通信线路的干扰;BT供电的电路是由牵引变电所、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,方向却相反,故能抵消接触网产生的电磁场,从而起到防干扰作用;以上是从理论上分析的理想情况,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的电磁感应影响;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,则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,该电分段时产生很大电弧,极易烧损机车受电弓和接触线;且BT供电方式的牵引网阻抗较大,造成较大的电压和电能损失,故已很小采用;三、AT供电方式随着铁路电气化技术的发展,高速、大功率电力机车的投入运行,吸—回装置供电方式已不能适应需要;各国开始采用AT供电方式;所谓AT供电方式就是在牵引供电系统中并联自耦变压器的供电方式;实践证明,这种供电方式是一种既能有效地减弱接触网对邻近通信线的感应影响,又能适应高速、大功率电力机车运行的一种比较先进的供电方式;AT供电方式的电路包括牵引变电所S、接触悬挂T、轨道R、自耦变压器AT、正馈线AF、电力机车EL等;牵引变电所作为电源向牵引网输送的电压为25kV;而接触悬挂与轨道之间的电压仍为25kV,正馈线与轨道之间的电压也是25kV;自耦变压器是并联在接触悬挂和正馈线之间的,其中性点与钢轨保护线相连接;彼此相隔一定距离一般间距为10～16km的自耦变压器将整个供电区段分成若干个小的区段,叫做AT区段;从而形成了一个多网孔的复杂供电网络;接触悬挂是去路,正馈线是回路;接触悬挂上的电流与正馈线上的电流大小相等,方向相反,因此其电磁感应影响可互相抵消,故对邻近的通信线有很好的防护作用;AT供电方式与BT供电方式相比具有以下优点：1、AT供电方式供电电压高;AT供电方式无需提高牵引网的绝缘水平即可将牵引网的电压提高一倍;BT供电方式牵引变电所的输出电压为,而AT供电方式牵引变电所的输出电压为55kV,线路电流为负载电流的一半,所以线路上的电压损失和电能损失大大减小;2、AT供电方式防护效果好;AT供电方式,接触悬挂上的电流与正馈线上的电流大小相等,方向相反,其电磁感应相互抵消,所以防护效果好;并且,由于AT 供电的自耦变压器是并联在接触悬挂和正馈线间的,不象BT供电的吸流变压器,串联在接触悬挂和回流线之间,因此没有因励磁电流的存在而使原副边绕组电流不等,以及在短路时吸流变压器铁芯饱和导致防护效果很差等问题;另外也不存在“半段效应”问题;3、AT供电方式能适应高速大功率电力机车运行;因AT供电方式的供电电压高、线路电流小、阻抗小仅为BT供电方式的1/4左右、输出功率大,使接触网有较好的电压水平,能适应高速大功率电力机车运行的要求;另外,AT供电也不象BT供电那样,在吸流变压器处对接触网进行电分段,当高速大功率电力机车通过时产生电弧,烧坏机车受电弓滑板和接触线,对机车的高速运行和接触网和接触网的运营维修极为不利;4、AT供电牵引变电所间距大、数量少;由于AT供电方式的输送电压高、线路电流小、电压损失和电能损失都小,输送功率大,所以牵引变电所的距离加大为80～120km,而BT供电方式牵引变电所的间距为30～60km,因此牵引变电所的距离大大减少,同时运营管理人员也相应减少,那么,建设投资和运营管理费用都会减少;四、同轴电缆供电方式同轴电力电缆供电方式简称CC供电方式,是一种新型的供电方式,它的同轴电力电缆沿铁路线路埋设,内部芯线作为供电线与接触网连接,外部导体作为回流线与钢轨连接;每隔5～10km作一个分段;由于供电线与回流线在同一电缆中,间隔很小,而且同轴布置,使互感系数增大;由于同轴电力电缆的阻抗比接触网和钢轨的阻抗小得多,因此牵引电流和回流几乎全部经由同轴电力电缆中流过;同时由于电缆芯线与外层导体电流大小相等,方向相反,二者形成的磁场相互抵消,对邻近的通信线路几乎无干扰;由于电路阻抗小,因而供电距离长;但由于同轴电力电缆造价高、投资大,很少采用;五、直供加回流线供电方式直供加回流线供电方式结构比较简单;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,这样大大减轻了接触网对邻近通信线路的干扰;与直供方式比较,能对沿线通信防干扰；比BT供电减少了BT装置,既减少了建设投资,又便于维修;与AT供电方式比较,减少了AT所和沿线架设的正馈线,不仅减少了投资,还便于接触网维修;所以自大秦线以后的电气化铁道,基本都采用这种方式;我段所管辖的京沪、沪昆都采用这种供电方式;直供加回流线供电方式的原理如下图所示;六、牵引变电所向接触网供电有单边供电和双边供电两种方式;接触网在牵引变电所处及相邻的两个变电所中央是断开的,将两个牵引变电所之间的接触网分成两独立的供电分区,又叫供电臂;每个供电臂只从一端的牵引变电所获得电能的供电方式称为单边供电;每个供电臂同时从两侧变电所获得电能的供电方式称为双边供电;双边供电可提高供电质量,减少线路损耗,但继电保护等技术存在问题;所以我国及多数国家均采用单边供电;但在事故情况下,位于两变电所之间的分区亭可将两个供电臂连接进来,实行越区供电,越区供电是在非常状态下采用的,因供电距离过长,难以保证末端的电压质量,所以只是一种临时应急措施,并且在实行越区供电时,应校核供电末端的电压水平是否符合要求;在复线区段同一供电臂上、下行接触网接的是同相电,但在牵引变电所及分区亭内设有开关装置,可将上、下行接触网连通,实行并联供电,以减小线路阻抗,降低电压损失和电能损失,提高接触网的电压水平;在事故情况下,又可将上、下行接触网分开,互不影响,使供电更加灵活可靠;牵引变电所馈电线馈出的两供电臂上的电压是不同相位的;为了减少对电力系统的不平衡影响,各牵引变电所要采用换连接,不同相位的接触网间要设置电分相装置;为了灵活供电和缩小事故范围,便于检修,接触网还设置了许多电分段装置;。
铁路工作原理
铁路工作原理是指铁路运输系统的运行原理，包括轨道、车辆、信号设备和供电系统等。
其主要工作原理如下：
1. 轨道：铁路的轨道是由两条平行的钢轨组成，在固定的路基上铺设。
铁路车辆的轮轨接触部分，通过摩擦力提供支撑和推动力。
2. 车辆：铁路车辆分为机车和车厢，通过机车提供的动力驱动车辆行驶。
车厢通过车轮与轨道接触，保持车辆在轨道上的稳定运行。
3. 信号设备：铁路上设置了一系列的信号设备，用于控制和指导列车行驶。
信号机、信号灯和信号标志等设备向列车发出不同的信号，告知列车是否可以行驶、停车或变换轨道等。
4. 供电系统：电气化铁路系统利用电力进行牵引车辆。
供电系统通过铁路线路上的接触网向车辆提供电能，将电能转化为动力，推动列车行驶。
5. 列车控制系统：铁路使用列车控制系统对列车进行自动或人工控制，确保列车在安全、高效的条件下运行。
列车控制系统包括刹车、加速和转向等功能，以保证列车的稳定和安全。
铁路工作原理是以上各个组成部分的协同作用，使得列车能够沿着正确的轨道行驶，并根据信号和控制系统的指示进行运行。
这样可以保证列车的运行安全、高效和准时。
交流电气化铁路供电系统一、概述交流电气化铁路供电系统是指铁路运营中采用交流电进行供电的系统。
它是现代铁路运输中的重要组成部分，旨在提供稳定可靠的电力供应，以支持列车的运行和设施的运作。
本文将介绍交流电气化铁路供电系统的基本原理、组成部分、工作原理以及优势等内容。
二、组成部分交流电气化铁路供电系统主要由以下几个组成部分构成：1.电源装置：交流电供电系统的电源装置通常是由变电所提供的。
变电所将来自电网的高压交流电通过变压器进行变压变流，以得到适合铁路运营的电压和频率。
2.牵引变流器：牵引变流器是将来自电源装置的交流电转换为适合牵引系统的交流电的装置。
它具有较大的功率调节能力和较高的效率，能够满足列车加速、制动和恒速运行的需求。
3.架空线：架空线是供电系统的主要部分，它悬挂在铁路线路的两侧，并通过电力塔或电线杆来支撑。
交流电能通过架空线传输到接触网。
4.接触网：接触网是铁路供电系统的接收装置，位于铁路上方的架空线下方。
接触网由一系列的钢丝组成，通过电气连接器与列车车顶的接触装置相连。
当列车通过时，接触装置会与接触网接触，实现电力传输。
5.台区设备：台区设备主要用于电能的监测、保护和控制。
台区设备包括隔离开关、断路器、变压器等，以确保供电系统的安全和可靠运行。
三、工作原理交流电气化铁路供电系统的工作原理可以概括为以下几个步骤：1.电源装置将电网的高压交流电通过变压器进行变压变流，以得到适合铁路运营的电压和频率。
2.变流器将变压变流后的交流电转换为适合牵引系统的交流电，并通过连接器与列车车顶的供电装置相连。
3.架空线悬挂在铁路线路两侧，并通过电力塔或电线杆来支撑。
架空线上的交流电经由接触网传输到列车供电装置。
4.接触网由一系列的钢丝组成，位于架空线下方。
当列车通过时，接触装置与接触网相连，实现电力传输。
5.列车供电装置将接收到的交流电转换为直流电以供给列车内部使用，例如给牵引电机供电。
交流电气化铁路供电系统相比直流电供电系统具有以下一些优势：1.传输损耗低：交流电的传输损耗比直流电要低，这意味着供电系统可以更远距离地传输电能，从而减少了供电设备的数量和成本。
目前，我国铁路建设在跨跃式发展新思路的指引下，全国路网整体规划的战略部署正在稳步实施。
电气化铁路以其高速、重载、环保的优势已成为铁路发展的必然。
本文意在对新建电气化铁路牵引站的供用电相关技术及经济问题进行探讨。
1 电气化铁路概述用电力机车作为牵引动力的铁路。
世界上第一条电气化铁路于1 879年在德国柏林建成。
中国于l961年建成第一条电气化铁路一一宝成铁路的宝鸡至凤州段。
电气化机车上不设原动机，其电力由铁路电力供应系统提供。
该系统由牵引变电所和接触网构成。
来自高压输电线路的高压电经牵引变电所降压整流后，送至铁路架空接触网，电气机车通过滑线弓受电，牵引机车行驶。
供电制式分为直流制。
电气化铁路与现有其他动力牵引的铁路相比，具有的优越性是能源节省，其热效率可达20%～26%，运输能力大，功率大，可使牵引总重提高;运输成本低，维修少，机车车辆周转快，整备作业少、耗能少、污染少，粉尘与噪声小，劳动条件也较好等。
(1)电气化高速铁路牵引供电原理。
电气化铁路的供电是在铁路沿线建设若干个牵引变电站，由电力系统双电源供电，经牵引变压器降压为27.5kV后通过牵引网向机车供电，电力机车采用25kV单相工频交流电压，在架空接触导线和钢轨之间行驶。
电气化高速铁路一般采用单相牵引变压器，从电网两相受电，对三相对称的电力系统来说，电铁牵引负荷具有非线性、不对称和波动性的特点，将产生负序电流和谐波电流注入电力系统。
(2)电气化铁路的心脏一～牵引变电所。
牵引变电所是牵引供电系统的心脏，它的主要任务是将国家电力系统送来的三相高压电变换成适合电力机车使用的单相交流电。
牵引变电所从国家电网引入千伏或l10千伏三相交流电源将三相电转换为适合电气列车使用的单相交流.5千伏电源并送上接触网.除此而外，它还起着供电保护测量控制电气设备，提高供电质量。
降低电力牵引负荷对公共电网影响的作用。
为确保牵引供电万无一失牵引供电系统都采用“双备份”模式，两套设备通过切换装置可以互为备用，并随时处于”战备状态，以备不时之需。
电气化铁道供电专业介绍电气化铁道供电专业是指负责铁路系统供电系统的设计、建设、运维和管理的专业领域。
随着现代交通运输的发展，电气化铁道供电系统已经成为现代铁路系统的重要组成部分。
本文将从供电系统的概念、发展历程、工作原理、设备组成以及未来发展趋势等方面对电气化铁道供电专业进行介绍。
一、供电系统的概念供电系统是指为铁道运输提供所需电能的系统。
在电气化铁道中，供电系统起到向列车提供动力能源的作用，它不仅能够为列车牵引提供电能，还能为列车的照明、空调、信号系统等提供所需电力。
二、发展历程电气化铁道供电系统的发展可以追溯到19世纪末20世纪初，最早的电气化铁道出现在欧洲。
随着科技的进步和电力技术的发展，电气化铁道供电系统逐渐成熟并得到广泛应用。
目前，电气化铁道已经在世界范围内得到广泛推广和应用。
三、工作原理电气化铁道供电系统主要由供电变电所、接触网、牵引变压器、牵引网和列车等组成。
供电变电所将高压交流电转换为适合列车牵引的直流电，然后通过接触网和牵引网将电能传输到列车上，最终由列车上的牵引装置将电能转化为机械能，驱动列车运行。
四、设备组成1. 供电变电所：负责将电力系统的高压交流电转换为适合铁路牵引的直流电，并进行分配和调度。
2. 接触网：安装在铁路线路上方，通过接触网与列车上的受电弓接触，将电能传输到列车。
3. 牵引变压器：将供电变电所输出的直流电转换为适合列车牵引的低压直流电。
4. 牵引网：安装在列车车顶，通过接触网与列车上的受电弓接触，将电能传输到列车上。
5. 列车：通过牵引装置将电能转化为机械能，驱动列车运行。
五、未来发展趋势随着科技的不断进步和社会的发展需求，电气化铁道供电系统也在不断创新和发展。
未来的电气化铁道供电系统将更加智能化、高效化和可持续化。
例如，采用新型的智能变电站和能量回馈技术，可以提高供电系统的稳定性和能源利用效率。
此外，还可以采用新能源技术，如太阳能和风能等，来提供更加清洁和环保的能源供应。
分析电气化铁路供电系统【摘要】本文从电气化铁路的开展动手，对电气化铁路的牵引供电原理、牵引变电站及接触网、其对电力系统的影响进行了讨论，提呈现阶段国内外应采取的措施，文章具有一定的指导意义。
自1879年世界第一条电气化铁路在德国柏林建成以来，电气化铁路开展疾速。
1961，年我国第一条电气化铁路宝成线的宝鸡至凤州段建成，电气化铁路开展五十多年。
随着大批客运专线、煤运通道、城际铁路等项目的开工，现代铁路对电气化的请求越来越高，估计到2020年，中国铁路电气化率可达60%。
电气化铁路有着俭省能源、运输功率大、运输成本低、车辆周转快、维修成本低、以及耗能少污染少等多方面的优点，同时，也存在挪动性和动摇性大、负序及谐波电流影响电能质量招致三相电压不均衡、波形畸变及电压闪变等问题需求处理。
1.电气化铁路概述1.1 电气化铁路牵引供电原理与传统铁路不同，电气化铁路运转的动力不是自带能源机车，而需牵引供电系统送电以提供动力。
铁路沿线有若干个牵引变电站，经降压器降压至27.5kV，再经过牵引网向电力机车供电，牵引变电站采用双线双变供电以保证供电的牢靠性，两路供电互为热备用。
机车普通为25kV单相工频交流电压，行驶在架空接触导线与钢轨之间。
电气化铁路的牵引变压器普通为单相，从电网两相受电。
牵引供电系统一次侧包括牵引变电站及接触网。
每个牵引变电站有两个供电臂，当牵引变电站停电时，两接触网臂便可经倒闸由相邻两牵引变电站供电。
1.2 牵引变电所牵引变电所是牵引供电系统的心脏，是电气化铁路的中心。
牵引变电所的主要任务是将由电力系统接入的三相高压电变为可供电力机车运用的单相交流电。
普通来说，牵引变电所内设备分为一次和二次设备，其中一次设备主要功用为完成电能的保送、变换、分配等，包括接触高压电气设备如母线、避雷器、互感器等;二次设备则请求智能化与集成化，构成牵引变电所系统，为变电所的远动控制提供可能。
牵引变电所接入国网侧为220kv或入110kv的三相交流电，将其转变为源将27.5kv的单相交流电电气列车运用。
电气化铁路原理
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，而是从电力系统取得电能。
目前我国一般由110kV以上的高压电力系统向牵引变电所供电。
目前牵引供电系统的供电方式有直接供电方式、BT供电方式、AT供电方式、同轴电缆和直供加回流线供电方式四种，京沪、沪杭、浙赣都是采用的直供加回流线方式。
一、直接供电方式
直接供电方式(T—R供电)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的供电方式。
这种供电方式的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的强大磁场得不到平衡，对邻近的广播、通信干扰较大，所以一般不采用。
我国现在多采用加回流线的直接供电方式。
二、BT供电方式
所谓BT供电方式就是在牵引供电系统中加装吸流变压器(约3～4km安装一台)和回流线的供电方式。
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，这样大大减轻了接触网对邻近通信线路的干扰。
BT供电的电路是由牵引变电所、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，方向却相反，故能抵消接触网产生的电磁场，从而起到防干扰作用。
以上是从理论上分析的理想情况，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的电磁感应影响。
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，则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，该电分段时产生
很大电弧，极易烧损机车受电弓和接触线。
且BT供电方式的牵引网阻抗较大，造成较大的电压和电能损失，故已很小采用。
三、AT供电方式
随着铁路电气化技术的发展，高速、大功率电力机车的投入运行，吸—回装置供电方式已不能适应需要。
各国开始采用AT供电方式。
所谓AT供电方式就是在牵引供电系统中并联自耦变压器的供电方式。
实践证明，这种供电方式是一种既能有效地减弱接触网对邻近通信线的感应影响，又能适应高速、大功率电力机车运行的一种比较先进的供电方式。
AT供电方式的电路包括牵引变电所S、接触悬挂T、轨道R、自耦变压器AT、正馈线AF、电力机车EL等。
牵引变电所作为电源向牵引网输送的电压为25kV。
而接触悬挂与轨道之间的电压仍为25kV，正馈线与轨道之间的电压也是25kV。
自耦变压器是并联在接触悬挂和正馈线之间的，其中性点与钢轨(保护线)相连接。
彼此相隔一定距离(一般间距为10～16km)的自耦变压器将整个供电区段分成若干个小的区段，叫做AT区段。
从而形成了一个多网孔的复杂供电网络。
接触悬挂是去路，正馈线是回路。
接触悬挂上的电流与正馈线上的电流大小相等，方向相反，因此其电磁感应影响可互相抵消，故对邻近的通信线有很好的防护作用。
AT供电方式与BT供电方式相比具有以下优点：
1、AT供电方式供电电压高。
AT供电方式无需提高牵引网的绝缘水平即可将牵引网的电压提高一倍。
BT供电方式牵引变电所的输出电压为27.5kV，而AT供电方式牵引变电所的输出电压为55kV，线路电流为负载电流的一半，所以线路上的电压损失和电能损失大大减小。
2、AT供电方式防护效果好。
AT供电方式，接触悬挂上的电流与正馈线上的电流大小相等，方向相反，其电磁感应相互抵消，所以防护效果好。
并且，由于AT供电的自耦变压器是并联在接触悬挂和正馈线间的，不象BT供电的吸流变压器，串联在接触悬挂和回流线之间，因此没有因励磁电流的存在而使原副边绕组电流不等，以及在短路时吸流变压器铁芯饱和导致防护效果很差等问题。
另外也不存在“半段效应”问题。
3、AT供电方式能适应高速大功率电力机车运行。
因AT供电方式的供电电压高、线路电流小、阻抗小(仅为BT供电方式的1/4左右)、输出功率大，使接触网有较好的电压水平，能适应高速大功率电力机车运行的要求。
另外，AT供电也不象BT供电那样，在吸流变压器处对接触网进行电分段，当高速大功率电力机车通过时产生电弧，烧坏机车受电弓滑板和接触线，对机车的高速运行和接触网和接触网的运营维修极为不利。
4、AT供电牵引变电所间距大、数量少。
由于AT供电方式的输送电压高、线路电流小、电压损失和电能损失都小，输送功率大，所以牵引变电所的距离加大为80～120km，而BT供
电方式牵引变电所的间距为30～60km，因此牵引变电所的距离大大减少，同时运营管理人员也相应减少，那么，建设投资和运营管理费用都会减少。
四、同轴电缆供电方式
同轴电力电缆供电方式(简称CC供电方式)，是一种新型的供电方式，它的同轴电力电缆沿铁路线路埋设，内部芯线作为供电线与接触网连接，外部导体作为回流线与钢轨连接。
每隔5～10km作一个分段。
由于供电线与回流线在同一电缆中，间隔很小，而且同轴布置，使互感系数增大。
由于同轴电力电缆的阻抗比接触网和钢轨的阻抗小得多，因此牵引电流和回流几乎全部经由同轴电力电缆中流过。
同时由于电缆芯线与外层导体电流大小相等，方向相反，二者形成的磁场相互抵消，对邻近的通信线路几乎无干扰。
由于电路阻抗小，因而供电距离长。
但由于同轴电力电缆造价高、投资大，很少采用。
五、直供加回流线供电方式
直供加回流线供电方式结构比较简单。
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，这样大大减轻了接触网对邻近通信线路的干扰。
与直供方式比较，能对沿线通信防干扰；比BT供电减少了BT装置，既减少了建设投资，又便于维修。
与AT供电方式比较，减少了AT所和沿线架设的正馈线，不仅减少了投资，还便于接触网维修。
所以自大秦线以后的电气化铁道，基本都采用这种方式。
我段所管辖的京沪、沪昆都采用这种供电方式。
直供加回流线供电方式的原理如下图所示。
六、牵引变电所向接触网供电有单边供电和双边供电两种方式。
接触网在牵引变电所处及相邻的两个变电所中央是断开的，将两个牵引变电所之间的接触网分成两独立的供电分区，又叫供电臂。
每个供电臂只从一端的牵引变电所获得电能的供电方式称为单边供电。
每个供电臂同时从两侧变电所获得电能的供电方式称为双边供电。
双边供电可提高供电质量，减少线路损耗，但继电保护等技术存在问题。
所以我国及多数国家均采用单边供电。
但在事故情况下，位于两变电所之间的分区亭可将两个供电臂连接进来，实行越区供电，越区供电是在非常状态下采用的，因供电距离过长，难以保证末端的电压质量，所以只是一种临时应急措施，并且在实行越区供电时，应校核供电末端的电压水平是否符合要求。
在复线区段同一供电臂上、下行接触网接的是同相电，但在牵引变电所及分区亭内设有开关装置，可将上、下行接触网连通，实行并联供电，以减小线路阻抗，降低电压损失和电能损失，提高接触网的电压水平。
在事故情况下，又可将上、下行接触网分开，互不影响，使供
电更加灵活可靠。
牵引变电所馈电线馈出的两供电臂上的电压是不同相位的。
为了减少对电力系统的不平衡影响，各牵引变电所要采用换连接，不同相位的接触网间要设置电分相装置。
为了灵活供电和缩小事故范围，便于检修，接触网还设置了许多电分段装置。
