牵引网供电方式

铁路牵引网的供电方式与接触网结构1 牵引网的供电方式铁路牵引供电系统的主要功能是将地方电力系统的电能引入牵引变电所，通过牵引变电所和接触网等，向电力机车提供持续电能。

牵引网主要由馈电线、接触网、钢轨、回流线组成。

馈电线(Feeder)是指从牵引变电所母线连接出来连接到接触网之间的传输导线。

接触网(Catenary)悬挂在铁道钢轨线正上方，对地标称电压27.5kV，是沿电气化铁路架空敷设的供电网，通过受电弓向电力机车或动车组提供电能。

接触网主要由承力索、吊弦、接触线组成，接触线与路轨轨面的高度通常为 6.5m。

牵引网供电方式主要有：直接供电方式、BT供电方式、AT供电方式、CC供电方式。

目前我国高速铁路和客运专线普遍采用带回流线的AT 供电方式。

1.1 AT供电方式AT(Auto-Transformer)供电方式的即自耦变压器供电方式，AT 供电方式具有更好的防干扰效果和更大的牵引能力，目前我国高速铁路和载重铁路基本使用AT 供电模式，牵引变电所的进线电源为交流110kv或220 kV，出线电压为交流2×27.5 kV。

牵引变电所主变压器输出二次侧分别接于牵引馈线(T)相和(F)相，每隔10~15km 设立一个自耦变压器所，并联接入牵引网中，变压器的首端和尾端与接触网的(T)相和(F)相相连，绕组的中点与钢轨相连接。

接触网和正馈线中的电流大小相等，方向相反，且电流大小仅为电力机车电力的一半，减少了电弧对接触网烧伤和受电弓滑板等问题，对邻近通信线路的干扰大大降低。

与其它供电方式相比，线路上的电压降可以减少一半，因此供电臂可延长一倍，达到50km—60km。

采用AT 供电方式无需加强绝缘就能使供电回路的电压提高一倍，在AT 区段电力机车是由前后两个AT 所同时并联供电，因此适宜与高速铁路和重载铁路等大负载电流运行。

图1 A T供电方式2 接触网结构高速铁路接触网功能是从牵引变电所引入电能，并将电能输送到沿铁路钢轨运行的电力机车的受电弓上。

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。

接触网对机车的供电方式（1）直接供电方式牵引网结构最简，投资最小，但钢轨电位较高，对通信线的干扰感应最大, 主要适用于通信线路（主要是明线）较少或很易将受扰通信线迁改径路的场合。

基本型直接供电方式在法国、英国、原苏联都广泛应用。

牽引变电所 K（2）带回流线的直接供电方式带回流线的直接供电方式简称 DN 供电方式：在钢轨上并联架空回流线（又 称为负馈线）。

增加回流线后，原来流经轨道、大地的回流，一部分改由架空回流线流回牵 引变电所，其方向与接触网中馈线电流方向相反，架空回流线与接触网距离较近， 因此相当于对邻近通信线路增加了屏蔽效果； 另外，钢轨电位大为降低，对通信线的干扰得到较好抑制。

还能降低牵引网阻抗，使供电臂延长30%以上。

牵引变电所 Z\l（3） BT 供电方式在牵引供电系统中加装吸流变压器-回流线装置的供电方式，称为吸流变压 器供电方式，简称BT （Booster Transforme ）供电方式。

它是在牵引网中，每相 距1.5-4km ,设置一台变比为1： 1的吸流变压器，其一次线圈串接入接触网， 二次线圈串接在回流线中，（即吸流变压器-回流线方式，简称吸-回方式），或串吸流变压器-轨道方方式）。

吸轨方式需要自吸流变压器处作绝缘轨缝，将轨道进行绝缘分段，依靠吸流变压器的作用，使绝大部分回归电流流经由轨道和吸流变压器二次线圈流回牵引变电所。

与吸--回方式相比，吸轨方式造价要低得多，对接触网的运行维护也比较有利，对于地形比较困难，或穿越长大隧道的的电气化区段是有意义的。

但是, 对邻近线路的防护效果要差一些。

而且，在绝缘轨缝两侧的轨端之间可能出现数百伏的电压，对线路维修人员的安全是个威胁，为了解决这个矛盾，可在吸流变压器出做两个绝缘轨缝，以加长带有不同电位的两段钢轨之间的距离，此外，当列车通过绝缘轨缝的整段时间内，吸流变压器由于副边线路被短路而失去作用。

吸--回方式比吸--轨方式抑制通信干扰的效果好。

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。

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”。

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”。

铁路牵引网的供电方式与接触网结构1 牵引网的供电方式铁路牵引供电系统的主要功能是将地方电力系统的电能引入牵引变电所，通过牵引变电所和接触网等，向电力机车提供持续电能。

牵引网主要由馈电线、接触网、钢轨、回流线组成。

馈电线(Feeder)是指从牵引变电所母线连接出来连接到接触网之间的传输导线。

接触网(Catenary)悬挂在铁道钢轨线正上方，对地标称电压27.5kV，是沿电气化铁路架空敷设的供电网，通过受电弓向电力机车或动车组提供电能。

接触网主要由承力索、吊弦、接触线组成，接触线与路轨轨面的高度通常为 6.5m。

牵引网供电方式主要有：直接供电方式、BT供电方式、AT供电方式、CC供电方式。

目前我国高速铁路和客运专线普遍采用带回流线的AT 供电方式。

1.1 AT供电方式AT(Auto-Transformer)供电方式的即自耦变压器供电方式，AT 供电方式具有更好的防干扰效果和更大的牵引能力，目前我国高速铁路和载重铁路基本使用AT 供电模式，牵引变电所的进线电源为交流110kv或220 kV，出线电压为交流2×27.5 kV。

牵引变电所主变压器输出二次侧分别接于牵引馈线(T)相和(F)相，每隔10~15km 设立一个自耦变压器所，并联接入牵引网中，变压器的首端和尾端与接触网的(T)相和(F)相相连，绕组的中点与钢轨相连接。

接触网和正馈线中的电流大小相等，方向相反，且电流大小仅为电力机车电力的一半，减少了电弧对接触网烧伤和受电弓滑板等问题，对邻近通信线路的干扰大大降低。

与其它供电方式相比，线路上的电压降可以减少一半，因此供电臂可延长一倍，达到50km—60km。

采用AT 供电方式无需加强绝缘就能使供电回路的电压提高一倍，在AT 区段电力机车是由前后两个AT 所同时并联供电，因此适宜与高速铁路和重载铁路等大负载电流运行。

图1 A T供电方式2 接触网结构高速铁路接触网功能是从牵引变电所引入电能，并将电能输送到沿铁路钢轨运行的电力机车的受电弓上。

牵引网供电方式电力牵引供电系统电力牵引供电系统（power supply system of electric traction）从高压电力系统或专用电源经变换供给铁路电力机车及其辅助设备用电的电力网络。

按电流制把它分为交流制和直流制两大类。

20世纪50年代后，大多数都采用交流制，中国均为交流制。

图1是交流电力牵引供电系统示意图。

它取电于电力系统（公用电网），由牵引变电所和牵引网组成。

牵引网实行单相供电，由馈电线（简称馈线）、接触网、（电力机车）、轨道电路及回流线等组成。

为使电能有效、可靠地供给电力机车，牵引网上还安装有分相绝缘器、分段绝缘器等设备，供电系统中还设有分区所、开闭所等。

中国规定牵引网额定电压为25kV，额定频率为50Hz。

图1 电力牵引供电系统示意图外部供电方式电力系统与牵引变电所的电气联结方式。

它取决于牵引负荷的用电等级和电力系统的分布情况。

牵引变电所与电力系统的产权分界点在牵引变电所一次侧进线的门形架处，中国规定电力牵引为一级负荷，牵引变电所应有两路电源供电；当任一路故障时，另一路应能正常供电，其中两路电源可来自不同的地区变电所或同一地区变电所的不同母线或母线分段，以保证一级负荷的供电可靠性。

外部供电方式主要有下述主要几种。

环形供电见图2，为电力系统将牵引变电所联成环形网，优点是供电可靠性好，当任一输电线或电源故障时都不影响牵引变电所的正常供电。

但因牵引变电所一次侧进出线多及开关多，继电保护复杂，会使成本增加。

图2 外部供电方式——环形供电双侧供电电源来自电力系统的两个地区变电所，给铁路供电的输电线是联络这两个地区变电所的道路。

根据可靠性的要求及实际情况，双侧供电可分为图3的双路输电线和单路输电线两种类型。

但不论哪种类型，各路输电线的容量应不小于相关牵引变电所容量之和。

单路输电线方式一次侧进出开关少，投资也少，供电可靠性不及双路方式，但一输电线或一电源分别故障仍不会导致牵引变电所失电。

一、接触网对机车的供电方式（1）直接供电方式牵引网结构最简，投资最小,但钢轨电位较高，对通信线的干扰感应最大，主要适用于通信线路（主要是明线)较少或很易将受扰通信线迁改径路的场合。

基本型直接供电方式在法国、英国、原苏联都广泛应用。

（2）带回流线的直接供电方式带回流线的直接供电方式简称DN供电方式:在钢轨上并联架空回流线（又称为负馈线）。

增加回流线后,原来流经轨道、大地的回流，一部分改由架空回流线流回牵引变电所，其方向与接触网中馈线电流方向相反，架空回流线与接触网距离较近，因此相当于对邻近通信线路增加了屏蔽效果；另外，钢轨电位大为降低，对通信线的干扰得到较好抑制.还能降低牵引网阻抗，使供电臂延长30%以上。

(3) BT供电方式在牵引供电系统中加装吸流变压器-回流线装置的供电方式，称为吸流变压器供电方式，简称BT（Booster Transformer）供电方式。

它是在牵引网中，每相距1。

5—4km，设置一台变比为1：1的吸流变压器,其一次线圈串接入接触网，二次线圈串接在回流线中,（即吸流变压器-回流线方式，简称吸-回方式），或串接在轨道中（即吸流变压器—轨道方式，简称吸—轨方式）。

吸轨方式需要自吸流变压器处作绝缘轨缝,将轨道进行绝缘分段,依靠吸流变压器的作用,使绝大部分回归电流流经由轨道和吸流变压器二次线圈流回牵引变电所。

与吸-—回方式相比，吸轨方式造价要低得多,对接触网的运行维护也比较有利，对于地形比较困难，或穿越长大隧道的的电气化区段是有意义的。

但是，对邻近线路的防护效果要差一些。

而且，在绝缘轨缝两侧的轨端之间可能出现数百伏的电压，对线路维修人员的安全是个威胁，为了解决这个矛盾，可在吸流变压器出做两个绝缘轨缝，以加长带有不同电位的两段钢轨之间的距离，此外,当列车通过绝缘轨缝的整段时间内，吸流变压器由于副边线路被短路而失去作用。

吸-—回方式比吸-—轨方式抑制通信干扰的效果好。

我国采用的BT方式均为吸-回方式，日本东海道新干线也如此，而英国、法国、瑞典两种方式都有应用,挪威只用BT-钢轨方式.吸流变压器采用变比为1：1的特殊变压器，其特点是要求励磁电流小.吸流变压器的原边串接在接触网上,次边串接在回流线中。

接触网（牵引网）供电及各类供电方式
牵引网是由馈电线、接触网、钢轨及回流线组成的供电网络，如图：
一般情况下，接触网电压不应低于21kv，干线额定电压25kv，对地27.5kv。

单变供电：每个供电分区只从一端的牵引变电所获得电能（分区亭设备开关打开）
双边供电：两个供电臂同时从两个牵引变电所获得电能（分区亭设备开关关闭）
越区供电：当牵引变电所不能正常供电时，通过分区亭开关，由两侧相邻的变电所供电的临时措施（非正常状态）
以下是几中供电方式示意图：。