(完整版)牵引供电方式
- 格式:docx
- 大小:50.86 KB
- 文档页数:4
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。
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”。
牵引供电发展及方式牵引供电是指为铁路、地铁、有轨电车等交通运输工具提供电力的供电系统。
随着交通运输工具的发展和运营规模的扩大,牵引供电系统也得到了极大的发展,并通过不同的方式来实现电力的供应。
首先,牵引供电可以通过接触网系统实现。
接触网系统是一种常见的牵引供电方式,通过在线路上架设接触网,将交流电输送至运输工具的牵引装置上。
这种方式具有供电可靠、能效高、电力传输距离长等优势,已广泛应用于铁路、地铁等牵引供电系统中。
例如,中国的高铁系统就大量采用了接触网供电方式,通过电力传输来提供列车的牵引力。
其次,牵引供电也可以通过第三轨供电方式来实现。
第三轨供电是一种将电力输送至运输工具的导电轨道上的方式。
这种方式主要用于有轨电车等短程交通运输工具中,较接触网系统供电方式成本更低,维护更方便。
但相对于接触网系统,第三轨供电方式限制了运输工具的线路选择,且安全隐患较高,需要更加严格的隔离措施来防止触电事故的发生。
此外,现代牵引供电系统还开始引入了新的技术和方式。
例如,无线牵引供电系统是一种近年来的创新型供电方式,通过在线路上布设电磁场,使运输工具在电磁场范围内实现无接触供电。
这种方式减少了设施的维护成本,提高了系统的可靠性,同时也解决了接触网和第三轨供电方式的一些问题。
尽管无线牵引供电技术仍处于发展阶段,但已经在一些轻轨等交通运输系统中得到试用。
在牵引供电发展过程中,还需要考虑可再生能源的利用。
随着全球对可持续发展的重视,电动交通工具也在不断推广和普及,这就为牵引供电系统提供了新的机遇。
通过将可再生能源如太阳能、风能等纳入牵引供电系统中,既可以降低能源消耗,减少对传统燃煤发电等非可再生能源的依赖,也可以减少对环境的负面影响。
已有国家和地区在一些交通运输线路上试点可再生能源供电,展示了可再生能源在牵引供电中的巨大潜力。
总之,牵引供电的发展路线多种多样,并在实际应用中不断创新。
借助接触网、第三轨、无线供电等方式,可以为交通运输工具提供可靠的电力供应。
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。
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。
间隔约 1.5-4km设置
一台吸流变压器,在两个吸流变压器中间,把轨道和回流线连接起来,这个连接成为吸上线。
它是机车电流返回回流线的通路。
吸流变压器工作时,使接触网和回流线间集中的加强了互感耦合,设吸流变压器的原边电流为11,匝数为w1,
负边电流为12,匝数为w2,根据变压器的原理,11 w1= 12 w2,而w仁w2,所以,11= I2 ,11和I2的差别是11种含有吸流变压器的励磁电流,励磁电流流经轨道和大地,但数值很小。
吸--回方式能迫使由轨道回路和大地返回牵引变电所的机车牵引电流的绝大部分经由回流线路流回牵引变电所,而不经由轨道和大地。
从而把本来距离很大的接触网一轨道大地回路,改变为距离相对很小的接触网一回流线线路。
而且, 回流线中流回的电流与接触网内流过的牵引电流大小基本相等,方向相反,它们
形成的电磁场相互抵消,这样就达到了牵引供电回路比较对称的目的,显著的消弱了接触网和回流线周围空间的交变磁场,使牵引电流在邻近的通信线路中的电磁感应影响大大的减小。
吸回才式简单原理图
BT 方式牵引网结构复杂,造价较高,由于吸流变压器串入接触网,使得牵引网阻抗变大,供电臂长度将减小;因存在BT 分段(火花间隙),不利于高速、重载等大电流运行;但BT 方式的钢轨电位低,抑制通信干扰的效果很好。
(4)AT 供电方式
AT 供电方式又称为自耦变压器供电方式。
自耦变压器(Auto-Transformer)
是一种电力变压器,它并接与接触网、钢轨和正馈线之中。
这种方式由接触网、钢轨、正馈线和自耦变压器组成供电回路,并在接触网和正馈线之间每隔10-15 公里并入一台自耦变压器,其中心抽头与钢轨连接,正馈线与接触悬挂同杆架设,架设于接触网支柱的田野侧。
在AT 牵引变电所中,牵引变压器将110 千伏三相电降压成
单相55 千伏,则钢轨与接触网间的电压正好是自耦变压器两端的电压的一半即
27.5 千伏。
AT线圈两端分别接到接触网(T)和正馈线(AF)上,其中点抽头与钢轨(R)相接,AF 与T 架设在同一支柱上。
牵引变压器的次边以55kV ,在供电臂上并接
AT。
AT两半线圈匝数n1 = n2,即原、次边变比为2: 1,使供给接触网上的电压仍按27.5kV 馈出。
设机车取流为I,则AT原边电流为I/2,即牵引变压器次边为机车取流的一半。
由于接在T 与R 间和AF 与R 间的AT 两半线圈是电压相等的,在理想情况下,T与AF中流过的电流大小相等,方向相反,正馈线如同BT方式中的回
流线作用一样,因此可以对通信明线的影响进行有效地防护。
AT 方式与BT 方式相比,在机车取流相同情况下,从变电所至最靠近机车的AT 间,接触网与正馈线上电流只有机车电流的一半,对通信明线干扰将大大减弱。
另外,在机车取流的两个AT间的区段内,机车电流总是由左右两侧接触网双边供给,方向相反,对通信明线的干扰互相抵消,因此具有更好的防护效果。
应当指出,实际上AT 供电回路中的电流分布是非常复杂的。
电力机车在任意一个AT区间取流时,除相邻的两个AT供给电流外,供电臂上其它的AT也要向该机车供给部分电流。
机车电流通过该供电臂中所有AT 的正馈线和钢轨之间的线圈与钢轨——大地形成的链形电路返回变电所,这种电流分布用一般的方法来计算将十分困难,通常都采用电子计算机计算。
实际的AT供电方式往往还增加一根接地保护线PW。
在AT处,保护线与接触悬挂金属支座或双重绝缘子中部相连,并与钢轨连接,在自动闭塞区段则与轨道电路中的信号扼流线圈中点相连。
保护线电位一般在500V 以下,正常情况下不流过牵引电流。
当绝缘子发生闪络时,短路电流可通过保护线作回路而不经信号轨道电路.提高了信号电路工作的可靠性。
保护线又是随接触网支柱架空悬挂的,相当于架空地线,对接触网起屏蔽作用,减小对架空通信线的干扰,同时也起到避雷线的作用,通过放电器G入地。
在钢轨对地泄漏电阻和机车取流较大的情况下,为降低钢轨电位,还可在AT区段中部加横向连接线CPW,将钢轨与保护线并接。
AT并联于牵引网中,克服了BT串入网中BT分段的缺陷,使供电电压成倍提高,牵引网阻抗小,供电距离长(改为直接供电方式的170%-200%),网上压损和能损都小,是一种适于高速、重载等大电流牵引的供电方式。
至引变电所
(5)CC供电方式
同轴电缆内外导体间的互感系数很大,吸流效果和抑制通信干扰的效果均好于BT和AT供电方式。
CC供电牵引网阻抗和供电距离与AT方式相近,钢轨电位较低,接触网结构较简单,对净空要求低,宜于重载、高速等大电流运行。
但同轴电缆的造价太高,限制了它的广泛应用,一般只在铁路城市、桥隧的低净空地段等特殊场合采用。
日本已在局部电气化区段使用,我国还在研究和试验。
牵引变电所。