牵引供电的供电方式
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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。
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”。
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。
牵引供电方式的概念
牵引供电方式是指在铁路或有轨电车系统中,为电力机车或电车提供动力的电能传输方式。
传统的牵引供电方式通常有两种:接触网供电和第三轨供电。
1. 接触网供电:接触网供电是通过电压较高的架空导线(接触网)向电力机车或电车传输电能。
电力机车或电车上的受电弓与接触网接触,将电能传输到车辆的牵引系统中,从而提供动力。
接触网供电方式广泛应用于高速铁路和城市轨道交通系统中。
2. 第三轨供电:第三轨供电是通过地面的固定导轨向电力机车或电车传输电能。
电力机车或电车上的集电靴与第三轨接触,将电能传输到车辆的牵引系统中,从而提供动力。
第三轨供电方式常用于城市轨道交通系统,如地铁。
这些传统的牵引供电方式都有各自的优点和限制。
近年来,一些新的牵引供电技术也得到了发展,例如无线充电等方式,以提高供能效率和操作灵活性。
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。
3、自耦变压器(A T)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。