电气化铁路牵引供电系统简介

牵引供电系统简介一、系统功能牵引供电系统的主要功能是：将地方电力系统的电源（交流电气化铁路：AC110 kV或AC220kV，城市轨道交通：中心变电所AC220kV或AC110kV→AC35 kV环网）引入牵引供电系统的牵引变电所，通过牵引变压器变压为适合电力机车运行的电压制式（交流电气化铁路：AC25kV或AC2×25kV，城市轨道交通：DC750V、DC1500V或DC3000V），向电力机车提供连续电能。

电力牵引负荷为一级负荷，引入牵引变电所的外部电源应为两回独力可靠的电源，并互为热备用，能够实现自动切换。

交流电气化铁路及城市轨道交通牵引供电系统简图分别如图1.1和图1.2所示。

图1.1 交流电气化铁路牵引供电系统图1.2 城市轨道交通牵引供电系统二、牵引网供电方式1.交流电气化铁路交流电气化铁路牵引网供电方式大体上可分为三种：直接供电方式（包括带回流线的直接供电方式）、BT供电方式和AT供电方式。

（1）直接供电方式直接供电方式又可分为不带回流线直接供电方式(图 2.1)和带回流线的直接供电方式(图2.2)两种。

图2.1 不带回流线的直接供电方式图2.2 带回流线的直接供电方式不带回流线的直接供电方式在我国早期的电气化铁路中采用，机车电流完全通过钢轨和大地流回牵引变电所，牵引网本身不具备防干扰功能。

在接地方面，每根支柱需单独接地（设接地极或通过火花间隙），或者通过架空地线实现集中接地（架空地线不与信号扼流圈中性点连接）。

带回流线的直接供电方式，机车电流一部分通过钢轨和大地流回牵引变电所（约70%），其余通过回流线流回牵引变电所（约30%）。

由于流经接触网的电流和流经回流线的电流虽然大小不等，单方向相反，且安装高度比较接近，两者对铁路沿线通讯设施的电磁干扰影响趋于抵消，因此牵引网本身具备防干扰功能。

在接地方面，接触网支柱通过回流线实现集中接地，回流线每隔一个闭塞分区通过吸上线（铝芯或铜芯电缆，常用VLV-70和2xVLV-150）与信号扼流圈中性点连接（吸上线间距3～4km）。

牵引供电系统简介：将电能从电力系统传送给电力机车的电力装置的总称叫电气化铁路的供电系统，又称牵引供电系统，主要由牵引变电所和接触网两大部分组成。

牵引变电所将电力系统输电线路电压从110kV（或220kV）降到27.5kV，经馈电线将电能送至接触网；接触网沿铁路上空架设，电力机车升弓后便可从其取得电能，用以牵引列车。

牵引变电所所在地的接触网设有分相绝缘装置，两相邻牵引变电所之间设有分区亭，接触网在此也相应设有分相绝缘装置。

牵引变电所至分区亭之间的接触网（含馈电线）称供电臂。

牵引供电回路是由牵引变电所——馈电线——接触网——电力机车——钢轨——回流联接——（牵引变电所）接地网组成的闭合回路，其中流通的电流称牵引电流，闭合或断开牵引供电回路会产生强烈的电弧，处理不当会造成严重的后果。

通常将接触网、钢轨回路（包括大地）、馈电线和回流线统称为牵引网。

牵引供电设备的检修运行由供电段负责，牵引供电系统的运行调度则由供电调度负责。

供电调度通常设在铁路局调度所。

牵引供电系统供电示意图如下所示：二、牵引变电所、分区所、开闭所牵引变电所：牵引变电所的任务是将电力系统三相电压降低，同时以单相方式馈出。

降低电压是由牵引变压器来实现的，将三相变为单相是通过变电所的电气接线来达到的。

牵引变压器（主变）是一种特殊电压等级的电力变压器，应满足牵引负荷变化剧烈、外部短路频繁的要求，是牵引变电所的“心脏”。

我国牵引变压器采用三相、三相——二相和单相三种类型，因而牵引变电所也分为三相、三相——二相和单相三类。

随着技术水平的提高，我国干线电气化铁路已推广使用集中监视及控制的远动系统，牵引变电所将逐步实现无人值班，直接由供电调度实行遥控运行。

分区所：分区所设置在两个变电所中间，作用有三：提高供电质量、供电分段、越区供电。

•开闭所：一般设置在大型站场附近，进线由变电所或接触网引入，由开关馈出多个供电线路向多个供电设备供电。

作用是增强供电的灵活性，便于供电设备的运行及检修，便于行车组织，缩小供电事故及故障范围。

阐述电气化铁路牵引供电系统世界上第一条电气化铁路是由西门子和哈尔斯克公司于1879年在德国柏林世界贸易博览会上展出的，虽然很小，但却是电气化铁路的先驱。

世界上第一条运行的高速铁路于1964年诞生于日本。

由于高速铁路不仅综合能效高，而且运输量大、乘车环境舒适，因此受到全球很多国家的重视，高速铁路已经成为了铁路运输的主要方向之一。

继日本之后，法国的TGV高速铁路和德国的ICE高速铁路业相继建成并投入运营。

随着大量电气化机车投入使用，其对电网稳定运行的影响逐渐受到铁道部门和电力部门的关注。

随着人们生活质量的提高，人们对于供电的要求也相应提高。

然而电力机车在运行中产生的谐波和负序对电力系统的稳定性产生了很大的影响。

因此研究电气化铁路牵引负荷产生的谐波和负序对电力系统的影响，并提出相应的解决措施是一项十分有意义的工作。

1电气化铁路和供电方式当前世界上的高速铁路的供电牵引系统主要由两个部分组成，即变电站和接触网。

变电站和接触网需要协调运作才能确保电气化铁路牵引供电系统的变电、配电和送电的工作。

变电站作为牵引供电系统的一个核心部分，主要的工作任务是将国家电网输入的三相高压转化为与电力机车输入端相相吻合的电能。

除此之外，变电站还要将转换之后的电能输入到接触网中，从而电力机车供电模块就可以随意调用。

虽然变电站的职责简单明了，但是其包含了多种电器元件，包括变压器、接地开关、隔离开关、电压互感器、断路器、电流互感器等。

接触网作为连接牵引变电机构和电力机车供电系统的枢纽，能够使经变电站转换之后的电能被电力机车供电模块使用。

因此高速铁路的运行速度受接触网的电力负荷的影响很大，对铁路运行的稳定性有一定的威胁。

为了提高接触网的可靠性，在设计的时候要满足电力机车弓网耦合条件，尽量减少运行中接触网和弓网之间的机械振动和冲击。

接触网是连接变电站和电力机车的枢纽，主要有接触悬挂部分、支持装置部分、定位装置部分以及支柱和基础部分。

其中接触悬挂部分主要由接触线、选调机构组成；支持装置部分是一种连接装置，支撑部分通常会被设计成接触悬挂和支柱的形式，主要有横跨类结构和腕臂支持两类；定位装置部分保证了接触线的稳定和弓网良好的耦合，其一般情况下位于接触线和滑板有效接触的地方，定位的零部件有定位管、定位器、连接件等等；支柱和基础部分主要起承受载荷的作用，载荷一般来自自然界的风、冰以及系统自身的接触悬挂装置、支持装置以及附加导线等等，与此同时还可以对附加导线和接触悬挂部分起到固定的作用。

电气化铁路牵引供电系统根据全国铁路规划，我国计划到2020 年建成约1.2 万公里高速铁路，随着高速铁路的迅速发展，牵引供电系统已经成为电气化铁路的重要环节。

1、牵引供电系统我国牵引供电系统的主要有以下几方面：(1)供电方式及设备种类多样化，有直接供电方式、带回流线的直接供电方式、串联吸流变压器(BT) 供电方式、自耦变压器(AT) 供电方式，这些供电方式的技术和经济特性有较大的差异。

(2)牵引供电系统和电力机车在电气上是一个连续的整体，易于实现自动化和信息化管理。

(3)电力机车是单相移动性随机负荷，是一种负序源;(4)主要采用非线性整流器机车，可以看作一种谐波源，并从电力系统和牵引供电系统获取无功;牵引供电系统中存在的主要技术问题，包括牵引变压器供电能力的提高及增容、牵引网电压的调节、电力系统要求对谐波、负序、无功的治理等。

为解决这些技术问题，在设计和运行中需要对牵引供电系统进行深入研究，例如：对各种供电方式的结构、参数、性能的分析计算和优化；对变压器过负荷能力及对负荷平衡能力的研究；对谐波、负序、无功、电压损失、防干扰能力等进行系统地分析和综合治理研究等等。

可见，牵引供电系统总体技术要求为可靠性、可用性、可维护性、安全性、可持续性；可靠性，高标准冗余设计体系、高质量制造体系（设备）、严格施工标准体系，确保牵引供电系统的可靠性。

2、供电系统主要技术参数及要求供电系统是牵引供电的心脏，它包括供电能力、供电质量。

供电能力包括牵引网供电电压、载流能力和牵引变压器容量；供电质量包括电力系统电压波动、功率因数、谐波、负序。

2 ．1 牵引供电方式牵引供电系统供电方式目前我国基本采用以下两种方式：带回流线的直接供电方式（简称TRNF方式）和自耦变压器供电方式（简称AT方式）。

AT 供电方式优越性：1.环境电磁污染小，利于环保；2.供电能力大，末端电压高，提高铁路的运输能力；3.电分相少，利于动车组的高速运行；4.外部电源点需求少，工程费用投资低。

电气化铁路系统中的牵引供电与智能控制随着科技的不断进步，在现代化的铁路系统中，电气化已经成为了重要的发展趋势。

电气化铁路系统能够提供高效、环保、安全的运输方式，而其中的牵引供电和智能控制则是其关键组成部分。

本文将详细探讨电气化铁路系统中的牵引供电与智能控制技术，并分析其对铁路运输的重要意义。

首先，牵引供电是电气化铁路系统中的核心技术之一。

传统的铁路系统主要依靠柴油机作为牵引力源，而电气化铁路系统则是利用电力作为动力源。

牵引供电系统通常由供电设备和接触网组成。

供电设备负责将电力传输到接触网，而接触网则向行驶在铁轨上的牵引车辆提供电力。

这种方式不仅能够减少对化石燃料的依赖，降低能源消耗和污染，还能提供更加稳定和可靠的动力输出。

接下来，智能控制技术在电气化铁路系统中也起到了重要作用。

通过引入智能控制技术，可以实现对电气化铁路系统的监测、管理和控制。

智能控制系统能够对接触网电压、牵引车辆速度、能量回馈等参数进行实时监测和调整，以保证铁路系统的安全稳定运行。

此外，智能控制技术还能够优化能量利用，最大程度地减少能源浪费，提高运输效率。

牵引供电与智能控制在电气化铁路系统中相互依赖、共同作用。

牵引供电为智能控制提供了可靠的电力支持，而智能控制技术则能够监管和优化牵引供电系统的运行状态。

这种紧密的协同关系使得电气化铁路系统能够实现高效、安全、可持续的运输模式。

在牵引供电方面，电气化铁路系统采用的供电设备通常是交流供电系统或直流供电系统。

交流供电系统通常采用的是电力变压器将高压电网的电力转换成适合牵引车辆使用的低压交流电，而直流供电系统则使用的是直流电源。

目前，交流供电系统广泛应用于电气化铁路系统中，其具有电压稳定、能量传输效率高等优点。

此外，随着牵引车辆的发展，高速铁路系统中也开始采用直流供电系统，以提高行驶速度和牵引能力。

智能控制技术在电气化铁路系统中的应用也非常广泛。

其中最典型的例子就是牵引车辆的智能控制系统。

电气化铁道牵引供电系统是铁路运输系统中不可或缺的组成部分，其主要功能是为铁路牵引动力提供电能。

该系统的组成主要包括接触网、供电系统、牵引供电设备等几个方面。

1.接触网：接触网是电气化铁道牵引供电系统中最重要的部分之一。

它由电气化铁道沿线的两根悬挂在架空的导线组成，这两根导线之间对应着电气化铁道的两条轨道。

在接触网系统中，导线与运行中的列车之间通过受电弓来实现电能的传输。

受电弓是列车上的一个导电接触器，它与接触网的导线之间形成一个电气连接，从而实现了列车对接触网的电能获取。

2.供电系统：供电系统是电气化铁道牵引供电系统的另一个关键组成部分。

它主要负责为接触网系统提供稳定的电能。

供电系统一般由发电站、变电站和电缆线路等部分组成。

发电站负责发电，将电能送至变电站。

变电站将来自发电站的高压交流电能转化为适合接触网使用的额定电压，然后通过电缆线路输送至各个区段的接触全球信息站。

3.牵引供电设备：除了接触网和供电系统，电气化铁道牵引供电系统还包括了一些专门的牵引供电设备。

这些设备包括牵引变流器、牵引电动机、牵引逆变器等。

牵引变流器是用来将接触全球信息站的交流电能转化为适合牵引驱动装置使用的直流电能的设备。

牵引电动机则是用来提供列车牵引动力的设备，它将电能转化为机械能，从而推动列车行驶。

牵引逆变器则是将列车上的电能转化为适合送回接触网的电能的设备，它可以实现对列车制动时的能量回馈。

在电气化铁道牵引供电系统中，这些不同的组成部分相互配合，共同保障了铁路运输的电能供应和牵引动力输出。

通过接触网、供电系统和牵引供电设备的协同作用，电气化铁道牵引供电系统为铁路运输提供了高效、稳定的电能支持，为铁路运输的安全、高速、高效发挥了重要作用。

电气化铁道的牵引供电系统是现代铁路运输中不可或缺的一部分，它的完备与否直接影响着铁路运输的安全性、可靠性和效率。

接触网、供电系统和牵引供电设备是构成电气化铁道牵引供电系统的关键要素，下面将就这些要素做进一步的深入扩写。

牵引供电系统牵引供电系统是指为电气牵引车辆在运行过程中提供电力的系统。

牵引供电系统的设计和运行是交通运输的重要组成部分，特别是电气化铁路、电气胶轮车和电气地铁等交通工具的运营。

本文将讨论牵引供电系统的基本结构、工作原理和常见故障及解决方案。

基本结构牵引供电系统的基本结构包括两部分：接触网和接触网配电系统。

接触网是通过架空线路将电力输送到电气牵引车辆的触点上，而配电系统则负责将电能分配到接触网上的各个部分。

接触网通常由钢制上行线及钢制下行线组成，在两条线路之间悬挂的弹性线圈保持钢制上行线的张力，同时具有压在下行线上的力。

接触网配电系统由变电站、分段开关、隔离开关、牵引变压器和组合开关等组成。

变电站是牵引供电系统的核心设备，它将输送电压由高压变成适合电气牵引车辆的低电压。

分段开关用于分段，以便进行检修和维护工作。

隔离开关用于断开接触网和电气牵引车辆之间的电气连接。

牵引变压器是通过变压器将高压电能逐步变成电气牵引车辆所需的低电压。

组合开关用于控制配电系统的操作。

工作原理接触网通过上行线将高压电力输送到牵引变压器，在牵引变压器中将高压电能变成低电压电能，然后牵引变压器通过下行线将低电压电能输送到电气牵引车辆的触点上。

电气牵引车辆的牵引系统和辅助供电系统通过触点连接到接触网上，从而获取所需的电力。

在牵引供电系统的工作过程中，接触网将高压交流电输送到牵引变压器，通过牵引变压器将高压转换为低电压，供电给电气牵引车辆。

通过运用继电保护及其他电气保护设备，来保证接触网和牵引车辆之间的安全和稳定的电气连接。

常见故障及解决方案牵引供电系统因为工作原理的复杂性，有时候会出现不同的故障。

以下是常见的故障及解决方案：接触网脱落接触网脱落通常经常发生在高速运行中。

接触网脱落会导致接触网配电系统的保护装置动作，并给地面人员造成威胁。

对于接触网脱落的处理，一般有两种解决方案：第一种是通过调整钢制上行线张力来修复接触网的位置，第二种是通过使用特殊挂钩来吊起接触网，从而重新修复接触网的位置。

牵引供电系统说起电气化铁路，大家可能首先想到的就是线路两旁一根根的线杆与列车头顶密如蛛网的电线吧。

没错电气化铁路与普通铁路最明显的不同在于，它除了地上一条线（轨道）、还有天上一张网（接触网），是一种立体化的线路。

电力机车所需的电能来自发电厂由输电线路、变电装置、牵引用电网络、回流电路等组成的供用电系统供应。

世界各国采用的供电制式各不相同，我国的电气化铁路选择了25千伏单相工频（50赫兹）交流供电制式。

这种供电制式与工业生产所使用电流频率简称工频相同能使牵引动力获得最佳效果。

从天上到下，一套复杂完整的大系统为电气化列车的运行提供了保证。

1电气化铁路的心脏——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220千伏或110千伏三相交流电将三相电转换为适合电气列车使用的单相交流27.5千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。

通常将变电所设备分为一次设备与二次设备，一次设备是指接触高电压的电气设备，如牵引变压器、高压断路器、高压隔离开关、高压（电压与电流）互感器、输电线路、母线、避雷器等，它们主要完成电能变换、输送、分配等功能。

二次设备则主要是控制、监视、保护设备。

随着科技的发展，二次设备更加的集成化与智能化，形成了牵引变电所自动化系统为牵引变电所的远动控制提供了可能。

2电气化铁路的动脉——接触网当我们乘坐在电气化铁路的旅客列车上出行时，会看到路基两旁有一根根电杆竖立着顶端安装有单臂结构装置伸向线路侧上方且悬挂有电线，并将其固定在距轨道面一定高度的地方，在股道多的车站或编组站，悬挂结构及各种线网多如蛛网。