高速鐵路牽引供電系統(tǒng)(組成)

1、 第一節(jié) 高速鐵路牽引供電系統(tǒng)電氣化鐵路的組成由于電力機(jī)車(chē)本身不帶原動(dòng)機(jī)，需要靠外部電力系統(tǒng)經(jīng)過(guò)牽引供電裝置供給其電能，故電氣化鐵路是由電力機(jī)車(chē)和牽引供電系統(tǒng)組成的。牽引供電系統(tǒng)主要由牽引變電所和接觸網(wǎng)兩部分組成，所以人們又稱(chēng)電力機(jī)車(chē)、牽引變電所和接觸網(wǎng)為電氣化鐵道的三大元件。一、電力機(jī)車(chē)（一） 工作原理 電力機(jī)車(chē)靠其頂部升起的受電弓和接觸網(wǎng)接觸獲取電能。電力機(jī)車(chē)頂部都有受電弓，由司機(jī)控制其升降。受電弓升起時(shí)，緊貼接觸網(wǎng)線(xiàn)摩擦滑行，將電能引入機(jī)車(chē)，經(jīng)機(jī)車(chē)主斷路器到機(jī)車(chē)主變壓器，主變壓器降壓后，經(jīng)供電裝置供給牽引電動(dòng)機(jī)，牽引電動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使電力機(jī)車(chē)運(yùn)行。（二） 組成部分電力機(jī)車(chē)由機(jī)械部分 (

2、包括車(chē)體和轉(zhuǎn)向架)、電氣部分和空氣管路系統(tǒng)構(gòu)成。車(chē)體是電力機(jī)車(chē)的骨架，是由鋼板和壓型梁組焊成的復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，電力機(jī)車(chē)大部分機(jī)械及電氣設(shè)備都安裝在車(chē)體內(nèi)，它也是機(jī)車(chē)乘務(wù)員的工作場(chǎng)所。轉(zhuǎn)向架是由牽引電機(jī)把電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，便電力機(jī)車(chē)沿軌道走行的機(jī)械裝置。它的上部支持著車(chē)體，它的下部輪對(duì)與鐵路軌道接觸。電氣部分包括機(jī)車(chē)主電路、輔助電路和控制電路形成的全部電氣設(shè)備，在機(jī)車(chē)上占的比重最大，除安裝在轉(zhuǎn)向架中的牽引電機(jī)之外，其余均安裝在車(chē)頂、車(chē)內(nèi)、車(chē)下和司機(jī)室內(nèi)?？諝夤苈废到y(tǒng)主要執(zhí)行機(jī)車(chē)空氣制動(dòng)功能，由空氣壓縮機(jī)、氣閥柜、制動(dòng)機(jī)和管路等組成（三） 分類(lèi)干線(xiàn)電力牽引中，按照供電電流制分為：直流制電力機(jī)車(chē)和交

3、流制電力機(jī)車(chē)和多流制電力機(jī)車(chē)。交流機(jī)車(chē)又分為單相低頻電力機(jī)車(chē)(25Hz或16 2/3Hz)和單相工頻(50Hz)電力機(jī)車(chē)。單相工頻電力機(jī)車(chē)，又可分為交-直傳動(dòng)電力機(jī)車(chē)和交直交傳動(dòng)電力機(jī)車(chē)。二、 牽引變電所牽引變電所的主要任務(wù)是將電力系統(tǒng)輸送來(lái)的110kV三相交流電變換為27.5（或55）KV單相電，然后以單相供電方式經(jīng)饋電線(xiàn)送至接觸網(wǎng)上，電壓變化由牽引變壓器完成。電力系統(tǒng)的三相交流電改變?yōu)閱蜗?，是通過(guò)牽引變壓器的電氣接線(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。牽引變電所通常設(shè)置兩臺(tái)變壓器，采用雙電源供電。以提高供電的可靠性。變壓器的接線(xiàn)方式目前采用的有三相Yd11接線(xiàn)，單相V/V接線(xiàn)，單相接線(xiàn)以及三相-兩相斯科特變壓器。牽

4、引變電所還設(shè)置有串聯(lián)和并聯(lián)的電容補(bǔ)償裝置，用以改善供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量，減少牽引負(fù)荷對(duì)電力系統(tǒng)和通信線(xiàn)路的影響。三、 牽引供電回路電力牽引供變電系統(tǒng)是指從電力系統(tǒng)接受電能，通過(guò)變壓，變相后，向電力機(jī)車(chē)供電的系統(tǒng)。牽引供電回路是由牽引變電所、饋電線(xiàn)、接觸網(wǎng)、電力機(jī)車(chē)、鋼軌、地或回流線(xiàn)構(gòu)成。另外還有分區(qū)亭、開(kāi)閉所、自耦變壓器站等。（一） 開(kāi)閉所（SSP）電力牽引系統(tǒng)中的開(kāi)閉所，實(shí)際上是起配電作用的開(kāi)關(guān)站開(kāi)閉所就是高壓開(kāi)關(guān)站，實(shí)際上從嚴(yán)格意義上講是“高壓配電”站，僅僅起配電作用，實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)供電、雙路互投等功能。當(dāng)樞紐地區(qū)的供電，分為“由里向外供”和“由外向里供”兩種方式，前者在樞紐內(nèi)設(shè)置牽引變電所。后者

5、在樞紐內(nèi)不設(shè)牽引變電所，為了增加樞紐地區(qū)供電的可靠性和縮小事故的影響范圍，一般設(shè)開(kāi)閉所。AT供電方式時(shí)，供電臂較長(zhǎng)，在供電臂中部也設(shè)開(kāi)閉所。開(kāi)閉所應(yīng)有來(lái)自不同牽引變電所的（單線(xiàn)區(qū)段）或同一牽引變電所的不同饋線(xiàn)段（復(fù)線(xiàn)區(qū)段）的兩回進(jìn)線(xiàn)。開(kāi)閉所應(yīng)盡量設(shè)置在樞紐地區(qū)的負(fù)荷中心處，以減少饋線(xiàn)的長(zhǎng)度和饋線(xiàn)與接觸網(wǎng)的交叉干擾。（二） 分區(qū)亭（SP）為了增加供電的靈活性，提高運(yùn)行的可靠性，在兩個(gè)牽引變電所的供電區(qū)間常加設(shè)分區(qū)亭。分區(qū)亭常用于牽引網(wǎng)為雙邊供電，或復(fù)線(xiàn)區(qū)段牽引網(wǎng)為單邊供電，但上下行接觸網(wǎng)在末端并聯(lián)時(shí)。這時(shí)，分區(qū)亭起到平時(shí)將兩個(gè)供電臂或上下行接觸網(wǎng)聯(lián)絡(luò)起來(lái)的作用，這樣，當(dāng)事故發(fā)生時(shí)，可縮小停電范圍

6、和實(shí)現(xiàn)越區(qū)供電。（三） 自耦變壓器站電力牽引供電系統(tǒng)如采用自耦變壓器供電方式時(shí)，在沿線(xiàn)每隔10-15公里設(shè)置一臺(tái)自耦變壓器。設(shè)置時(shí)盡量將自耦變壓器設(shè)于沿鐵路的各站場(chǎng)上。同時(shí)，盡量與分區(qū)亭、開(kāi)閉所合并，以便于運(yùn)行管理。（四） 牽引網(wǎng)牽引網(wǎng)是由饋線(xiàn)、鋼軌回流線(xiàn)、接觸網(wǎng)組成的雙導(dǎo)線(xiàn)供電系統(tǒng)，完成對(duì)電力機(jī)車(chē)的送電任務(wù)。BT供電方式時(shí)，還要有回流線(xiàn)。AT供電供電方式時(shí)，還有正饋線(xiàn)和保護(hù)線(xiàn)。饋線(xiàn)：接在牽引變電所牽引母線(xiàn)和接觸網(wǎng)之間的導(dǎo)線(xiàn)，即將電能由牽引變電所引向電氣化鐵路。接觸網(wǎng)：一種特殊的輸電線(xiàn)，架設(shè)在鐵路上方，機(jī)車(chē)受電弓與其磨擦受電?；亓骶€(xiàn)：牽引變電所處的橫向回流線(xiàn)，它將軌或與軌平行的其它導(dǎo)線(xiàn)與牽引變

7、壓器指定端子相聯(lián)。分相絕緣器（電分相）：串在接觸網(wǎng)上，目的是把兩相不同的供電區(qū)分開(kāi)，并使機(jī)車(chē)光滑過(guò)渡，主要用在牽引變電所出口處和分區(qū)處。分段絕緣器（電分段）：分為縱向電分段和橫向電分段，前者用線(xiàn)路接觸網(wǎng)上，后者用于站場(chǎng)各條接觸網(wǎng)之間。通過(guò)其上的隔離開(kāi)關(guān)將有關(guān)接觸網(wǎng)進(jìn)行電氣連通或斷開(kāi)，以保證供電的可靠性、靈活性和縮小停電范圍等。 供電分區(qū)：正常供電時(shí)，由牽引變電所饋線(xiàn)到接觸網(wǎng)末端的一段供電線(xiàn)路，也稱(chēng)為供電區(qū)。電氣化鐵路的供電方式一、 電力系統(tǒng)對(duì)牽引變電所的供電方式電力系統(tǒng)向牽引變電所供電的方式可分為單電源供電，雙電源供電和混合供電。當(dāng)同一電氣化區(qū)段有不同那個(gè)的電力系統(tǒng)功能供電時(shí)，在牽引網(wǎng)的分界處

8、，應(yīng)設(shè)置分相電分段而不應(yīng)并聯(lián)。牽引變電所設(shè)置兩臺(tái)變壓器，它要求雙電源供電。1. 牽引變電所一、牽引變電所高壓進(jìn)線(xiàn)的主接線(xiàn)方案（一） 牽引變電所主接線(xiàn)的要求1、牽引變壓器的接線(xiàn)方式不同，對(duì)主接線(xiàn)的影響較大。2、在滿(mǎn)足可靠性的情況下，應(yīng)盡量采用簡(jiǎn)單的接線(xiàn)形式，一般一雙T接線(xiàn)為主。3、雙T接線(xiàn)雖然要求雙回路進(jìn)線(xiàn)，但可根據(jù)電氣化鐵路的重要程度和運(yùn)量大小而采用手動(dòng)投入或自動(dòng)投入備用回路。當(dāng)變電所的雙回路進(jìn)線(xiàn)中，主回路發(fā)生故障時(shí)，備用回路應(yīng)投入。當(dāng)采用手動(dòng)投入時(shí)，將有一段停電時(shí)間（幾數(shù)分鐘到幾十分鐘），但可使主接線(xiàn)簡(jiǎn)化，考慮到110kV線(xiàn)路故障率較低，而且220 kV及更高系統(tǒng)逐步形成之情況下，這種接線(xiàn)方

9、式得到了普遍應(yīng)用。4、對(duì)于重要電氣化區(qū)段，可采用自動(dòng)投入或雙回路主供。5、接觸網(wǎng)的故障率較高，要求27.5 kv側(cè)饋線(xiàn)斷路器能承受較高的跳閘次數(shù)或有足夠的備用。（二） 單母線(xiàn)分段接線(xiàn)1、單母線(xiàn)分段接線(xiàn)當(dāng)牽引變電所除了110kV兩回電源引入線(xiàn)外，還有別的引出線(xiàn)的時(shí)候，通常采用此種方式。正常運(yùn)行時(shí)，分段斷路器閉合，兩母線(xiàn)并列運(yùn)行，電源回路和同一負(fù)荷的饋線(xiàn)應(yīng)交錯(cuò)連接在不同的分段母線(xiàn)上，分段斷路器既能通過(guò)穿越功率，又可在必要的時(shí)候?qū)⒛妇€(xiàn)分成兩段，這樣，當(dāng)母線(xiàn)檢修時(shí)，停電范圍可縮小一半；母線(xiàn)故障時(shí)，分段斷路器自動(dòng)跳閘，將故障段母線(xiàn)斷開(kāi)，非故障段母線(xiàn)及其線(xiàn)路仍照常工作，僅使故障段母線(xiàn)連接的線(xiàn)路停電。單母線(xiàn)

10、分段的接線(xiàn)，廣泛用于城市電牽引變電所和110Kv電源進(jìn)線(xiàn)回路較少的電牽引供電系統(tǒng)。2、單母線(xiàn)帶旁路母線(xiàn)接線(xiàn)單母線(xiàn)分段的接線(xiàn)雖然有上述優(yōu)點(diǎn)，但是，還是存在斷路器檢修或故障時(shí)將使有關(guān)回路停電的缺陷，為此，增設(shè)一組旁路母線(xiàn)，組成帶旁路母線(xiàn)的單母線(xiàn)接線(xiàn)即可解決這一矛盾。（三） 橋型接線(xiàn)當(dāng)110Kv側(cè)有兩回進(jìn)線(xiàn)且需要穿越功率時(shí)，采用橋型接線(xiàn)。1、內(nèi)橋接線(xiàn)內(nèi)橋接線(xiàn)中帶有隔離開(kāi)關(guān)構(gòu)成的外跨條，作為檢修橋斷路器時(shí)旁路用。該接線(xiàn)的特點(diǎn)是線(xiàn)路中有一回故障，不影響供電。但變壓器故障時(shí)，造成線(xiàn)路中斷。考慮到變壓器故障率比進(jìn)線(xiàn)故障少，因此這種接線(xiàn)可加強(qiáng)牽引負(fù)荷供電的可靠性而對(duì)電力系統(tǒng)不會(huì)帶來(lái)多大影響，目前采用較多。由于

11、解裂變壓器也會(huì)造成線(xiàn)路中斷，所以如需經(jīng)常操作主變壓器的場(chǎng)合，不宜采用內(nèi)橋接線(xiàn)。2、外橋接線(xiàn) 該接線(xiàn)的特點(diǎn)是變壓器故障不影響線(xiàn)路，變壓器的投入和切除方便，線(xiàn)路穿越功率只經(jīng)過(guò)橋斷路器，但線(xiàn)路故障時(shí)影響一臺(tái)變壓器的供電，這種接線(xiàn)往往用于電力系統(tǒng)中比較重要的系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線(xiàn)上。（四） 雙T接線(xiàn)雙T接線(xiàn)是目前采用比較普遍的一種接線(xiàn)方式，它在變電所要求兩回進(jìn)線(xiàn)時(shí)采用。一般情況下，其中一回引自電源點(diǎn)的專(zhuān)用間隔，另一回進(jìn)線(xiàn)可從電力系統(tǒng)的各供電線(xiàn)路上連接。雙T接線(xiàn)比上述兩種接線(xiàn)形式都簡(jiǎn)單，雙回進(jìn)線(xiàn)都在供電要求不高的場(chǎng)合，采用一回助攻，另一回備用。若兩回進(jìn)線(xiàn)都能作主供回路，并能作為互為備用，則可消去外跨條，使接線(xiàn)更為簡(jiǎn)

12、單。在供電要求高的場(chǎng)合，應(yīng)優(yōu)先采用兩回進(jìn)線(xiàn)都能作為主供的方案。二、第五節(jié) 高速鐵路牽引供電系統(tǒng)介紹由于電力機(jī)車(chē)功率大，拉的多，跑的快，世界各國(guó)的高速鐵路幾乎都采用電力機(jī)車(chē)牽引。電力機(jī)車(chē)與蒸汽機(jī)車(chē)和內(nèi)燃機(jī)車(chē)不同，它本身不帶能源，必須由外部供應(yīng)電能。為了給電力機(jī)車(chē)供應(yīng)電能，需要在鐵路沿線(xiàn)架設(shè)一套牽引供電系統(tǒng)。高速鐵路的牽引供電系統(tǒng)，與常速鐵路的牽引供電系統(tǒng)不同，它的供電能力和供電可靠性必須滿(mǎn)足高速列車(chē)運(yùn)行的要求。自1964年10月1日，日本建成世界上第一條高速鐵路以來(lái)，經(jīng)過(guò)幾十年的實(shí)踐和發(fā)展，各國(guó)高速鐵路的牽引供電系統(tǒng)都有了很大的改進(jìn)，達(dá)到了很高的水平，而且都各具特色。最具有代表性的是日本、法國(guó)和

13、德國(guó)高速鐵路的牽引供電系統(tǒng)。高速鐵路的牽引供電系統(tǒng)主要包括牽引供電和接觸網(wǎng)兩大部分。下面就其采用的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)做一簡(jiǎn)單的介紹。1牽引供電部分（1）牽引供電方式：高速鐵路要求接觸網(wǎng)受流質(zhì)過(guò)高，分段和分相點(diǎn)數(shù)量少。目前各國(guó)大多采用自耦變壓器（AT）供電方式和帶回線(xiàn)的直接（RT）供電方式。自耦變壓器（AT）供電方式是每隔10km左右在接觸網(wǎng)與正饋線(xiàn)之間并聯(lián)接入一臺(tái)自耦變壓器，其中性點(diǎn)與鋼軌相連。自耦變壓器將牽引網(wǎng)的供電電壓提高一倍，而供給電力機(jī)車(chē)的電壓仍為25 kV，如圖所示。帶回線(xiàn)的直接（RT）供電方式是在接觸網(wǎng)支柱上架設(shè)一條與鋼軌并聯(lián)的回流線(xiàn)，如圖所示，利用接觸網(wǎng)與回流線(xiàn)之間的互感作用，使鋼軌中

14、的電流盡可能地由回流線(xiàn)流回牽引變電所，因而能部分抵消接觸網(wǎng)對(duì)鄰近通信線(xiàn)路的干擾。 自耦變壓器（AT）供電方式 帶回線(xiàn)的直接（RT）供電方式日本、法國(guó)采用AT供電方式；德國(guó)、意大利和西班牙采用RT供電方式。AT供電方式的優(yōu)點(diǎn)是：供電質(zhì)量高,變電所數(shù)量少,便于牽引變電所選址和電力部門(mén)的配合,牽引變電所間距大、分相點(diǎn)少。因此，便于高速列車(chē)運(yùn)行，防干擾效果也好。我國(guó)京滬高速鐵路牽引供電優(yōu)先采用2×25kV（AT）供電方式。（2）電源電壓等級(jí)：高速鐵路負(fù)荷電流大，對(duì)電力系統(tǒng)的不平衡影響也大。為了減少對(duì)電力系統(tǒng)的影響，高速鐵路一般都采用較高的電源電壓。日本采用154kV、220kV和275kV三

15、種電壓等級(jí)，法國(guó)采用225kV電壓等級(jí)，德國(guó)采用110kV電壓等級(jí)，意大利采用130kV電壓等級(jí)，西班牙采用132kV和220kV兩種電壓等級(jí)。（3）接觸網(wǎng)電壓：接觸網(wǎng)的電壓對(duì)電力機(jī)車(chē)功率發(fā)揮及機(jī)車(chē)運(yùn)行速度有很大影響，而且直接關(guān)系到牽引供電設(shè)備技術(shù)參數(shù)的選定和供電系統(tǒng)的工程投資，各國(guó)都非常重視這一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。日本接觸網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)電壓為25kV，最高電壓為30kV，最低電壓為22.5kV。法國(guó)分別為25kV、27.5kV和18kV。德國(guó)分別為15kV、17kV和12kV。西班牙分別為25kV、27.5kV和19kV。意大利采用直流供電，分別為3kV、3.6kV和2kV。我國(guó)京滬高速鐵路接觸網(wǎng)的標(biāo)稱(chēng)電壓

16、為25kV，長(zhǎng)期最高電壓擬定為27.5kV，短時(shí)（5min）最高電壓為29kV，設(shè)計(jì)最低工作電壓為20kV。（4）牽引變壓器接線(xiàn)形式：牽引變壓器是牽引供電系統(tǒng)中最重要的設(shè)備。它對(duì)牽引供電系統(tǒng)和工程投資起決定性的影響，不同類(lèi)型的牽引變壓器對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生不同的不平衡影響。日本采用斯科特接線(xiàn)和變形伍德橋接線(xiàn)三相變壓器。法國(guó)、德國(guó)、意大利和西班牙采用單相變位器。單相變壓器的優(yōu)點(diǎn)是變壓器容量大、利用率高、經(jīng)濟(jì)效果好，最適合在高速鐵路上應(yīng)用。我國(guó)京滬高速鐵路應(yīng)優(yōu)先采用單相變壓器。（5）牽引變電所繼電保護(hù)和自動(dòng)控制裝置：日本、法國(guó)、德國(guó)及西班牙高速鐵路的牽引變電所均按無(wú)人值班設(shè)計(jì)，采用運(yùn)動(dòng)裝置在電力調(diào)度中心

17、監(jiān)控。牽引變電所的繼電保護(hù)和自動(dòng)控制系統(tǒng)仍采用傳統(tǒng)的控制保護(hù)盤(pán)方式，微機(jī)控制保護(hù)和全部自動(dòng)化等技術(shù)都還沒(méi)有采用。但在保護(hù)系統(tǒng)的配置、繼電器的特性、控制回路的聯(lián)動(dòng)等方面比較先進(jìn)，系統(tǒng)的安全性和可靠性也比較高。（6）電力調(diào)度和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)：日本列車(chē)運(yùn)行指揮中心集列車(chē)、車(chē)輛、信號(hào)、牽引供電、防災(zāi)報(bào)警、旅客服務(wù)等多種業(yè)務(wù)調(diào)度為一體，構(gòu)成一個(gè)綜合調(diào)度處理系統(tǒng)。電力調(diào)度及運(yùn)動(dòng)是其中的一個(gè)子系統(tǒng)。法國(guó)高速鐵路的綜合調(diào)度系統(tǒng)由行車(chē)調(diào)度和電力調(diào)度組成。德國(guó)和西班牙高速鐵路的牽引供電調(diào)度及運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)則是一個(gè)設(shè)在調(diào)度中心的獨(dú)立系統(tǒng)。由調(diào)度所對(duì)高速線(xiàn)上所有開(kāi)關(guān)設(shè)備和接觸網(wǎng)柱上開(kāi)關(guān)進(jìn)行遙控。為了便于列車(chē)調(diào)度指揮，電力調(diào)度和運(yùn)

18、動(dòng)系統(tǒng)集中設(shè)在行車(chē)調(diào)度室內(nèi)。為2×27.5kV或27.5kV；接觸網(wǎng)額定電壓為25kV，長(zhǎng)期最高電壓為27.5kV，短時(shí)（5min）最高電壓為29kV，設(shè)計(jì)最低工作電壓為20kV。9 接觸網(wǎng)采用上、下行同相單邊供電，供電臂末端設(shè)分區(qū)所，在正常情況下實(shí)現(xiàn)上、下行接觸網(wǎng)并聯(lián)供電，在事故情況下實(shí)現(xiàn)越區(qū)供電，允許全部列車(chē)在減速條件下通過(guò)。當(dāng)采用AT供電方式時(shí)，AT所處的上、下行接觸網(wǎng)也實(shí)行并聯(lián)。10 供電設(shè)備的容量一般按近期客運(yùn)量的高峰小時(shí)牽引負(fù)荷進(jìn)行選擇；接觸網(wǎng)上行或下行單獨(dú)供電時(shí)，應(yīng)滿(mǎn)足最低工作電壓要求。11 負(fù)序和諧波對(duì)電力系統(tǒng)的影響應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。二、牽引網(wǎng)供電方式京滬高速鐵路

19、是由不同速度等級(jí)的動(dòng)車(chē)組混跑的客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)（在近、遠(yuǎn)期逐步加大350km/h及以上動(dòng)車(chē)組數(shù)量和運(yùn)行范圍），最高速度為350380km/h的高速動(dòng)車(chē)組采用大功率流線(xiàn)型交-直-交動(dòng)車(chē)組。AT供電方式具有適應(yīng)高電能傳輸?shù)哪芰?，同時(shí)可以降低對(duì)接觸懸掛載流量的要求和減輕牽引網(wǎng)電流密度，并有利于大運(yùn)量客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)接觸網(wǎng)的輕型化和系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì)。牽引網(wǎng)供電方式采用AT供電方式后在供電能力、減少電分相、改善電磁環(huán)境和降低外部電源投資等方面的優(yōu)勢(shì)均比較明顯，對(duì)于京滬高速鐵路長(zhǎng)距離、高速度、高密度和重負(fù)荷的情形尤其適宜；因此高速正線(xiàn)的牽引供電系統(tǒng)應(yīng)采用2×25kV AT供電方式，樞紐地區(qū)高中速聯(lián)絡(luò)線(xiàn)、動(dòng)車(chē)組走行線(xiàn)

20、和動(dòng)車(chē)段（所）等采用1×25kV帶回流線(xiàn)的直接供電方式。三、牽引變電所、開(kāi)閉所、分區(qū)所和AT所分布在京滬高速鐵路的電氣化工程中，牽引變電所(SS)、開(kāi)閉所(SSP)、分區(qū)所(SP)和AT所(ATP)的分布方案除根據(jù)上述主要設(shè)計(jì)原則及技術(shù)條件外，還應(yīng)考慮負(fù)荷特點(diǎn)、變電設(shè)施規(guī)模和牽引網(wǎng)結(jié)構(gòu)等。由于京滬高速鐵路的高、中速列車(chē)均采用交-直-交動(dòng)車(chē)組，列車(chē)在各種工況下的功率因數(shù)較高，牽引網(wǎng)末端電壓水平不再是制約牽引變電所間距的主要因素；而牽引網(wǎng)各導(dǎo)體的載流量和電力系統(tǒng)的負(fù)序承受能力成為限制牽引變電所間距的主要因素。根據(jù)前期牽引計(jì)算及方案論證的結(jié)論，京滬高速鐵路全線(xiàn)分別在李營(yíng)（北京動(dòng)車(chē)段）、魏善

21、莊、豆張莊、華苑、唐官屯、滄州、東光、德州、禹城、濟(jì)南、泰山、王莊、東郭、周營(yíng)、徐州、桃溝、固鎮(zhèn)、蚌埠、桑澗、滁州、南京南、下蜀、丹陽(yáng)、鄭陸、無(wú)錫、昆山和虹橋設(shè)27座牽引變電所，在每座牽引變電所內(nèi)均不設(shè)自耦變壓器。在A(yíng)T供電區(qū)段的分區(qū)所內(nèi)設(shè)置上、下行自耦變壓器，且自耦變壓器互為備用；在A(yíng)T供電區(qū)段內(nèi)，各牽引變電所的左右供電臂中間附近共設(shè)50處AT所，AT所內(nèi)設(shè)置上、下行自耦變壓器，且自耦變壓器互為備用。在北京南站和天津西站附近各設(shè)1處分區(qū)所兼開(kāi)閉所。在京滬高速鐵路的電氣化工程中，除新建李營(yíng)牽引變電所為直接供電方式的變電所外，其余均為AT供電方式的牽引變電所。高速正線(xiàn)接觸網(wǎng)除北京南魏善莊牽引變電

22、所和在本線(xiàn)初期虹橋牽引變電所虹橋段采用帶回流線(xiàn)的直接供電方式外，其余均采用AT供電方式；各樞紐和地區(qū)內(nèi)的高中速聯(lián)絡(luò)線(xiàn)、動(dòng)車(chē)組走行線(xiàn)及動(dòng)車(chē)段（動(dòng)車(chē)運(yùn)用所）車(chē)場(chǎng)線(xiàn)均采用帶回流線(xiàn)的直接供電方式。在正線(xiàn)貫通方案上，牽引變電所的平均間距為48.6km，最大間距為58.6km，供電臂最大長(zhǎng)度為29.9km。四、牽引變壓器類(lèi)型與容量牽引變壓器是牽引變電所中的關(guān)鍵設(shè)備，它的結(jié)線(xiàn)型式較多，如單相牽引變壓器、三相V結(jié)線(xiàn)牽引變壓器、平衡型牽引變壓器和三相Y/牽引變壓器等。牽引變壓器類(lèi)型的選擇應(yīng)綜合考慮電力系統(tǒng)容量、牽引負(fù)荷對(duì)電力系統(tǒng)的負(fù)序影響、安裝容量與基本電價(jià)和容量利用率等因素。由于高速鐵路的牽引負(fù)荷具有波動(dòng)性、

23、幅值變化大、采用再生制動(dòng)后牽引變電所左右兩供電臂更不易平衡等特點(diǎn)，京滬高速鐵路所采用牽引變壓器的結(jié)線(xiàn)型式必須適應(yīng)這些特點(diǎn)。關(guān)于單相牽引變壓器：它的容量利用率高，牽引變壓器安裝容量小，有利于動(dòng)車(chē)組再生能量的利用，但對(duì)電力系統(tǒng)的負(fù)序影響大，故應(yīng)在電力系統(tǒng)強(qiáng)大的地方優(yōu)先采用；單相結(jié)線(xiàn)具有負(fù)荷平穩(wěn)、電能損耗小、有效利用列車(chē)再生電能、運(yùn)營(yíng)費(fèi)用低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、設(shè)備數(shù)量少、運(yùn)營(yíng)維護(hù)方便和工程投資低等優(yōu)點(diǎn)；另外采用單相牽引變壓器可減少正常運(yùn)行條件下的接觸網(wǎng)電分相數(shù)量，這是其它結(jié)線(xiàn)型式的牽引變壓器所不及的。關(guān)于三相V結(jié)線(xiàn)牽引變壓器：在兩臂牽引負(fù)荷相等的前提下，三相V結(jié)線(xiàn)牽引變壓器的負(fù)序功率等于牽引負(fù)荷功

24、率的50%；它結(jié)構(gòu)也較簡(jiǎn)單，牽引變電所的每個(gè)供電臂可單獨(dú)選取所需要的容量，容量利用率較高；但正由于該類(lèi)型牽引變壓器的每相負(fù)荷以供電臂為單元，供電范圍小，該類(lèi)型牽引變壓器的安裝容量比單相牽引變壓器大。從減少接觸網(wǎng)電分相數(shù)量、有利于高速動(dòng)車(chē)組運(yùn)行和降低工程投資及運(yùn)營(yíng)費(fèi)用的角度來(lái)看，京滬高速鐵路采用單相牽引變壓器是適宜的，因此牽引變壓器在電力系統(tǒng)條件允許時(shí)優(yōu)先采用單相結(jié)線(xiàn)。從外部條件來(lái)看，雖然京滬高速鐵路沿線(xiàn)的輸配電網(wǎng)絡(luò)較發(fā)達(dá)，牽引變電所的外部電源可以很方便地就近取得220kV電源；初步調(diào)查結(jié)果表明：到2015年時(shí)，沿線(xiàn)電力系統(tǒng)的短路容量一般在30007000MVA之間。由于京滬高速鐵路牽引變電所的

25、牽引負(fù)荷較大，而系統(tǒng)短路容量增長(zhǎng)有限和受系統(tǒng)負(fù)序承受能力的限制，牽引變壓器全部采用單相結(jié)線(xiàn)型式的難度較大。在上階段與電力部門(mén)協(xié)商各牽引變電所的外部電源供電方案時(shí)，仍按單相牽引變壓器考慮；但沿線(xiàn)電力部門(mén)考慮到自身電網(wǎng)的發(fā)展情況以及純單相牽引負(fù)荷對(duì)發(fā)電廠(chǎng)、微電子、精密儀器等高科技加工企業(yè)的負(fù)序和諧波等影響，強(qiáng)烈建議牽引變電所采用三相接入方式。按國(guó)家電網(wǎng)公司和鐵道部關(guān)于京滬高速鐵路等供電工作協(xié)調(diào)會(huì)議紀(jì)要的精神，除昆山牽引變電所擬與滬寧城際變電所合建、牽引變壓器暫采用單相結(jié)線(xiàn)型式外，其它變電所中的牽引變壓器需采用220kV外部電源供電和三相接入方式，因此在本階段牽引變壓器按采用三相V結(jié)線(xiàn)型式配置，這樣

26、就保證了牽引變電所主接線(xiàn)在近、遠(yuǎn)期的一致性、可擴(kuò)展性和可實(shí)施性。五、接觸網(wǎng)懸掛類(lèi)型和牽引網(wǎng)導(dǎo)線(xiàn)的電流分配及各種導(dǎo)線(xiàn)的選擇京滬高速接觸網(wǎng)的懸掛類(lèi)型采用全補(bǔ)償彈性鏈型懸掛。牽引網(wǎng)導(dǎo)線(xiàn)型號(hào)的選擇應(yīng)滿(mǎn)足機(jī)械強(qiáng)度和牽引網(wǎng)負(fù)荷電流等要求，牽引網(wǎng)各導(dǎo)線(xiàn)的截面應(yīng)保證牽引供電系統(tǒng)載流的要求。在本次京滬高速鐵路牽引供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，正線(xiàn)接觸線(xiàn)采用合金含量為0.5%的鎂銅接觸導(dǎo)線(xiàn)；正線(xiàn)承力索采用高導(dǎo)電率（80%）銅合金絞線(xiàn)；正饋線(xiàn)、保護(hù)線(xiàn)、供電線(xiàn)和回流線(xiàn)等均采用鋁包鋼芯鋁絞線(xiàn)。六、樞紐供電與京滬高速鐵路相關(guān)的既有牽引供電設(shè)施按沿線(xiàn)樞紐地區(qū)劃分分別包括：在北京樞紐設(shè)雙橋和豐臺(tái)牽引變電所，北京和北京西開(kāi)閉所；在天津樞紐

27、設(shè)南倉(cāng)、豆張莊、楊柳青、軍糧城和山嶺子牽引變電所，南倉(cāng)、天津北和天津西分區(qū)所兼開(kāi)閉所以及天津開(kāi)閉所；在濟(jì)南樞紐設(shè)濟(jì)南西、晏城北和郭店?duì)恳冸娝?；在徐州樞紐設(shè)徐州北和夾河寨牽引變電所，徐州北和徐州開(kāi)閉所以及徐州西、周宅子和高家營(yíng)分區(qū)所；在南京樞紐設(shè)南京東牽引變電所；在上海樞紐設(shè)南翔和春申?duì)恳冸娝?，南翔開(kāi)閉所；在德州和蚌埠地區(qū)分別設(shè)德州及蚌埠東牽引變電所。京滬高速鐵路樞紐地區(qū)牽引供電系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)原則如下：為了保證鐵路樞紐供電的合理性和可靠性，樞紐牽引供電設(shè)施的規(guī)模和布點(diǎn)方案，應(yīng)統(tǒng)籌考慮近、遠(yuǎn)期的供電需要和路網(wǎng)電氣化發(fā)展的遠(yuǎn)期規(guī)劃，作為一個(gè)整體，統(tǒng)一規(guī)劃和設(shè)計(jì)、點(diǎn)線(xiàn)結(jié)合，總體方案可結(jié)合相關(guān)干線(xiàn)電

28、氣化工程分期實(shí)施。為保證京滬高速鐵路全線(xiàn)牽引供電系統(tǒng)的獨(dú)立性、完整性、可靠性、系統(tǒng)性和兼容性，高速鐵路一般不與常速鐵路混合供電，如在樞紐區(qū)段確有需要時(shí)應(yīng)通過(guò)設(shè)置開(kāi)閉所進(jìn)行供電，以實(shí)現(xiàn)單獨(dú)計(jì)量和獨(dú)立調(diào)度，便于運(yùn)營(yíng)、管理和維護(hù)；當(dāng)某一牽引變電所解列時(shí)，一般宜由高速線(xiàn)上設(shè)置的相鄰牽引變電所實(shí)行越區(qū)供電，為確保供電安全，高速動(dòng)車(chē)組一般不由既有線(xiàn)上所設(shè)置的牽引供電設(shè)施供電。京滬高鐵所經(jīng)由的北京、天津、濟(jì)南、徐州、南京和上海六大鐵路樞紐以及德州和蚌埠兩個(gè)鐵路地區(qū)均設(shè)置了牽引變電所，這些牽引變電所在向高速正線(xiàn)供電的同時(shí)，通過(guò)增加直饋線(xiàn)的方式兼顧樞紐地區(qū)內(nèi)的高中速聯(lián)絡(luò)線(xiàn)、動(dòng)車(chē)組走行線(xiàn)、動(dòng)車(chē)段（動(dòng)車(chē)運(yùn)用所）以及

29、相鄰既有線(xiàn)的供電，直饋線(xiàn)供電采用帶回流線(xiàn)的直接供電方式。京滬高速鐵路在各鐵路樞紐和地區(qū)內(nèi)所設(shè)置牽引變電所的供電范圍為：高速正線(xiàn)、高速線(xiàn)與既有線(xiàn)的聯(lián)絡(luò)線(xiàn)（已納入京滬高速鐵路工程）和動(dòng)車(chē)段（動(dòng)車(chē)運(yùn)用所），并為跨線(xiàn)列車(chē)的跨線(xiàn)徑路和相鄰既有線(xiàn)供電或作為備用，實(shí)現(xiàn)跨線(xiàn)徑路的供電可靠性，保證高速鐵路牽引供電系統(tǒng)自成體系及其完整性，并適宜于獨(dú)立運(yùn)營(yíng)的管理模式。牽引變電所在各鐵路樞紐和地區(qū)內(nèi)的設(shè)置地點(diǎn)應(yīng)靠近負(fù)荷中心，它首先應(yīng)保證高速鐵路的供電，在必要時(shí)可兼顧相鄰既有線(xiàn)的供電，并應(yīng)方便出線(xiàn)。在牽引變電所出線(xiàn)不便和饋線(xiàn)數(shù)目較多的情況下，考慮適當(dāng)增設(shè)開(kāi)閉所；當(dāng)本線(xiàn)和樞紐地區(qū)的規(guī)劃電化線(xiàn)路需合建牽引變電所或開(kāi)閉所時(shí)，

30、本著滿(mǎn)足供電需要的原則進(jìn)行一次設(shè)計(jì)，按工程實(shí)施進(jìn)度進(jìn)行分期建設(shè)。距離較長(zhǎng)的聯(lián)絡(luò)線(xiàn)宜單獨(dú)設(shè)直饋線(xiàn)供電；動(dòng)車(chē)段（動(dòng)車(chē)運(yùn)用所）的直供饋線(xiàn)一般不少于兩回，其中至少有一回饋線(xiàn)應(yīng)直 第二節(jié) 自動(dòng)過(guò)分相工作原理本系統(tǒng)是基于免維護(hù)地面定位技術(shù)的車(chē)載自動(dòng)過(guò)分相控制系統(tǒng)。機(jī)車(chē)通過(guò)感應(yīng)地面定位信號(hào)確定機(jī)車(chē)與分相點(diǎn)的相對(duì)位置，地面定位和機(jī)車(chē)感應(yīng)信號(hào)分別采用斜對(duì)稱(chēng)埋設(shè)和備份接收，以保證自動(dòng)過(guò)分相的安全和可靠。圖5 地面感應(yīng)器的埋設(shè)方式如圖5所示，預(yù)先根據(jù)要求在每個(gè)分相區(qū)前后分別埋設(shè)兩個(gè)地面感應(yīng)器。以機(jī)車(chē)端向前運(yùn)行為例，安裝在機(jī)車(chē)端左側(cè)的感應(yīng)接收器設(shè)為1號(hào)，右側(cè)設(shè)為2號(hào)，端左側(cè)的感應(yīng)接收器設(shè)為3號(hào)，右側(cè)設(shè)為4號(hào)(如圖6所

31、示)。圖6 地面感應(yīng)接收器在機(jī)車(chē)上安裝位置示意圖機(jī)車(chē)按圖5箭頭方向運(yùn)行在通過(guò)地面磁性感應(yīng)器時(shí)，T2號(hào)或T4號(hào)感應(yīng)接收器接收到車(chē)位定位信號(hào)(G1感應(yīng)器信號(hào))，控制裝置記錄機(jī)車(chē)即時(shí)速度V，控制裝置根據(jù)速度計(jì)算出延時(shí)時(shí)間t，t=170m/v-t0，t0時(shí)間包括司機(jī)指令回零時(shí)間、各輔助機(jī)組斷開(kāi)時(shí)間、劈相機(jī)斷開(kāi)時(shí)間和主斷路器斷開(kāi)時(shí)間。同時(shí)，司機(jī)臺(tái)的過(guò)分相指示燈亮，表示控制裝置已接收到分相點(diǎn)前車(chē)位定位信號(hào)，控制裝置開(kāi)始進(jìn)行自動(dòng)過(guò)分相控制。經(jīng)過(guò)延時(shí)t后，控制裝置分別執(zhí)行司機(jī)指令回零，通風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)和劈相機(jī)斷開(kāi)動(dòng)作，最后執(zhí)行主斷路器斷開(kāi)動(dòng)作。機(jī)車(chē)無(wú)負(fù)荷通過(guò)分相區(qū)間后，如控制裝置的任何一個(gè)感應(yīng)接收器接收到車(chē)位定位信號(hào)，表明機(jī)車(chē)已通過(guò)分相區(qū)間，控制裝置分別執(zhí)行主斷路器閉合，啟恢復(fù)司機(jī)指令。機(jī)車(chē)恢復(fù)原有狀態(tài)。司機(jī)臺(tái)的過(guò)分相指示燈熄滅，表明控制裝置已完成自動(dòng)過(guò)分相控制。在某些特殊情況下，如：