電力牽引供電系統(tǒng)概述

電力牽引供電系統(tǒng)概述第1頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一1.2電力系統(tǒng)簡介第2頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一一概述由于電能不能大量儲存，電能的生產(chǎn)、傳輸、分配和使用就必須在同一時間內(nèi)完成。這就需要將發(fā)電廠發(fā)出的電能通過輸電線路、配電線路和變電站配送，將發(fā)電廠和用電設(shè)備連接在一起有機(jī)地聯(lián)成一個“整體”。我們將這個由發(fā)電、送電、變電、配電和用電五個環(huán)節(jié)組成的“整體”稱為電力系統(tǒng)。

第3頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、輸電網(wǎng)、配電網(wǎng)和電力用戶組成的整體，是將一次能源轉(zhuǎn)換成電能并輸送和分配到用戶的一個統(tǒng)一系統(tǒng)。輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)統(tǒng)稱為電網(wǎng)，是電力系統(tǒng)的重要組成部分。發(fā)電廠將一次能源轉(zhuǎn)換成電能，經(jīng)過電網(wǎng)將電能輸送和分配到電力用戶的用電設(shè)備，從而完成電能從生產(chǎn)到使用的整個過程。電力系統(tǒng)還包括保證其安全可靠運(yùn)行的繼電保護(hù)裝置、安全自動裝置、調(diào)度自動化系統(tǒng)和電力通信等相應(yīng)的輔助系統(tǒng)（一般稱為二次系統(tǒng)）。一概述

第4頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一圖1電力系統(tǒng)示意圖火力發(fā)電廠110kV220kV330kV500kV一次降壓變電站35kV二次電壓變電站10kV10kV工廠變壓器臺220V住宅380V/220V第5頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一發(fā)電廠電力網(wǎng)電力用戶二

電力系統(tǒng)的組成第6頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一

發(fā)電廠是實(shí)現(xiàn)把其他形式的能源轉(zhuǎn)化成電能的場所。現(xiàn)在我國的發(fā)電廠主要有火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠、核能發(fā)電廠等。此外，還有利用地?zé)豳Y源、再生資源（太陽光能，太陽熱，風(fēng)力，潮汐，波浪，海流等）其他形式的能源進(jìn)行發(fā)電。1、火力發(fā)電廠2、水利發(fā)電廠3、核能發(fā)電廠4、地?zé)岚l(fā)電廠5、潮汐發(fā)電廠6、風(fēng)力發(fā)電廠：已接近常規(guī)電廠的造價(jià)，上網(wǎng)電價(jià)可降到4角左右。7、太陽能發(fā)電廠：高耗能、低效率。1.發(fā)電廠

第7頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一發(fā)電機(jī)基本工作原理第8頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一2.電力網(wǎng)電力系統(tǒng)中連接發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)稱為電力網(wǎng)，它由各種電壓等級的輸配電線路和變電站組成。電力網(wǎng)按其功能可分為輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)。

輸電網(wǎng)是電力系統(tǒng)的主網(wǎng)，它是由35kV及以上的輸電線和變電站組成

配電網(wǎng)是由10kV及其以下的配電線路和配電變壓器組成

就我國目前絕大多數(shù)電網(wǎng)來說，高壓電網(wǎng)指：110KV，220KV電網(wǎng)；超高壓電網(wǎng)指330KV，500KV和750KV電網(wǎng)。特高壓電網(wǎng)指的是以1000KV輸電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，超高壓輸電網(wǎng)和高壓輸電網(wǎng)以及特高壓直流輸電（正負(fù)800KV），高壓直流輸電和配電網(wǎng)構(gòu)成的現(xiàn)代化大電網(wǎng)。第9頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一電力網(wǎng)按電壓等級分為：低壓電網(wǎng)——電壓1KV以下中壓員網(wǎng)——電壓1-10KV高壓電網(wǎng)——電壓高于10KV，低于330KV超高壓網(wǎng)——電壓高于330KV，低于750KV特高壓網(wǎng)——電壓1000KV及其以上第10頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一輸電網(wǎng)是電力系統(tǒng)中最高電壓等級的電網(wǎng)，是電力系統(tǒng)中的主要網(wǎng)絡(luò)（簡稱主網(wǎng)），起到電力系統(tǒng)骨架的作用，所以又可稱為網(wǎng)架。在一個現(xiàn)代電力系統(tǒng)中既有超高壓交流輸電，又有超高壓直流輸電。這種輸電系統(tǒng)通常稱為交、直流混合輸電系統(tǒng)。配電網(wǎng)是將電能從樞紐變電站直接分配到用戶區(qū)或用戶的電網(wǎng)，它的作用是將電力分配到配電變電站后再向用戶供電，也有一部分電力不經(jīng)配電變電站，直接分配到大用戶，由大用戶的配電裝置進(jìn)行配電。第11頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一(1)輸電線路

電力輸送設(shè)備是由輸電線路、變電站和配電線路等組成。輸送電能通常采用三相三線制交流輸電方式。

采用高壓、超高壓遠(yuǎn)距離輸電是各國普遍采用的途徑。目前我國常用的輸電電壓等級有35kV，110kV，220kV，330kV，500kV等多種。輸電過程中,一般將發(fā)電機(jī)組發(fā)出的6~10kV電壓經(jīng)升壓變壓器變?yōu)?5~500kV高壓，再利用降壓變壓起將35kV高壓變?yōu)?~10kV高壓。通過輸電線可遠(yuǎn)距離將電能傳送到各用戶.第12頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一(2)變電站變電站有升壓變電站與降壓變電站之分。

根據(jù)供電的范圍不同，變電站可分為一次（樞紐）變電站和二次變電站。一次變電站是從110kV以上的輸電網(wǎng)受電，將電壓降到35kV—110kV，供給一個大的區(qū)域用電。二次變電站，大多數(shù)從35—110V輸電網(wǎng)絡(luò)受電，將電壓降到6—10kV，向較小范圍供電。

第13頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一(3)配電線路配電的作用是將電能分配到各類用戶。常用的配電電壓有10kV或6kV高壓和380/220V低壓。由10kV或6kV高壓供電的用戶稱為高壓用戶。由380/220V低壓供電的用戶稱為低壓用戶。低壓配電線路是指經(jīng)配電變壓器，將高壓10kV降低到380/220V等級的線路。第14頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一三用戶一級負(fù)荷:指中斷供電將造成人身傷亡者、重大的政治影響、重大的經(jīng)濟(jì)損失或公共場所秩序嚴(yán)重混亂的負(fù)荷。對一級負(fù)荷應(yīng)有兩個或以上獨(dú)立電源供電。

二級負(fù)荷:指中斷供電將造較大的經(jīng)濟(jì)損失（如大量產(chǎn)品報(bào)廢）或造成公共場所秩序混亂的負(fù)荷（如大型體育場館、劇場等）。對二級負(fù)荷盡可能要有兩個獨(dú)立的電源供電。

三級負(fù)荷:不屬于一、二級負(fù)荷者是三級負(fù)荷。三級負(fù)荷對供電沒有什么特別要求，可以非連續(xù)性地供電，如小市鎮(zhèn)公共用電、機(jī)修車間等，通常用一個電源供電。第15頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一1.3三相電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式第16頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一基本概念1、電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)：發(fā)電機(jī)、變壓器的中性點(diǎn)且指變壓器Y形接線。2、運(yùn)行方式共三種：中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式

中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地運(yùn)行方式

中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行方式前兩種接地系統(tǒng)統(tǒng)稱為：小接地電流系統(tǒng)，后一種接地系統(tǒng)又稱為：大接地電流系統(tǒng)。3、分析中性點(diǎn)運(yùn)行方式的目的：運(yùn)行方式的不同會影響運(yùn)行的可靠性、設(shè)備的絕緣、通信的干擾、繼電保護(hù)等第17頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一目錄一中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)二中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)三中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)四中性點(diǎn)不同接地方式的比較和應(yīng)用范圍第18頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一一中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)第19頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一一中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)1正常運(yùn)行情況

⒈簡化等值電路圖2-1正常運(yùn)行時的中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)（a）電路圖（b）相量圖第20頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一假設(shè)條件C—各相對比地之間是空氣層，空氣是絕緣介質(zhì)，組成分散電容：圖2-1為了方便討論，認(rèn)為：1、三相系統(tǒng)對稱2、對地分散電容用集中電容表示,相間電容不予考慮3、當(dāng)導(dǎo)線經(jīng)過完全換位后，Cu=Cv=Cw=C第21頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一分析：圖2-11、三相系統(tǒng)對稱時，三相電壓對稱,即2、由于Cu=Cv=Cw=C，則IcA=IcB=Icc=Ux/Xc＝也對稱，即第22頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一結(jié)論正常運(yùn)行時：地中沒有零序電容電流流過。中性點(diǎn)對地電位為零。第23頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一2單相接地故障

⒈簡化等值電路假定C相完全接地，如下圖。圖2-2單相接地故障時的中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)（a）電路圖（b）相量圖第24頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一分析：圖2-2電流情況：電壓情況：第25頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一結(jié)論接地故障相對地電壓降低為零；非接地故障相電壓升高為線電壓（倍）且相位改變→絕緣水平按線電壓設(shè)計(jì)（35KV及以下

）中性點(diǎn)對地電壓升為相值（方向與故障相電壓相反，即-Ｕc）相對中性點(diǎn)電壓和線電壓仍不變→三相系統(tǒng)仍然對稱，可以繼續(xù)運(yùn)行2h（供電可靠性提高）接地點(diǎn)流過的電容電流是正常每相對地電容電流的３倍，即Ｉc＝３Ｉco→故在接地點(diǎn)有電弧第26頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一單相接地時接地電流危害

單相接地時的接地電流將在故障點(diǎn)形成電弧。當(dāng)出現(xiàn)穩(wěn)定電弧時可能燒壞電氣設(shè)備，或引起兩相或三相短路。尤其是電機(jī)或電器內(nèi)部因絕緣損壞而造成一相導(dǎo)體與設(shè)備外殼之間接觸產(chǎn)生穩(wěn)定電弧時，更容易燒壞電機(jī)、電器或造成相間短路。第27頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一接地電容電流的經(jīng)驗(yàn)算法：Ic—中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)地單相接地電容電流（A）U—電網(wǎng)額定線電壓（Kv）L—同一電壓U具有電氣聯(lián)系的架空線路或電纜線路總長度（km）返回架空線路電纜線路第28頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一習(xí)題1、中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，各相對地電壓有什么變化？單相接地電流有什么變化？性質(zhì)如何？第29頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一1、中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，各相對地電壓有什么變化？單相接地電流有什么變化？性質(zhì)如何？答：故障相電壓等于0，非故障相電壓升高倍。單相接地電流為一相對地電容電流的3倍，為容性電流。第30頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一2、單相接地時接地電流可能產(chǎn)生的危害？第31頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一2、單相接地時接地電流可能產(chǎn)生的危害？單相接地電流為一相對地電容電流的3倍，單相接地時的接地電流將在故障點(diǎn)形成電弧。當(dāng)出現(xiàn)穩(wěn)定電弧時可能燒壞電氣設(shè)備，或引起兩相或三相短路。第32頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一二中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)第33頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一問題的提出為什么要采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)？中性點(diǎn)不接地電力網(wǎng)發(fā)生接地時，仍可繼續(xù)運(yùn)行2h，但若接地電流值過大，會產(chǎn)生持續(xù)性電弧，危脅設(shè)備，甚至產(chǎn)生三相或二相短路。第34頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一二中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)1消弧線圈的工作原理圖2-3中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)（a）電路圖（b）相量圖第35頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一1消弧線圈的工作原理1、正常運(yùn)行時：中性點(diǎn)對地電位為零：UN=0消弧線圈中無電流：IL=0流過地中的電容電流為零：IC=02、單相接地時：中性點(diǎn)電位升高為相電壓：消弧線圈中出現(xiàn)感性電流：與相差1800流過接地點(diǎn)電流：+（相互抵消）消弧線圈不起作用→實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償?shù)?6頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一2補(bǔ)償方式及選用1、全補(bǔ)償:ＩL＝ＩC即１／ωＬ＝３ωＣ接地點(diǎn)電流為零缺點(diǎn)：XL=Xc，網(wǎng)絡(luò)容易因不對稱形成串聯(lián)諧振過電壓危及絕緣2、欠補(bǔ)償:ＩL＜ＩC即１／ωＬ＜３ωＣ接地點(diǎn)為容性電流缺點(diǎn)：易發(fā)展成為全補(bǔ)償方式,切除線路或頻率下降可能諧振。3、過補(bǔ)償:ＩL＞ＩC即１／ωＬ＞３ωＣ接地點(diǎn)為為感性電流注意：電感電流數(shù)值不能過大≯10A不采用少采用采用第37頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)

U相金屬性接地電壓變化特點(diǎn):故障相對地電壓變?yōu)榱惴枪收舷鄬Φ仉妷荷弑断到y(tǒng)各相對地的絕緣水平也按線電壓考慮

第38頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一3消弧線圈1、消弧線圈結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：①為了保持補(bǔ)償電流與電壓之間的線性關(guān)系，采用滯氣隙鐵芯②氣隙沿整個鐵芯均勻設(shè)置，以減少漏磁③為了絕緣及散熱，鐵芯和線圈都浸在油中④為適應(yīng)系統(tǒng)中電容電流變化特點(diǎn)，消弧線圈中設(shè)有分接頭（5～9個）2、補(bǔ)償容量的選擇：Ｑh.e≥1.35ＩcＵx3、消弧線圈的安裝地點(diǎn)發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)或廠變的中性點(diǎn)；變電所主變的中性點(diǎn)。4、適用范圍：廣泛應(yīng)用在不適合采用中性點(diǎn)不接地的以架空線路為主體的3-60kV系統(tǒng)；個別雷害嚴(yán)重的地區(qū)110kV系統(tǒng)不得已采用。返回第39頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一三中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)第40頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一1簡化等值電路

假定C相完全接地，如下圖。圖2-4單相接地故障時的中性點(diǎn)直接接地的電力系統(tǒng)第41頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一2.3.2單相接地時

1、電壓情況（C相）接地相電壓降低→為0非接地相電壓不變→為相電壓中性點(diǎn)對地電壓不變→為02、電流情況形成短路→危害大→裝設(shè)繼電保護(hù)→跳閘切除故障（供電可靠性降低），避免接地點(diǎn)的電弧持續(xù)。分析第42頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一優(yōu)點(diǎn)：

1、不外加設(shè)備即可消弧2、降低電網(wǎng)對地絕緣，節(jié)省造價(jià)缺點(diǎn)：1、供電可靠性降低改進(jìn)：裝自動重合閘裝置、加備用電源2、電流很大且單相磁場對弱電干擾改進(jìn)：中性點(diǎn)經(jīng)電抗器接地、僅部分中性點(diǎn)接地3、不產(chǎn)生過電壓，設(shè)備絕緣水平低20％，造價(jià)低。結(jié)論返回第43頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一中性點(diǎn)經(jīng)小阻抗(小電阻或電抗器)接地

著眼點(diǎn)是為了增大零序電抗，以限制單相短路電流

第44頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一四中性點(diǎn)不同接地方式的比較和應(yīng)用范圍第45頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一1、供電可靠性經(jīng)消弧線圈接地>不接地>直接接地2、過電壓與絕緣水平大接地→相電壓小接地→線電壓3、繼電保護(hù)

大接地→靈敏、可靠小接地→不靈敏4、對通信的干擾

大接地→電流大、干擾大小接地→電流小，干擾小5、系統(tǒng)穩(wěn)定性1中性點(diǎn)不同接地方式的比較小接地系統(tǒng)優(yōu)先小接地系統(tǒng)優(yōu)先小接地系統(tǒng)優(yōu)先大接地系統(tǒng)優(yōu)先大接地系統(tǒng)優(yōu)先第46頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一110kv及以上——直接接地20~60kvI<10A——中性點(diǎn)不接地I>10A——中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地10kvI<20A——中性點(diǎn)不接地I>20A——中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地3~6kvI<30A——中性點(diǎn)不接地I>30A——中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地1kv及以下——直接接地2中性點(diǎn)運(yùn)行方式的應(yīng)用范圍返回第47頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一1．消弧線圈的補(bǔ)償運(yùn)行方式有三種：__________運(yùn)行方式和__________方式和__________方式，一般應(yīng)采用__________運(yùn)行方式。

2.在35KV系統(tǒng)中，電容電流大于____A，在10KV系統(tǒng)中，電容電流大于______A，應(yīng)采用中性點(diǎn)______________接地系統(tǒng)。第48頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一全補(bǔ)償欠補(bǔ)償過補(bǔ)償過補(bǔ)償1．消弧線圈的補(bǔ)償運(yùn)行方式有三種：__________運(yùn)行方式和__________方式和__________方式，一般應(yīng)采用__________運(yùn)行方式。第49頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一2.在35KV系統(tǒng)中，電容電流大于____A，在10KV系統(tǒng)中，電容電流大于______A，應(yīng)采用中性點(diǎn)______________接地系統(tǒng)。10，20，經(jīng)消弧線圈或電阻第50頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一1.4牽引供變電系統(tǒng)的組成第51頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一1牽引供電系統(tǒng)的構(gòu)成第52頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一電力系統(tǒng)向牽引供電系統(tǒng)供電示意圖第53頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一牽引供電系統(tǒng)組成第54頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一牽引變電所：核心元件為變壓器 (1)

三相YNd11接線；

(2)單相Ii接線；

(3)單相Vv接線； (4)Scott接線。

牽引網(wǎng)：由饋線、接觸網(wǎng)、軌（地）、回流線組成。 （1）直接供電方式

（2）帶回流線的直接供電方式

（3）吸流變壓器(BT)供電方式

（4）自耦變壓器(AT)供電方式第55頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一牽引變電所

把電力系統(tǒng)供應(yīng)的電能變換成適合電力機(jī)車牽引要求的電能。第56頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一牽引變電所:把電力系統(tǒng)供應(yīng)的電能變換成適合電力機(jī)車牽引要求的電能。饋電線:連接牽引變電所和接觸網(wǎng)的導(dǎo)線。它將牽引變電所變換后的電能送到接觸網(wǎng)。接觸網(wǎng):是一種懸掛在軌道上方，沿軌道敷設(shè)的、和鐵路軌頂保持一定距離的輸電網(wǎng)。通過電動車組的受電弓和接觸網(wǎng)的滑動接觸，牽引電能就由接觸網(wǎng)進(jìn)入電動車組，從而驅(qū)動牽引電動機(jī)使列車運(yùn)行。軌道:在非電牽引情形下只作為列車的導(dǎo)軌。在電力牽引時，軌道除仍具有導(dǎo)軌功能外，還需要完成導(dǎo)通回流的任務(wù)。因此，電力牽引的軌道，需要具有良好的導(dǎo)電性能?；亓骶€:是連接軌道和牽引變電所的導(dǎo)線。通過回流線把軌道中的回路電流導(dǎo)入牽引變電所的主變壓器。

第57頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一電氣化鐵路三大技術(shù)課題負(fù)序電流：動態(tài)單相取流，產(chǎn)生負(fù)序電流輸入電力系統(tǒng)；措施：三相-兩相變壓器；變電所換向連接；高次諧波

機(jī)車整流器產(chǎn)生高次諧波，對通信產(chǎn)生干擾。

措施：BT,AT供電方式功率因數(shù)低

措施：并聯(lián)電容補(bǔ)償?shù)?8頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一對電氣化鐵道供電系統(tǒng)的基本要求安全、可靠，不間斷供電：；保證必須的電壓水平:19～29KV，額定27.5kv；提高功率因素；減少負(fù)序電流和高次諧波；減少對鄰近通信線路的干擾。第59頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一1.5牽引供電方式第60頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一按分區(qū)所運(yùn)行狀態(tài)分類：(1).單邊供電;(2).雙邊供電；(3).上、下行并聯(lián)供電；按牽引網(wǎng)設(shè)備類型分類：(1).直接供電方式（TR供電方式）;(2).BT供電方式(Booster-Transformer,吸流變壓器）；(3).AT供電方式（Auto-Transformer,自耦變壓器）；(4).帶回流線的直接供電方式（DN供電方式）；(5).CC供電方式（CoaxialCable,同軸電纜）；

第61頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一單邊供電鋼軌變電所變電所饋線分區(qū)所分區(qū)所開關(guān)打開，只由一端供電第62頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一雙邊供電鋼軌變電所變電所饋線分區(qū)所分區(qū)所開關(guān)閉合，由兩端供電。第63頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一上、下行并聯(lián)供電第64頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一(1)直接供電方式鋼軌T變電所接觸網(wǎng)C機(jī)車電流I鋼軌電流I1地中電流I2特點(diǎn)：投資小，鋼軌電位高，對通信線感應(yīng)干擾大。法國、英國、前蘇聯(lián)廣泛使用第65頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一(2)BT供電方式特點(diǎn)：變比為1：1的BT串入接觸網(wǎng)，間隔為1.5~4km,用以吸回地中電流，減少通信干擾。優(yōu)點(diǎn)：鋼軌電位低，抑制通信干擾效果好；缺點(diǎn)：增加牽引網(wǎng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，提高造價(jià)。阻抗增大，使供電臂長度減??；存在BT分段（火花間隙），不利于高速、重載等大電流運(yùn)行第66頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一

BT供電方式在牽引網(wǎng)中，每相距1.5km—4km間隔，設(shè)置一臺變比為1:1的吸流變壓器。吸流變壓器設(shè)在分段中央，其原邊串入接觸網(wǎng)，副邊串入沿鐵路架設(shè)的回流線?；亓骶€通常就懸掛在鐵路沿線的接觸網(wǎng)支柱外側(cè)的橫擔(dān)上。第67頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一1—接觸網(wǎng)；2—為軌道；3—為回流線；4—為吸流變壓器，變比1:1，一次線圈串接入接觸網(wǎng)，二次線圈串接入回流；5—為吸上線，一端接回流線，另一端與軌道或吸流變壓器線圈中點(diǎn)連接，以提供從電力機(jī)車到軌道的返回電流流到回流線中去的通路。6—為位于遠(yuǎn)端的吸上線處的電力機(jī)車；第68頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一這種裝置的防護(hù)作用在于：把本來是尺寸很大的接觸網(wǎng)—軌道大地回路改變成尺寸相對很小的接觸網(wǎng)—回流線回路。當(dāng)牽引電流流經(jīng)吸流變壓器原邊時，副邊在回流線中產(chǎn)生很大的互感電勢。吸流變壓器的作用也就是在接觸網(wǎng)和回流線之間集中地加大互感。即：設(shè)吸流變壓器原邊電流為I1，匝數(shù)為ω1；副邊電流I2，匝數(shù)為ω2。根據(jù)磁勢平衡關(guān)系：I2ω2≈I1ω1又因?yàn)樽儽葹?:1，則ω1=ω2，所以I2≈I1

說明：采用吸流變后，只有變壓器原邊的激磁電流仍流經(jīng)軌道和大地，且電流數(shù)量很小。如果不設(shè)吸流變，單憑接觸網(wǎng)和回流線之間的分布互感，僅約10-20%牽引電流經(jīng)回流線流回。第69頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一同時回流線和接觸網(wǎng)中的電流基本上大小相等，方向相反。兩者的交變磁場基本上可互相平衡(抵消)。顯著地減弱了接觸網(wǎng)和回流線周圍空間的交變磁場，使?fàn)恳娏髟卩徑耐ㄐ啪€路中的電磁感應(yīng)影響大大地減小。

缺點(diǎn)：1.

電力機(jī)車處于吸流變壓器附近時防護(hù)效果差。機(jī)車電流經(jīng)軌道與大地，然后經(jīng)回流線流回，接觸網(wǎng)在a、b段中沒有電流，而回流線中有電流，則在ab段的長度內(nèi)等于沒有防護(hù)。第70頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一回流線cd中無電流，在接觸網(wǎng)cd段的長度內(nèi)等于沒有防護(hù)。兩種情形都使吸流變壓器—回流線在半段長度里失去效用，這種現(xiàn)象叫做半段效應(yīng)，失效區(qū)相當(dāng)于分段長度之半。所以實(shí)際裝置是在供電臂內(nèi)設(shè)置長度不大的許多吸上分段，每個分段僅長2—4km，每個分段中央設(shè)置一臺吸流變壓器。分段以吸上線為界，吸上線一端接回流線，另一端焊入鋼軌。第71頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一按照這種安排，半段效應(yīng)長度大大縮小，且只有處在一個分段中的機(jī)車的電流而不是牽引網(wǎng)總電流在該分段產(chǎn)生半段效應(yīng)影響。2.使?fàn)恳W(wǎng)阻抗顯著增大。接觸網(wǎng)—回流線回路比通常牽引網(wǎng)阻抗要高。應(yīng)用這種裝置的牽引網(wǎng)，其阻抗等于接觸網(wǎng)—回流線回路阻抗與吸流變壓器短路阻抗之和。由于牽引網(wǎng)阻抗增高，有時可能必要縮短牽引變電所間的距離，或增設(shè)串聯(lián)電容補(bǔ)償，來保證牽引網(wǎng)電壓水平。第72頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一(3)AT供電方式特點(diǎn)：回流線為正饋線T，供電電壓為2x27.5kv,間隔約10km加AT變壓器優(yōu)點(diǎn)：供電電壓成倍提高，牽引網(wǎng)阻抗小，供電遠(yuǎn)距離長，為直接供電的170~200%，網(wǎng)上電壓損失和電能損失小。鋼軌電位低，抑制通信干擾效果好。缺點(diǎn)：投資大，電流分布復(fù)雜，保護(hù)算法難度大第73頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一

日本鐵路為防止通訊干擾，在實(shí)行交流電氣化的前期，在牽引網(wǎng)中普遍應(yīng)用了BT供電方式。但當(dāng)高速、大功率機(jī)車在這種電路中通過吸流變壓器分段時，在受電弓上會產(chǎn)生強(qiáng)烈電弧，為了克服此缺點(diǎn)，后來發(fā)展了一種新的牽引網(wǎng)供電方式—自耦變壓器供電方式。AT供電方式第74頁，共81頁，2023年，2月20日，星期一T—接觸網(wǎng)；R—軌道；F—正饋線；AT—自耦變壓器AT供電方式：由接觸網(wǎng)T、正饋線F、軌道大地系統(tǒng)R以及每隔一定距離的自耦變壓器(AT)構(gòu)成。AT并聯(lián)于接觸導(dǎo)線與正饋線