電力牽引供電系統(tǒng)概述知識

1、第一章 電力牽引供電系統(tǒng)概述,1.1 電力牽引特點(diǎn)及發(fā)展概況(略)1.2 電力系統(tǒng)簡介1.3 三相電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式1.4 牽引供變電系統(tǒng)的組成1.5 牽引供電方式,1.2 電力系統(tǒng)簡介,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(shí)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

2、電、配電和用電五個環(huán)節(jié)組成的“整體”稱為電力系統(tǒng)。,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

3、應(yīng)的輔助系統(tǒng)（一般稱為二次系統(tǒng)）。,一 概述,,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,10kV,10kV,工廠,變壓器臺,220V,住宅,380V/220V,二 電力系統(tǒng)的組成,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?，F(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

4、，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,,發(fā)電機(jī)基本工作原理,2. 電力網(wǎng),電力系統(tǒng)中連接發(fā)電廠和用戶

5、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)8

6、00KV），高壓直流輸電和配電網(wǎng)構(gòu)成的現(xiàn)代化大電網(wǎng)。,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,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

7、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。,(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，110k

8、V，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)?35~500kV 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.,(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

9、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。,(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。,三 用戶,一級負(fù)荷: 指中斷供電將造成人身傷亡者、

10、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 。,1.3 三相電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方

11、式,,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

12、的干擾、繼電保護(hù)等,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,一 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng),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(shí)的中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)（a）電路圖 （b）相量圖,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

13、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,分析：圖2-1,1、三相系統(tǒng)對稱時(shí)，三相電壓 對稱,即 2、由于Cu=Cv=Cw=C，則IcA=IcB=Icc=Ux/Xc＝ 也對稱，即,結(jié)論,正常運(yùn)行時(shí)：地中沒有零序電容電流流過。中性點(diǎn)對地電位為零。,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(shí)的中性點(diǎn)

14、不接地的電力系統(tǒng)（a）電路圖 （b）相量圖,分析：圖2-2,電流情況：,電壓情況：,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

15、點(diǎn)有電弧,,單相接地時(shí)接地電流危害,單相接地時(shí)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(shí)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(shí)，更容易燒壞電機(jī)、電器或造成相間短路。,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,習(xí)

16、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(shí)，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？,1、中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，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。,2、單相接地時(shí)接地電流可能產(chǎn)生的危害？,2、單相接地時(shí)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

17、相接地時(shí)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(shí)可能燒壞電氣設(shè)備，或引起兩相或三相短路。,二 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng),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(shí)，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。,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,1 消

18、弧線圈的工作原理,1、正常運(yùn)行時(shí)：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(shí)：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,,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

19、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,,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?倍系統(tǒng)各相對地的絕緣水平也按線電壓考慮,,,3

20、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

21、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,三 中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng),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(shí)的中性點(diǎn)直接接地的電力系統(tǒng),,2.3.2 單相接地時(shí) 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0 2、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

22、地點(diǎn)的電弧持續(xù)。,,分 析,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,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

23、抗，以限制單相短路電流,四 中性點(diǎn)不同接地方式的比較和應(yīng)用范圍,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)

24、先,大接地系統(tǒng)優(yōu)先,大接地系統(tǒng)優(yōu)先,110kv及以上——直接接地20~60kv I10A——中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地10kv I20A——中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地3~6kv I30A——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,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

25、.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)。,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。,,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)

26、采用中性點(diǎn)______________接地系統(tǒng)。 10 ， 20 ，經(jīng)消弧線圈或電阻,1.4 牽引供變電系統(tǒng)的組成,1 牽引供電系統(tǒng)的構(gòu)成,電力系統(tǒng)向牽引供電系統(tǒng)供電示意圖,,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

27、（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,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。,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)

28、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(shí)，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。回流線: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。,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

29、；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,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。,1.5 牽引供電方式,按分區(qū)所運(yùn)行狀態(tài)分類：(1). 單邊供電;(2). 雙邊供電

30、；(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（ Coaxial Cable, 同軸電纜）；,單邊供電,分區(qū)所開關(guān)打開，只由一端供電,雙邊供電,鋼軌,,,

31、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,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。,上、下行并聯(lián)供電,(1) 直接供電方式,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,(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1.5~4 km,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

32、長度減 ?。淮嬖贐T分段（火花間隙），不利于高速、重載等大電流運(yùn)行,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。,,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

33、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；,,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(shí)，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

34、ω1；副邊電流I2，匝數(shù)為ω2。根據(jù)磁勢平衡關(guān)系： I2 ω2≈ I1 ω1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。,,同時(shí)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)。

35、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(shí)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)。,,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

36、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。,,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)—

37、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(shí)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。,,(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

38、度大,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(shí)，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,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

39、與正饋線之間，AT中點(diǎn)與鋼軌相連。,,結(jié)構(gòu)上：AT方式是用自耦變壓器代替了吸流變壓器，正饋線代替了回流線。自耦變壓器是并入電路，這一改變，首先是消除了接觸網(wǎng)中的吸流變壓器分段。大部分回流流經(jīng)正饋線，從而降低對鄰近通信線的干擾。自耦變壓器的工作原理： 一次和二次回路共用部分繞組(n2部分)，而n1只有一次電流通過。,,輸入電壓為輸出電壓的2倍，也就是說，通過自耦變壓器可以輸入較高的電壓而得到機(jī)車所需的低電壓。電流則相

40、反，輸入電流為輸出電流的一半。從牽引變電所看，以兩倍接觸網(wǎng)電壓沿線輸送1/2I。 送電電壓加倍，送電電流減半，送電電路中的電壓損失將降低為1/4。 利用AT這個特點(diǎn)，可增大變電所間的距離和增大傳輸功率，減少牽引網(wǎng)損耗。 缺點(diǎn)：必須在沿線安設(shè)電壓較高、容量較大的自耦變壓器，牽引網(wǎng)設(shè)備的投資相應(yīng)增加。,,(4)帶回流線的直接供電方式,接觸網(wǎng) C,,并聯(lián)架空回流線 R,帶回流線的直接供電方式(DN供電方式)

41、 由于AT方式設(shè)備復(fù)雜，一次投資高、運(yùn)營費(fèi)用高、維護(hù)困難，特別在多隧道區(qū)段應(yīng)用更為困難。BT方式由于其半段效應(yīng)、接觸網(wǎng)分段及牽引網(wǎng)阻抗大等弱點(diǎn)，對高速和重載行車的適應(yīng)能力差。因此，常采用直接供電加回流線(負(fù)饋線)。DN供電方式：由接觸網(wǎng)、鋼軌、沿全線架設(shè)的負(fù)饋線NF(每隔幾公里用P金屬線和鋼軌相連)組成。 由于NF和鋼軌并聯(lián)連接，使得正常運(yùn)行時(shí)鋼軌中負(fù)荷電流的一部分分流到NF中去，因此，可以減少流入大地的電流

42、，減輕對通訊的干擾危害，降低鋼軌電位，減小饋電回路的阻抗。 DN方式與AT、BT相比，其饋電回路和設(shè)備簡單、投資省、運(yùn)營維護(hù)方便。 為了能取得最好的防干擾效果，需研究回流線的空間,,布置(與接觸網(wǎng)的磁耦合關(guān)系)和設(shè)法降低回流線—地、鋼軌—地回路的阻抗，以提高回流率。 回流率與各導(dǎo)線—地回路自阻抗以及各導(dǎo)線—地回路間的互阻抗有關(guān)，當(dāng)回流率=1時(shí)，則接觸網(wǎng)電流完全由回流網(wǎng)吸上，地中電流為零。,,(5