AT供电方式交流.ppt

AT供电方式交流供电方式交流 目目 录录l供电制式概述lAT供电系统简介供电制式供电制式 电气化铁路牵引供电气化铁路牵引供电制式，即牵引供电系统向电力机车电制式，即牵引供电系统向电力机车供电的方式。其主要有以下几种形式供电的方式。其主要有以下几种形式构成：构成：1、直接（带回流线）供电方式、直接（带回流线）供电方式 直直接接供供电电方方式式(TR供供电电)是是指指牵牵引引变变电电所所通通过过接接触触网网直直接接向向电电力力机机车车供供电电，及及回回流流经经钢钢轨轨及及大大地地直直接接返返回回牵牵引引变变电电所的供电方式。所的供电方式。这这种种供供电电方方式式的的电电路路构构成成及及结结构构简简单单，设设备备少少，施施工工及及运运营营维维修修都都较较方方便便，因因此此造造价价也也低低。但但由由于于接接触触网网在在空空中中产产生的强大磁场得不到平衡，对邻近的广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。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我国现在多采用加回流线的直接供电方式。方式。2、BT（Booster Transformer）供电方式）供电方式 所谓所谓BT供电方式就是在牵引供电供电方式就是在牵引供电系统中加装吸流变压器（约系统中加装吸流变压器（约34km安安装一台）和回流线的供电方式。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，回流线度的外侧增设了一条回流线，回流线上上的的电电流流与与接接触触网网上上的的电电流流方方向向相相反反，这这样样大大大大减减轻轻了了接接触触网网对对邻邻近近通通信信线线路的干扰。路的干扰。BT供供电电的的电电路路是是由由牵牵引引变变电电所所、接接触触悬悬挂挂、回回流流线线、轨轨道道以以及及吸吸上上线线等等组组成成。牵牵引引变变电电所所作作为为电电源源向向接接触触网网供供电电；电电力力机机车车运运行行于于接接触触网网与与轨轨道之间；吸流变压器的原边串接在接道之间；吸流变压器的原边串接在接触网中，副边串接在回流线中。吸流触网中，副边串接在回流线中。吸流变压器是变比为变压器是变比为1：1的特殊变压器。的特殊变压器。它使流过原、副边线圈的电流相等，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，反，故能抵消接触网产生的电磁场，从而起到防干扰作用。从而起到防干扰作用。实际中由于吸流变压器线圈中总需要实际中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。消接触网对通信线路的电磁感应影响。另外，由于存在着另外，由于存在着“半段效应半段效应”，再，再者，因吸流变压器的原边线圈串接在者，因吸流变压器的原边线圈串接在接触网中，所以在每个吸流变压器安接触网中，所以在每个吸流变压器安装处接触网必须安装电分段，这样就装处接触网必须安装电分段，这样就增加了接触网的维修工作量和事故率。增加了接触网的维修工作量和事故率。当高速大功率机车通过电分段时易产当高速大功率机车通过电分段时易产生电弧，极易烧损机车受电弓和接触生电弧，极易烧损机车受电弓和接触线。且线。且BT供电方式的牵引网阻抗较大，供电方式的牵引网阻抗较大，造成较大的电压和电能损失，故已很造成较大的电压和电能损失，故已很少采用。少采用。3、AT（Auto Transformer）供电方式供电方式 所谓所谓AT供电方式，即指供电方式，即指AT变压变压器跨接于接触网（器跨接于接触网（T）和正馈导线）和正馈导线（F）之间，其中点与钢轨及沿接触）之间，其中点与钢轨及沿接触网线路同杆架设的保护线（网线路同杆架设的保护线（PW）相）相连的一种供电方式。连的一种供电方式。由于由于AT变压器输入电压为输出变压器输入电压为输出电压的电压的2倍，也就是说，通过倍，也就是说，通过AT变变压器可以输入较高电压而得到机车压器可以输入较高电压而得到机车所需的低电压；而其电流则相反，所需的低电压；而其电流则相反，输入电流仅为输出电流的一半。利输入电流仅为输出电流的一半。利用用AT此特点，可增大变电所设置此特点，可增大变电所设置间距，并减少牵引网损耗。间距，并减少牵引网损耗。AT供电系统原理供电系统原理AT供电系统电流分布供电系统电流分布1AT网络的牵引网阻抗网络的牵引网阻抗2AT牵引所主变结线型式牵引所主变结线型式3AT保护及故障测距保护及故障测距4 4 5 5AT供电系统简介供电系统简介 AT供电系统原理供电系统原理AT供电系统原理供电系统原理 随着铁路电气化技术的发展及高速、大功率电力机车的投入运行，各国已逐步开始采用AT供电方式。实践证明，这种供电方式是一种既能有效地减弱接触网对AT供电系统原理供电系统原理邻近通信线的感应影响，又能适应高速、大功率电力机车运行的一种比较先进的供电方式。AT供电方式的电路包括牵引变电所（S）、接触悬挂（T）、轨道（R）、自耦变压器（AT）、正馈线（F）、电力机车等（见示意图）。AT供电系统原理供电系统原理l牵引变电所作为电源向牵引网输送的电压为55kV。l接触悬挂与轨道之间的电压仍为25kV，正馈线与轨道之间的电压也为25kV。l自耦变压器并联在接触悬挂和正馈线之间，其中性点与钢轨（保护线）相连接。彼此相隔一定距离（一般间距为1016km）的自耦变压器将整个供电区段分成若干个小的AT区段，从而形成了一AT供电系统原理供电系统原理 个多网孔的复杂供电网络。接触悬挂是去路，正馈线是回路。接触悬挂上的电流与正馈线上的电流大小相等，方向相反，因此其电磁感应影响可互相抵消，故对邻近的通信线有很好的防护作用。lAT供电方式的优点：（1）AT供电方式供电电压高。AT供电方式无需提高牵引网的绝缘水平即可将牵引网的电压提高一AT供电系统原理供电系统原理倍，而线路电流为负载电流的一半，所以线路上的电压损失和电能损失大大减小。（2）由于接触悬挂上的电流与正馈线上的电流大小相等，方向相反，其电磁感应相互抵消，所以防护效果好。（3）AT供电方式能适应高速大功率电力机车运行。因AT供电方式的供电电压高、线路电流AT供电系统原理供电系统原理小、阻抗小、输出功率大，使接触网有较好的电压水平，能适应高速大功率电力机车运行的要求。（4）AT供电牵引变电所间距大。由于AT供电方式的输送电压高、线路电流小、电压损失和电能损失都小，输送功率大，所以牵引变电所的距离加大为80120km，因此牵引变电所的AT供电系统原理供电系统原理的数量大大减少，同时运营管理人员也相应减少，那么，建设投资和运营管理费用都会减少。AT供电系统原理示意图供电系统原理示意图AT供电系统电流分供电系统电流分布布AT供电系统电流分布供电系统电流分布 在理想状态下，设AT变压器阻抗为零，则AT网络回路中电流分布如下所示：AT供电系统电流分布供电系统电流分布 然而，由于AT网络中存在AT漏抗和钢轨对地的漏导，因此，AT网络的电流实际分布如图所示：AT网络的牵引网阻网络的牵引网阻抗抗AT牵引网阻抗牵引网阻抗 AT供电方式的牵引网阻抗不是一种均布参数。在牵引网接入列车负载后，AT网络阻抗由两部分组成，即长回路阻抗和列车在AT段中阻抗。其不是均匀的线性增大，而是波浪式的增加。AT牵引网阻抗牵引网阻抗AT牵引网阻抗牵引网阻抗单线接触网阻抗：Zn 上式中：ZAZT+ZF+2ZTF ZBZT+ZR-2ZTR ZC（ZT+2ZR-3ZTR+ZTF-ZRF）AT牵引网阻抗牵引网阻抗复线复线AT网络牵引网阻抗网络牵引网阻抗AT牵引网阻抗牵引网阻抗复线接触网阻抗：Zn 式中：ZDZT-ZTR-ZTF+ZRFAT牵引网阻抗牵引网阻抗 AT 解列时接触网阻抗特性 AT牵引网阻抗牵引网阻抗l1、当AT1断开时，变电所附近的负荷由AT2提供，从变电所方向看，阻抗变大，且越接近AT2负荷越小。l2、当AT2断开时，可近似为2个AT间隔内设置3个CPW线。l3、当AT3断开时，AT2以远形成直供方式，牵引网阻抗将变大。AT牵引所主变结线型式牵引所主变结线型式AT牵引所主变结线型式牵引所主变结线型式 目前，用于电气化铁道牵引变电所的牵引变压器，主要有两种结线型式：1、Scott结线牵引变压器 2、V/X结线牵引变压器AT牵引所主变结线型式牵引所主变结线型式l Scott结线牵引变压器实际上是由2台单相变压器连接而成，一台单相变压器的原边绕组两端引出，分别接到电力系统的二相，称为M座；另一台单相变压器的原边绕组一端引出，接入电力系统的另一相，另一端接到M座变压器原边绕组的中点O，称为T座变压器。AT牵引所主变结线型式牵引所主变结线型式l这种结线型式把对称三相电压变换成对称二相电压，来供应牵引负荷的两个供电臂。当馈出回路两臂负荷相等时，主变高压侧三相系统达到平衡。AT牵引所主变接线型式牵引所主变接线型式1、Scott结线牵引变压器AT牵引所主变结线型式牵引所主变结线型式AT牵引所主变结线型式牵引所主变结线型式l V/X结线牵引变压器由2台单相变压器连接而成，两台单相变压器的原边绕组首尾相连，分别接入电力系统的三相；低压侧绕组的中点相连，与钢轨连接，其它四个接点分别接入牵引网。AT牵引所主变接线型式牵引所主变接线型式2、V/X结线牵引变压器AT牵引所主变结线型式牵引所主变结线型式AT保护及故障测保护及故障测距距AT保护及故障测距保护及故障测距l1、保护 对于AT所而言，其高压侧保护与直供方式相同，主要区别在于馈线保护。短路形式：接触线T与钢轨R（或保护线PW）短路（阻抗特性：曲线；同相相间短路，短路时阻抗最大，一般按照该短路方式进行距离保护整定计算）AT保护及故障测距保护及故障测距l接触线T与大地E短路(一相接地短路)正馈线F与大地E短路(一相接地短路)正馈线F与钢轨R（或保护线PW）短路(同相相间短路)正馈线F与接触线T短路(阻抗特性：斜线；同相相间短路)T座接触线T与M接触线T短路(异相相间短路)T座接触线F与M接触线F短路(异相相间短路)T座接触线T与M接触线F短路(异相相间短路)T座接触线F与M接触线T短路(异相相间短路)AT保护及故障测距保护及故障测距l2、故障测距 对于AT所而言，既有故障标定方式已无法满足故障测距的要求，目前采用吸上电流比的方式进行判定。