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注册电气工程师考试辅导-电气化铁道供电系统与设计1.2电气化铁道供电系统

电气化铁道供电系统是牵引供电系统的核心组成部分，承担着将国家电网的电能安全、可靠、高效地输送至电力机车（动车组）的关键任务。该系统以“交—直—交”或“交—直”变换为技术主线，采用25kV单相工频交流制（我国标准），具有电压高、负荷波动大、不对称性强、谐波含量高、供电连续性要求高等显著特点。

系统主要由外部电源、牵引变电所、牵引网（含接触网与回流系统）、分区所、开闭所及SCADA远动监控系统构成。其中，牵引变电所通过三相/单相接线（如斯科特、V/V、YN,d11等）实现相序平衡与电压变换，将110kV或220kV区域电网电能降压为25kV单相交流电；牵引网则由承力索、接触线、支持装置、支柱及基础组成，配合回流轨、架空地线与吸上线构成完整电流回路，确保电能稳定馈送并抑制杂散电流危害。为提高供电灵活性与故障隔离能力，沿线设置分区所（实现双边供电、越区供电）和开闭所（扩大馈线数量、分段控制）。

设计中需重点考虑电能质量（负序、谐波、电压波动）、短路容量匹配、继电保护选择性与速动性、防雷接地可靠性、接触网张力与弹性均匀性，以及与铁路信号、通信系统的电磁兼容（EMC）协调。随着高速铁路发展，同相供电、有源滤波、智能重合闸、数字孪生运维等新技术正加速融入系统设计与运行管理，推动供电系统向绿色化、智能化、自主可控方向升级。（约498字）

电力部门管辖的电力系统与铁路部门管辖的牵引供电系统是在牵引变电所高压进线的门形架处分界。现将牵引供电系统各部分的功用简述如下：

牵引变电所的作用是将110kV(或220 kV)三相交流高压电变换为27.5(或55)kV深圳某超市空调电气安装工程施工组织设计，然后以27.5(或55)kV的电压等级向牵引网供电。

在非电牵引情形下，轨道只作为列车的导轨。在电气化铁道，轨道除仍具上述功用外，还需要完成导通回流的任务，是电路的组成部分。因此，电气化铁道的轨道应具有畅通导电的性能。

在电气化铁道上，为了提高运行的可靠性，增加供电工作的灵活性，在相邻两变电所供电的相邻两供电分区的分界处常用分相绝缘器断开。若在断开处设置开关设备和相应的配电装置，则组成分区所，如图1—3所示。分区所（亭）的结构型式有多种，它与铁路运量、单线和复线、向牵引网供电方式、采用设备的类型等因素有关。

在单线单边供电的电气化区段，相邻两供电臂之间仅设分相绝缘器即可，并设旁路隔离开关以便实现临时越区供电，设置分区所（亭）的意义不大。

在复线电气化区段和单线电气化区段双边供电时，一般设置分区亭，在分区亭内用断路器将同一供电分区的上、下行接触网或相邻两供电分区的接触网在末端联接起来，相邻两供电臂间设分相绝缘器和与之并联的隔离开关(或断路器)

复线分区亭的作用可简述如下：

(1)使同一供电分区的上、下行接触网并联工作或单独工作。当并联工作时，分区亭内的断路器闭合以提高接触网的末端电压；单独工作时，断路器打开。

(2)单边供电的同一供电分区上、下行接触网(并联工作)内发生短路事故时，由牵引变电所中的馈线断路器和分区亭中的断路器配合动作，切除事故区段，缩小事故范围。非事故区段仍可照常工作。

(3)当某牵引变电所主变压器事故中断供电时，可闭合分区亭中与分相绝缘器并联的 隔离开关(或断路器)，由相邻牵引变电所向事故牵引变电所的供电分区临时越区供电。

某些远离牵引变电所的大宗负荷，如枢纽站、电力机务段等，接触网按作业及运行的要 求需要分成若干组，需要多条供电线路向这些接触网分组供电。若直接从牵引变电所向这些接触网分组供电，不但会增加变电所的复杂程度，而且将大量增加馈电线的长度，造成一次 投资过大。为此，一般采取在大宗负荷附近建立开闭所的办法来解决，如图1—4所示。

开闭所即单相开关站，其中只有配电设备而无牵引变压器，仅用于接受和分配电能。为 保证开闭所供电的可靠性，一般从相邻两供电分区上引入两路电源，互为备用。

开闭所的作用可简述如下：

(1)开闭所不进行电压变换，只起扩大馈线回路数的作用，相当于配电所；

(2)在AT供电方式中，将长供电臂分段，事故时缩小事故范围，提高供电的可靠性；

(3)保证枢纽站、场装卸作业和接触网分组检修的灵活性、安全性；

(4)降低牵引变电所的复杂程度。

8．自耦变压器站(AT所)

工频单相交流电气化铁路采用自耦变压器(AT)供电方式时，在铁路沿线需每隔8、12km设置自耦变压器和相应的配电装置，即设置AT所。AT所的作用之一便是将牵引变电所供来的55kV电压经自耦变压器AT降为接触网的25kV电压等级，然后向接触网供电。

自耦变压器容量较小，接线方式简单，变压器可只设立简单的瓦斯和碰壳保护，由远方电源侧进行保护切除。

供电分区中间设有分区亭或开闭所时，自耦变压器站（即AT所）可与分区亭或开闭所合并。这时，由于分区亭或开闭所设有直流操作电源，自耦变压器可以通过断路器联入牵引网。一旦自耦变压器发生事故，可以由断路器就地切除。

二、电力牵引供电系统的主要特点

我国电力牵引供电系统的主要特点有以下几方面：

①电力机车是单相移动性随机负荷，是一种负序源。

②非线性整流器机车，成为一种谐波源，并从电力系统和牵引供电系统获取无功。

③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。对牵引变压器，有单相、YN，d11接线、斯科特接线、伍德桥接线、阻抗匹配平衡型、三相不等容量型等形式，它们具有不同的结构和性能特点。由于供电方式不同，接触网结构类型也较多。

④牵引供电系统和电力机车在电气上是—个连续的整体，易于实现自动化和信息化管理。

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t／cec 168-2018标准下载，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。

三、对电气化铁道供电系统的基本要求

①保证向电气化铁路安全、可靠、不间断地供电；

②提高供电质量，保证必需的电压水平；

③提高功率因数，减少电能损失，降低工程投资和运营费用；

④尽量减少单相牵引负荷在电力系统中引起的负序电流、负序电压和高次谐波的影 响；

⑤尽量减小对邻近的通信线路的干扰影响。

我国电气化铁道已运营了几十年，在实践中积累了大量的经验，但与铁路电气化发达国家相比天然气支线管道建设项目站场控制设备自控：涡轮流量计技术规格书，在技术及装备上仍有较大的差距。特别是在面临高速、重载和扩能要求下，电气化铁道供电系统中更有许多技术难题需要解决。