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1、电气化铁道牵引供电系统,主要内容,第一部分：交流牵引供电系统概述第二部分：牵引变压器接线第三部分：电气化铁路负荷特性第四部分：变电所主接线及平面布置第五部分：保护配置及综合自动化系统第六部分：朔黄铁路扩容工程设计技术标准,第一部分：交流牵引供电系统概述,1.1 电气化铁路的诞生与早期发展,1825年英国修建了世界上第一条铁路,1879年世界上第一次采用电力牵引列车,1881年世界第一条商业运营的电气化铁路,第一部分：交流牵引供电系统概述,1.2 我国电气化铁路的发展,第一条干线电气化铁路-宝成线（1975年）,第一条全线一次电气化完成铁路-阳安线（1978年）,第一条双线电气化铁路-石太线（1
2、982年）,第一条采用AT供电方式的电气化铁路-京秦线（1985年）,第一部分：交流牵引供电系统概述,1.2 我国电气化铁路的发展,第一条开行万吨单元列车的电气化铁路-大秦线（1992年）,第一条时速达200km/h电气化铁路-广深线（1998年）,第一条自主设计的高速电气化铁路-京沪高铁（2011年）,第一部分：牵引供电系统概述,1.3 牵引供电系统构成,牵引供电系统：电气化铁路从电力系统接引电源，降压转换后给电力机车供电的电力网络。它由变电所和牵引网两部分组成。,电力系统向电气化铁路供电示意图,牵引供电系统原理示意图,第一部分：牵引供电系统概述,1.4 直接供电方式（TR）,我国早期电气化
3、铁路（如宝成线、阳安线）建设时，采用直接供电方式。,直接供电方式示意图,结构简单，投资最少，维护费用低；在负荷电流较大的情况下，钢轨电位高；对弱电系统的电磁干扰较大；,第一部分：牵引供电系统概述,1.5 BT(吸流变压器)供电方式,BT供电方式示意图,防干扰效果好；牵引网阻抗偏大（以链形悬挂牵引网为例，牵引网单位等效阻抗会增大约50%）：电力机车过BT时，易产生电弧；增加了接触网的维修工作量和事故率，可靠性较低。,第一部分：牵引供电系统概述,1.6 带回流线的直接供电方式(TRNF),带回流线的直接供电方式示意图,防干扰效果不如BT供电方式，但能满足对弱电系统电磁防护的需要。牵引网阻抗较小；目
4、前应用比较广泛。,第一部分：牵引供电系统概述,1.7 AT(自耦变压器)供电方式,AT供电方式示意图,防干扰效果与BT方式相当；牵引网阻抗小，输送容量大，供电臂长（可达50km）；结构复杂，投资大，维护费用高；适于高速重载场合及外电源较少地区；,第一部分：牵引供电系统概述,几种供电方式对比,第二部分：牵引变压器接线,第二部分：牵引变压器接线,2.1牵引变压器分类,电气化铁道牵引变压器的结线方式多种多样，须根据实际线路情况选择合适的接线方式。常用的有单相接线(纯单相接线、V/v接线和V/x接线)、Y/接线、三相/两相平衡接线。应用于直接供电方式的变压器接线形式有：纯单相接线、V/v接线、Y/接线
5、、三相/两相平衡接线（kbler、Scott接线等）。应用于AT供电方式的变压器接线形式有：纯单相接线、V/x接线、三相/两相平衡（Scott、Wood-Bridge接线等）、十字交叉接线等。,第二部分：牵引变压器接线,2.2 纯单相牵引变压器,纯单相结线,特点：接线简单、可靠性高、设备数量少、工程投资低；安装容量小、电能损耗小、运营费用低；变压器容量利用率为100；理论上可取消变电所出口的电分相；二次侧不能直接提供三相电源；对电力系统的负序影响大，负序功率等于牵引负荷功率，仅适用于电网容量较大场合；,二次侧中点抽出式单相结线,第二部分：牵引变压器接线,2.3 V结线牵引变压器,特点：接线简单
6、、可靠性高、工程 投资低；安装容量小、电能损耗小、运营费用低；变压器容量利用率为100；能为变电所提供三相电源；对电力系统的负序影响较小，负序功率等于牵引负荷功率的50%；,单相V/v结线,三相V/v结线,V/x结线,第二部分：牵引变压器接线,2.4 Y/接线牵引变压器,特点：一次侧中性点可接地运行；二次侧能直接提供三相电源；负序方面优于纯单相结线，与V/v结线相当；滞后相电压水平往往偏低；变压器容量利用率仅为75.6；,第二部分：牵引变压器接线,2.5 平衡接线牵引变压器,平衡变压器通常是指那种具有变压和换相功能的三相/两相变压器，目的是消除或削弱负序。,第二部分：牵引变压器接线,2.5 平
7、衡接线牵引变压器,特点：二次侧能直接提供三相电源；两臂牵引负荷相等的前提下，变压器的原边三相是对称的，可改善牵引变电所发生三相不平衡的概率和减少对电力系统的负序影响；过载能力强，容量利用率较高；结构复杂，工程投资大；列车采用再生制动后，牵引和制动电流相位相反，有可能导致平衡变压器的平衡效果严重恶化；,kbler接线,Scott接线,第二部分：牵引变压器结线,2.6 几种接线形式牵引变压器对比,第三部分：电气化铁路负荷特性,第三部分：电气化铁路负荷特性,3.1 电气化铁路负荷特性,一句话：波动剧烈的大容量单相不平衡非线性负荷,大秦线湖东变电所实测两臂负荷,第三部分：电气化铁路负荷特性,3.1 电
8、气化铁路负荷特性（非线性负荷）,韶山系列,和谐系列,CRH系列,第三部分：电气化铁路负荷特性,3.2 对电力系统的影响及治理措施（无功、谐波）,固定并联电容补偿,SVC,SVG,第四部分：变电所主接线及平面布置,第四部分：变电所主接线及平面布置,4.1 牵引变电所主接线,第四部分：变电所主接线及平面布置,第四部分：变电所主接线及平面布置,4.2 分区所主接线,第四部分：变电所主接线及平面布置,第四部分：变电所主接线及平面布置,4.3 AT所主接线,第四部分：变电所主接线及平面布置,4.4牵引所总平面布置（户外布置方式）,第四部分：变电所主接线及平面布置,第四部分：变电所主接线及平面布置,4.5
9、 牵引所总平面布置（室内布置方式）,第四部分：变电所主接线及平面布置,第四部分：变电所主接线及平面布置,4.6 分区所平面布置,第四部分：变电所主接线及平面布置,4.7 AT所平面布置,第四部分：变电所主接线及平面布置,4.8 变电所防雷与接地,第五部分：保护配置及综合自动化系统,第五部分：保护配置及综合自动化系统,5.1保护配置,第五部分：保护配置及综合自动化系统,5.2 综合自动化系统,第六部分：朔黄铁路牵引供电系统扩容工程设计技术标准,第六部分：朔黄铁路牵引供电系统扩容工程设计技术标准,6.1 工程特点和难点：重载货运电气化铁路；通过调整牵引供电方式来调高运输能力；在保证运输组织正常化、
10、列车行车常态化、牵引供电 可靠化、改造施工可控化、临时过渡工程最少化前提下进行。,第六部分：朔黄铁路牵引供电系统扩容工程设计技术标准,6.2 牵引供电系统（1）采用AT供电方式，供电臂中间范围增设AT所；（2）牵引变压器主要采用V/结线方式，牵引变电所变压器二次侧 母线为227.5kV。（3）牵引变电所227.5kV侧主要采用GIS开关柜，227.5kV馈线在 接触网的上、下行间设置电动隔离开关实现相互备用。（4）牵引网将既有加强线改为正馈线。,第六部分：朔黄铁路牵引供电系统扩容工程设计技术标准,6.3 关键设备及相关说明（1）牵引变压器采用两台单相变压器通过外部接线组成V/结线,第六部分：朔
11、黄铁路牵引供电系统扩容工程设计技术标准,（2）牵引变电所227.5kV侧主要采用GIS开关柜,第六部分：朔黄铁路牵引供电系统扩容工程设计技术标准,（3）牵引变压器与GIS开关柜间连接及27.5kV馈线均采用电缆方式，馈线在接触网的上、下行间设置电动隔离开关实现相互备用,第六部分：朔黄铁路牵引供电系统扩容工程设计技术标准,（4）结合工程实际情况和远期发展需要扩能工程将主接地网更换为铜材质，局部新建所根据场坪处的地质勘察情况进行地网特殊处理。（5）其它说明 严格按照铁道部及国家有关规范进行设计；除牵引变压器按本期运量要求核定安装容量外，其余设备均按工程远期一次实施到位；27.5kV电缆金属护套采用单端接地方式，即一端直接接地，另一端通过电缆护层绝缘保护器接地。,谢谢！,
