电气化铁道与城轨交通(地铁轻轨)供电方式比较分析

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1、山东职业学院毕业论文题 目：电气化铁道与城轨交通(地铁、轻轨)供电方式比较分析 原所在系： 电气工程系 原专业班级: 电气自动化技术 转入后班级： 电气化铁道技术 姓 名： 指引教师： xxx 完毕日期: 32 山东职业学院毕业论文评审表指引教师:论文成绩:指引教师评语: 指引教师签名：年 月 日复审人：论文复审成绩： 复审人评语: 复审人签名：年 月 日山东职业学院毕业论文答辩状况记录 答 辩 题 目对学生回答问题的评语对的基本对的经提示回答不对的未回答答辩委员会（或小组)评语:答辩成绩: 答辩负责人签名: 年 月 日系毕业论文领导小组审核意见： 组长签名:年 月 日 注:毕业论文总成绩中,

2、指引成绩占0%，复审成绩占0%,答辩成绩占0目 录第1章概述1第2章牵引供电系统221铁路牵引供电系统的供电方式21直接供电方式22.1.2 吸流变压器(BT)供电方式22.1 自耦变压器(AT）供电方式3.1.直供回流（DN）供电方式32. 都市电网对地铁的供电方式42.2.1 集中供电方式42. 分散供电方式52.3 混合供电方式5第3章牵引网的供电61 铁路牵引网的供电方式631.单边供电31 上下行并联供电6.1. 双边供电32 城轨牵引网的供电方式7.2. 第三轨732.2 第四轨3.3 架空电缆8总 结9致谢10参照文献11第章概述 以来，随着政府内需政策的逐渐显现以及国际经济形势

3、的好转国家加大对铁路的投资,随着都市交通压力的增长各地加大对城轨交通的建设。因此无论是铁路还是城轨交通的黄金时代到来。本文通过对电气化铁道与城轨交通（地铁、轻轨）供电方式比较分析来进一步阐明两者供电方式的异同。以协助人们进一步理解之。第2章 牵引供电系统2. 铁路牵引供电系统的供电方式2. 直接供电方式电气化铁路采用工频单相交流电力牵引制，单相交流负荷在接触网周边空间产生交变电磁场,从而对附近通信设施和无线电装置产生一定的电磁干扰。国内初期电气化铁路(如宝成线、阳安线）建设时,处在山区，地方通信技术不发达,铁路通信采用高屏蔽性能的同轴电缆，接触网产生的电磁干扰影响极小,不用采用特殊防护措施,因

4、此上述单边供电方式亦称为直接供电方式(简称TR供电方式）。随着电气化铁路向平原和大都市发展，电磁干扰矛盾日显突出,于是在接触网供电方式上采用不同的防护措施,便产生不同的供电方式。目前有所谓的BT、AT和N供电方式。从如下的简介中可以看出这些供电方式有一种共同特点，即在接触网支柱田野侧,与接触悬挂同等高度处都挂有一条附加导线。电力牵引时，附加导线中通过的电流与接触网中通过的牵引电流，理论上讲（或抱负中）大小相等、方向相反，从而两者产生的电磁干扰互相抵消。但事实上是做不到的,因此不同的供电方式有不同的防护效果。如图2.11所示：图11直接供电方式21.2 吸流变压器(B）供电方式这种供电方式，在接

5、触网上每隔一段距离装一台吸流变压器(变比为1：1),其原边串入接触网,次边串入回流线(简称NF线，架在接触网支柱田野侧,与接触悬挂等高）,每两台吸流变压器之间有一根吸上线，将回流线与钢轨连接,其作用是将钢轨中的回流“吸上”去,经回流线返回牵引变电所，起到防干扰效果。由于大地回流及所谓的“半段效应”，B供电方式的防护效果并不抱负,加之“吸回”装置导致接触网构造复杂,机车受流条件恶化，近年来已很少采用。如图21所示:图2.1. 吸流变压器（）供电方式2.1.3 自耦变压器(AT）供电方式采用AT供电方式时，牵引变电所主输出电压为5kV，经T(自耦变压器，变比2：1）向接触网供电，一端接接触网,另一

6、端接正馈线（简称A线,亦架在田野侧，与接触悬挂等高）,其中点抽头则与钢轨相连。AF线的作用同BT供电方式中的NF线同样,起到防干扰功能,但效果较前者为好。此外，在AF线下方还架有一条保护(PW)线，当接触网绝缘破坏时起到保护跳闸作用，同步亦兼有防干扰及防雷效果。显然,AT供电方式接触网构造也比较复杂，田野侧挂有两组附加导线,F线电压与接触网电压相等，PW线也有一定电位（约几百伏）,增长故障几率。当接触网发生故障，特别是断杆事故时,更是麻烦,抢修恢复困难,对运送干扰极大。但由于牵引变电所馈出电压高,所间距可增长一倍,并可合适提高末端网压，在电力系统网络比较单薄的地区有其优越性。如图2.13所示:

7、图2.1.自耦变压器（AT)供电方式24直供+回流（DN）供电方式这种供电方式事实上就是带回流线的直接供电方式，N线每隔一定距离与钢轨相连,既起到防干扰作用，又兼有P线特性。由于没有吸流变压器，改善了网压,接触网构造简朴可靠。近年来得到广泛应用。综上所述,初期电气化铁路均采用直接供电方式,为避免和减少对外部环境的电磁干扰，研发了BT、AT和供电方式，就防护效果来看,T方式优于B和DN方式,就接触网的构造性能来讲,DN方式最为简朴可靠。随着通信技术的迅速发展,光缆的普遍应用，通信设施及无线电装置自身的防干扰性能大为增强，考虑到接触网的运营可靠性对电气化铁路的安全运营至关重要,因此一般觉得,一般状

8、况下N供电方式为首选，在电力系统比较单薄的地区,通过经济技术比较，可采用AT供电方式，T供电方式则尽量少采用或不采用。本人觉得,这是近三十年来国内电气化铁路供电方式发展和应用的实践过程中总结出来的普遍见解，同样也要接受此后的实践检查,不断总结提高。如图1所示:图2.4 直供+回流（D）供电方式2.2都市电网对地铁的供电方式2.1集中供电方式在沿城轨线路,根据用电电容量和城轨线路的长短,建设城轨专用的主变电所。主变电所引入电压与都市电网的供电电压有关,一般为22kv和0k，由发电厂和区域变电所对其供电,再由主变电所降压为城轨供电系统所需要的电压级别(35kv或10)。由主变电所构成的供电方案，称

9、为集中供电，各主变电所具有独立的20kv或者10v电源进线。集中供电方式有助于城轨公司的运营和管理,各牵引变电所和降压变电所的3v和10kv由环网电缆供电,具有很高的可靠性。如图2.2.1所示：图221集中供电方式.2.2分散供电方式 根据城轨供电系统的需要，在城轨沿线直接从都市电网引入多路电源，由区域变电所直接对城轨牵引变电所和降压变压所供电,称为分散供电。这种供电方式多为1kv电压级。分散供电方式要保证每座牵引变电所和降压变电所都能获得双路电源。如图2.所示:图2.2分散供电方式2.3 混合供电方式 既是前两种供电方式的结合，以集中供电方式为主,个别地段引入都市电网方式的补充,使供电系统更

10、加完善和可靠。 通过铁路与城轨供电方式的比较我们会发现电力牵引网供电电流制式不同。第章牵引网的供电3.1 铁路牵引网的供电方式.1 单边供电 国内电气化铁路所有采用单边供电，在复线区段当馈电线较短时也可采用单边供电。单边供电与其她区段无联系,继电保护设立简朴。如图.所示：图3.11单边供电.2 上下行并联供电在复线电气化区段的供电电臂末端设有分区厅，这种供电的长处是，它能均衡上下行供电臂的电流,减少接触网损耗,提高电压水平,在有轻重车方向和线路有较大坡度状况下，效果更为明显。图3.1.所示:图3.1.2上下行并联供电3.3 双边供电双边供电时由相邻两个牵引变电所同步向其间的接触网供电,在供电臂

11、的末端由分区所连接起来,其长处是由两个牵引变电所供电均衡了负荷，减少了接触网损耗，提高了接触网水平。不太容易产生继电器设立困难。3.2城轨牵引网的供电方式3.2.第三轨在原有两轨路线侧边新增轨道带电，车辆则运用集电靴获得电力；电流经车轮和运营轨道回到发电厂。顾名思义,轨道供电的概念就是在列车行走的两条路轨以外,再加上带电的铁轨。这条带电铁轨一般设于两轨之间或其中一轨的外侧。电动列车的集电装置在带电路轨上接触并滑行,把电力传到列车上。这种集电装置在英语称为se,中译为集电靴。轨道供电系统的电压较高架电缆系统为小。高架电缆一般能提供 25000 伏特或以上的交流电,但第三轨系统最多只能提供约 12

12、00 伏特的直流电。一般而言，采用轨道供电系统的铁路只设一条带电路轨。这条带电路轨称为第三轨。如图3.2.1所示：图3.21第三轨32.2 第四轨从第三轨获得的电力一般都会经列车的车轮及路轨传回发电厂。 但某些使用橡胶车轮的列车(如巴黎地铁的部份列车）并不能让电力经路轨传回发电厂,因此在这些列车行走的路段一般都会再增长一条额外的带电轨道(亦即第四轨) 以作回传电力之用。有趣的是,基于第四轨的此外某些长处 （例如较高的可靠性以及减低信号系统的复杂性) ,某些使用一般金属车轮列车的铁路系统也会装设第四轨，使供电用和行走用的路轨完全分开。伦敦地铁是最大的第四轨铁路系统。33 架空电缆电力由架空的电缆

13、提供,车辆则运用集电弓获得电力，有时亦会以车轮通过轨道将电流带回发电厂。就与铁路接触网供基本同样。如图3.2.3所示：图323架空电缆总 结最后我简介一下电气化铁道与成规交通供电的区别； 电力牵引在国内是一种新型有轨运送牵引动力形式。电力牵引按其牵引供电电流制式不同,分为工频单相交流制低频单相交流制和直流制。国内电气化铁路采用工频单相交流制电力牵引,直流制式电力牵引仅用于都市轨道交通系统和工矿运送系统。采用电力牵引有一系列的长处例如机车功率大，启动加速快，过载能力强，运送能力大能满足多种目前交通队迅速,大运送能力的需要，不导致欢迎污染，电力牵引总效率高并且安全性高。并且都属于一级负荷。牵引网供

14、电方式无论从哪方面看铁路重要是以架空线为主,它专门为电力机车或者动车组提供电力的特殊供电回路，机车通过受电弓与接触网滑动接触去的电能。固然城轨交通也有一部分是这中方式，因此对克制通信干扰采用的技术措施不同而采用不同的供电方式。尚有城轨供电重要是直流15v或者50v,而电气化铁道重要是单相工频275kv。相信通过上面的比较人们对电气化铁道与成规交通供电有了一定的理解,如若浮现什么错误望人们予以批评指引。致 谢历时将近两个月的时间终于将这篇论文写完,在论文的写作过程中遇到了无数的困难和障碍，都在同窗和教师的协助下度过了。特别要强烈感谢我的论文指引教师赵永君教师，她对我进行了无私的指引和协助,不厌其

15、烦的协助进行论文的修改和改善。此外，在校图书馆查找资料的时候，图书馆的教师也给我提供了诸多方面的支持与协助。在此向协助和指引过我的各位教师表达最中心的感谢!感谢这篇论文所波及到的各位学者。本文引用了数位学者的研究文献，如果没有各位学者的研究成果的协助和启发,我将很难完毕本篇论文的写作。感谢我的同窗和朋友,在我写论文的过程中予以我了诸多你问素材，还在论文的撰写和排版灯过程中提供热情的协助。由于我的学术水平有限，所写论文难免有局限性之处，恳请各位教师和学友批评和指正。参照文献1陈海军 电力牵引供变电技术 中国铁道出版社2贺威俊、简克良，电气化铁道供变电工程，中国铁道出版3毛明平,陶生桂,王日凡.上海地铁2号线.都市轨道交通研究 .2朱时麟、蒋影斐、邵丙衡，电牵引基本，中国铁道出版社5郑瞳炽，张明锐.都市轨道交通牵引供电系统中国铁道出版社6吴树强都市轨道交通牵引供电方式的比较都市轨道交通研究199.3