高速铁路电力供电系统

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第三章 高速铁路电力供电系统

高速铁路电力岗位维修人员，必须掌握高速铁路电力专业基本知识。了解高速铁路电力供电系统和电力SCADA 系统基本原理和设计特点。

第一节 电力供电系统

一、电力系统概述

电力系统是由发电厂、变电站、输电线、配电系统和负荷组成的有机整体，是现代社会最重要、最庞杂的系统之一。通常把包括动力、发电、变电、输电、配电及用电的全部系统称为动力系统。将电力系统中输送、变换和分配电能的整个环节称为电力网。它们的关系如图3-1所示（以水力发电为例）。

图3-1 动力系统、电力系统和电力网示意图

（一）发电厂

发电厂就是将煤、水力、原子能等一次能源转换为电能——二次能源的工厂。按照发电厂所使用的一次能源不同，发电厂可分为火力发电厂、水力发电厂、原子能发电厂等，火力发电和水力发电在我国电能生产中占有很大的比例，除此之外，还有风力、地热和太阳能发电等。

（二）电力网

电力网担负着将发电厂和电能用户连接起来组成系统的任务，它对于电力系统的可靠性和经济性运行有着重要的意义。图3-2是电力系统组成示意图，虚线框内是电力系统的电力网部分。

电力网由各种电压等级的输、配电线路和变（配）电站（所）组成。电力网的任务是将电能从发电厂输送和分配到电能用户。按其功能常分为输电网和配电网两大部分，输电网是由220 kV及以上的输电线路和与其相连接的变电所组成，是电力系统的主要网络，其作用是将电能输送到各个地区的配电网或直接输送给大型企业用户。配电网是由110 kV及以下的配电线路和与其相连接的配电所（或简单的配电变压器）组成，其作用是将电能输送到各类用户。

为了减少电流在输电网络上产生的电能损耗，在远距离的输电网中，一般采用超高压（330 kV以上）输电方式。发电厂的发电机端电压不可能过高（一般为6～10 kV），电能用户的电压也不可能很高（一般为10 kV及以下），因此，电力网还担负着改变电压等级的作用，这就是变（配）电所（站）。变电所（站）由电力变压器和配电装置组成，它是改变电压和分配电能的场所：将电压升高的称为升压变电所（站），将电压降低的称为降压变电所（站），而配电所（站）只负担分配电能的任务。

图3-2电力系统组成示意图

（三）电能用户

电能用户主要包括工矿企业、铁路企业和居民区等。

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工矿企业、铁路企业的电能一般取自电力系统，为了在企业内部合理、经济、可靠地分配、使用电能，往往大型企业又建构自己的供电系统。

二、高速铁路电力系统

高速铁路电力系统承担着铁路运输生产调度指挥、通信信号、旅客服务等系统供电任务，是确保铁路安全、稳定、高效运营的基础设施之一。高速铁路供配电系统主要由外部电源、变（配）电所、沿线两回高压电力贯通线路、站场电力线路构成。为了提高高速铁路电力系统的管理水平和应急处置能力，应用先进的计算机和通信技术，将高速铁路电力设备纳入电力SCADA（数据采集与监视控制系统）系统进行远程监视和控制。高速铁路电力系统示意图如图3-3所示。

图3-3高速铁路电力系统示意图

（一）高速铁路电力系统构成

1. 高速铁路电力系统的外部电源

高速铁路供电电源应优先采用公共电网中可靠的外部电源。当技术经济合理时，可与牵引变电所共用电源，外部电源应保证高速铁路电力供电的安全性、可靠性、可用性和可维护性。

一般情况下，高速铁路的配电所设置两路独立的10 kV外部电源，当枢纽地区用电容量较大，10 kV电源无法满足供电要求时，可与当地供电公司协商接引相互

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独立的两路110 kV外部电源，变压后供贯通线路及枢纽动力照明负荷。

2. 电力变（配）电所

高速铁路电力变（配）电所采用免维护、少维修设备，按照无人值班设计，通过SCADA系统远动操作、监视。两路电源供电的10 kV变（配）电所应采用单母线分段接线，向区间10 kV贯通线路供电的变（配）电所应设有载调压器及专用母线段。

1）110 kV、10 kV变（配）电所

①设置及其规模。

根据铁路用电负荷性质和特点，每间隔40～60 km设置铁路变（配）电所1座，向沿线一级负荷和综合负荷贯通线路供电，相邻所对贯通线路形成互供条件，需要时还可跨所供电。110 kV变电所宜采用户外装置，在用地困难的情况下可采用户内气体绝缘配电装置（GIS）；35（10）kV变（配）电所宜采用户内成套配电装置。

②变（配）电所电气主接线。

10 kV变（配）电所电气主接线：双电源10 kV变（配）电所采用单母线分段接线，单电源10 kV变（配）电所采用单母线接线；综合负荷贯通线、一级负荷贯通线分别经调压器调压后供电。

全电缆10 kV贯通线，供电可靠性较高，发生瞬间接地故障的概率较低，接地系统按低电阻方式设计，当发生单相接地故障，继电保护装置动作，能及时切除故障区段，最大限度地恢复正常供电。

实验证明，当长电缆线路不投入线路电抗进行补偿，可安全送电80 km，但末端电压会升高7%。为确保电网安全运行，在长电缆线路上设置电抗器，起到补偿接地电容电流、补偿容性无功功率、降低线路容性电流，限制线路末端电压上升等综合作用。

变（配）电所电气主接线图如图3-4所示。

③ 10 kV变（配）电所设备类型及布置

高压开关柜采用免维护、少维修SF6气体绝缘全封闭组合电器（GIS），断路器采用真空断路器；高压无功补偿采用先进的补偿技术，进行动态跟踪补偿；变压器采用智能化、低损耗干式变压器；调压器采用干式；直流电源设备采用智能高频开关铅酸免维护电池直流电源柜。

高压开关设备及调压器分别布置在独立的房间内，变压器及低压柜布置在一个房间内。

④ 10 kV变（配）电所继电保护及自动装置。

变（配）电所采用综合自动化系统，利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，对配电所的二次设备（包括测量、信号、保护、控制、自动和远动装置等）进行功能的组合和优化设计，从而实现对变（配）电所的主要设备（变压器、电容补偿装置和输、配电线路等）进行自动监视、测量、控制和保

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护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。它由保护测控单元、当地监控单元、现场总线、视频监控单元和通信单元等组成。

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在低电阻接地系统中，中性点与大地之间用很小的电阻相连，一旦发生单相接

图3-4 变（配）电所电气主接线图

地故障，就会产生高达几百安培的接地电流，必须迅速可靠地将这个电流切断，必须设置零序电流保护。由于馈出母线侧采用不接地系统，贯通母线侧采用低电阻接地系统，为确保电网安全运行，取消馈出母线与贯通母线联络开关。

以电缆为主的电力贯通线，发生瞬间接地故障的概率较低，多为永久性故障，由调度指挥备用电源投入，有利于故障处理和恢复正常运行状态，防止扩大故障范围，因此备自投一般运行在退出状态。

变（配）电所继电保护及自动装置配置情况如表3-1所示。

表3-1变（配）电所继电保护及自动装置配置

单元名称继电保护自动装置电源电流速断、定时限过电流、低电压

母联电流速断

带故障自动闭锁功能的备用电源自投

变压器电流速断、定时限过电流、温度、过负荷

调压器

电流速断、定时限过电流、温度、过负荷、零序过电流

一般馈出线电流速断、定时限过电流单相接地信号

贯通馈出线

电流速断、定时限过电流、低电压、零序

过电流

一次自动重合闸、备用电源

自投、单相接地信号

无功补偿柜电流速断、过电压、低电压

母线电压互感器母线绝缘监察

⑤配电所房屋：区间配电所及无站房综合楼的车站配电所单独设置。

⑥值班方式：配电所采用无人值班有人值守的工作方式。

2）10/0.4 kV变电所

①变电所的设置。

各站、段（所）负荷集中的地方设变电所，车站站房变电所一般与站房综合楼合建。

②接线型式。

10/0.4 kV变电所变压器由配电所主母线高压馈出回路直接供电，低压侧采用单母线分段接线并设电容补偿装置。

③变电所设备类型及布置。

高压环网开关柜采用SF6负荷开关，变压器采用干式变压器带外罩，低压开关柜采用组合式柜型并配置数字化仪表便于远方监控。10/0.4 kV变电所内高压环网

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柜、变压器、低压开关柜布置在同一房间内。

3）10/0.4 kV箱式变电站

箱式变电站电源由一级负荷贯通线主供，综合电力贯通线备供，主要对区间通信、信号等一级负荷供电。

①接线型式。

10/0.4 kV箱式变电站10 kV侧进出线回路设高压负荷开关，环网接线，变压器回路采用带熔断器负荷开关保护。箱式变电站内负荷开关均采用电动操作机构纳入SCADA系统，实现自动隔离故障电力线路、故障定位、非故障段自动恢复供电等功能。区间10 kV电力贯通线路上设置箱式电抗器，补偿贯通线路电容电流。

②设备类型及布置。

箱式变电站采用中压预装箱式变电站，SF6负荷开关，其操作电源采用交流并配置UPS装置作为备用电源。沿线区间供电的箱式变电站采用基本统一模式。通信、信号双电源专用箱变与通信基站、信号中继站机房相邻设置，其他箱变独立设置。箱式变电站设高压环网开关间隔和变压器、低压开关、RTU间隔。

3. 10 kV电力贯通线

1）10 kV电力贯通线路的设置方式

高速铁路设置两条10 kV电力贯通线：一条称为一级负荷贯通线，另一条称为综合负荷贯通线，分别沿铁路两侧预制电缆槽敷设。

2）高压电缆选择

高压电力贯通线路和站场电力线路宜采用铜芯电缆线路，全电缆电力贯通线宜采用单芯电缆。石太、甬台温、温福等客专贯通线路采用架空与单芯电缆混合方案。其他客专采用全电缆电力贯通线单芯电缆。

3）接地要求

单芯电缆通过电流时，金属护层会产生感应电压，如采取线路两端接地形式，金属护层会产生感应环流，在短路故障或雷击时会出现达线芯电流50%～95%的环流，不仅危及人身安全，而且降低电缆载流量，造成电缆金属护层发热，加速绝缘老化。因此，10 kV电力贯通线电缆金属护层宜采用在线路一端或中央部位单点直接接地方式，另一端金属护层应经护层电压限制器接地。电缆金属护层连续长度不宜大于3 km，且电缆线路的金属护层上任一点的正常感应电压最大值应符合：当未采取能有效防止人员任意接触金属护层的安全措施时，不得大于60 V；其他情况，不得大于300 V。

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4）电力电缆敷设方式

交流单芯电力电缆宜采用“品”字形敷设或三相全换位敷设方法。

①路基区段：电力电缆沿两侧预留的电力电缆槽敷设，过轨时穿钢管保护。全线路基地段两侧预留电力电缆槽，电力电缆槽设于水沟内侧的侧沟平台上；电缆过轨时在路基两侧各设置一处电缆手孔井，并考虑过轨钢管弯曲半径满足要求；路基段电力电缆槽与桥梁、隧道电力电缆槽间应设置过渡段，并满足电缆弯曲半径的要求。

②桥梁区段：电力电缆沿桥梁两侧翼仰板处预留的电力电缆槽敷设；桥梁上考虑预留电力电缆引上引下的锯齿形槽口；电缆引出电缆槽或引下桥梁采用沿设在桥墩上的电缆桥架敷设。

③隧道区段：电力电缆沿两侧预留的电力电缆槽敷设；在隧道各综合洞室及照明变电洞室内设置余长电缆腔，并满足电缆弯曲半径的要求；在隧道进出口及各综合洞室及照明变电洞室附近均设置一组过轨钢管。

④站场区段：站场内高低压电力线路全部采用电力电缆，一般沿沟敷设，局部地段直埋敷设，过路、过轨时穿钢管保护敷设。

⑤变（配）电所电源电缆线路根据城市管网布置、地形等环境因素可采用沿电力电缆沟或直埋、穿管敷设。

4. 高速铁路用电负荷及供电原则

1）电力负荷的分布

①车站、段（所）负荷主要包括：通信、信号、信息系统、接触网上电动隔离开关操作电源、动车检修设备、综合维修设备、空调、通风、电（铁）梯、给排水、照明等。

②区间负荷主要包括：信号中继站、无线通信基站、光纤直放站、电力牵引各所用电、隧道照明、通风及监控设备、立交桥排水设备等。

2）电力负荷的等级

电力负荷应根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成损失或影响的程度分为一、二、三级，其中：

一级负荷应包括：与行车密切相关的通信、信号、信息、防灾安全监控设备；动车段（所）运用设备；电力及电力牵引供电各所操作电源；大型、特大型站公共区照明、应急照明及隧道应急照明；大型及重要建筑物火灾自动报警系统设备；特长隧道消防设备等。

二级负荷主要包括：为通信、信号主要设备配置的专业空调；接触网远动开关操作电源；动车组检修；综合检测、工务机械、综合维修、给排水设施等设备；中间站公共区照明；区间视频监控设备；道岔融雪设备；除一级负荷外的其他信息等

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负荷。

其余用电设备的负荷等级应按现行铁路行业标准《铁路电力设计规范》（TB 10008）及其他相关规程、规范确定。

3）供电原则

①高速铁路供配电系统应保证各级供配电系统的相互匹配，除发生不可抗拒因素外，其可靠性应符合每天24 h的运输需要（含“维修天窗”时间），并应符合不同负荷等级的供电要求。高速铁路供配电系统供电可靠性应符合下列规定：当供电网络中的一路外部电源停电时，不能影响一级负荷供电。

当供电网络中的一条供电线路停电时，不能影响一级负荷供电。

②一级负荷应由两路相互独立电源分别供电至用电设备或低压双电源切换装置处，当两路电源中一路电源发生故障时，另一路电源不应同时受到损坏。

动车段（所）应采用两路相互独立可靠的外部电源供电。

有变（配）电所的车站宜按两路相互独立可靠的外部电源设计；无变（配）电所的车站其电源数量可根据负荷性质及容量、外部电源及贯通线路的供电能力，经过技术、经济方面的比较后确定。

车站及区间通信、信号等与行车有关的一级负荷应由电力一级负荷、综合负荷贯通线路提供两路相互独立电源供电，高压接引方式宜为环网接线，并宜独立设置变电所；当供电能力允许时，贯通线路可对难以取得外部电源的其他用电负荷供电。

特大型旅客站房应设应急备用发电机组。

③二级负荷：有条件时提供两路高压电源供电，当两路电源供电确有困难时可为一路高压电源供电。

④三级负荷：一般采用单回路供电，当供电系统为非正常运行方式时，允许将其切除。

（二）高速铁路电力工程设计主要特点

高速铁路运营具有高速度、高密度、高可靠性的特点，因此高速铁路电力系统设计采用了不同于普速铁路设计的全新理念，体现了我国铁路的现代化水平。

1. 采用线路入地、设备进屋、全程监控的设计理念

我国普速铁路电力系统伴随着国家电网建设和铁路建设得到不断发展，从每个车站分别接引地方电源的“点式”供电，发展到站区、枢纽集中配电的“站区”供电；再发展到以自动闭塞、电力贯通线为骨架，辐射铁路区域内各级用户的“网络”供电，电力系统的供电质量和可靠性不断增强，不再受单路电源停电、线路单点故障的影响。但由于供电网络整体配置水平不高，还存在以下突出的问题：

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（1）电力线路主要采用架空线路，设备长期暴露在室外，抗风雨雷电等自然灾害能力差，遇有恶劣天气故障频发。

（2）电力系统设备整体水平较低，设备故障率较高。

（3）没有远动监控，故障抢修手段落后，故障处理和抢修主要依靠人力，延误故障恢复时间。

高速铁路运营特点对电力供电提出了更高的可靠性要求，在有灾害情况下，应迟于行车相关系统损坏，并且先于行车相关系统恢复。为了提高供电可靠性，高速铁路电力设计采用了线路入地、设备进屋、全程监控的设计理念，提高了铁路供电设备配置水平。其主要优点体现在以下方面。

1）线路入地、设备进屋，提高了系统抵抗自然灾害能力

高速铁路电力系统两回电力贯通线多数采用单芯电缆线路，敷设方式不同于普速铁路电缆直埋敷设方式，采用沿线路两侧电缆槽内敷设方式，实现了线路入地；高速铁路电力变（配）电所设备都布置在室内，采取紧凑型，无人值班设计，区间采用箱式变电站，实现了设备进屋。线路入地、设备进屋的设计，使得高速铁路电力设备运行环境得到极大改善，减少了人为破坏，大大提高了系统抵抗自然灾害的能力。

2）全程监控，提高了供电可靠性

高速铁路电力系统通过SCADA系统，对变（配）电所的高压电气设备、交直流操作电源及贯通线路所有高压开关、车站变电所所有高低压开关及供电回路进行全程监控，实现变（配）电所无人值班，配电调度一体化管理，能快速切除故障段并恢复非故障段的供电，有效提高电力系统供电可靠性。

2. 采用大量新技术、新设备、新工艺

（1）高速铁路变（配）电所采用免维护或少维修设备。户内柜气体绝缘开关设备（GIS）具有小型化、使用范围广、可靠性高、安全性好、寿命长及维修工作量较少等优点；所内电气设备实现了无油化；低压开关柜采用高可靠性、模数化、组合式柜，它采用综合自动化系统实现远程监控，减少了维修工作量，提高了电力供电系统运行的安全可靠性。

（2）高速铁路电力电缆采用YJV62型交联单芯电缆。和普速线采用的三芯电缆相比，单芯电力电缆制造长度每盘最大长度可达1.0 km，可以减少3/4的中间接头，减少故障点，克服三芯电缆三岔口易出故障的难题等特点，提高了电力设备运行的稳定性。

（3）高速铁路电力系统采用远动智能箱变替代普速铁路的杆上变压器、落地式变压器。箱式变电站集高压开关设备、配电变压器和低压配电装置于一体，实现工

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厂化生产，占地面积小、减少现场安装、试验工作量，延长设备检修周期，从而提高设备供电可靠性。

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63 铁总运[2015]49号《高速铁路电力管理规则》

TG/GD109-2015 高速铁路电力管理规则 第一章总则 第一条高速铁路电力工作是铁路运输的重要组成部分，为加强高速铁路电力管理，提高供电质量，满足铁路运输生产需要，制定本规则。 第二条本规则是根据高速铁路行车特点而制定的，是保证安全供电的基本规则。各有关单位和全体电力工作人员必须严格执行。 第三条本规则适用于高速铁路电力业务的管理。本规则未明确规定的内容，仍执行《铁路电力管理规则》。 第二章管理 第四条高速铁路电力工作实行统一领导、分级管理的原则。 中国铁路总公司（以下简称总公司）：对全路高速铁路电力工作统一规划，依照国家的政策、法规，制定铁路相关的规章、制度；调查研究、检查督导、总结和推广先进经验，不断提高电力设备技术管理水平。负责组织各局确定局分界处的运行方式，指挥、协调事故（故障）处理。 铁路局：贯彻执行国家和总公司有关的规章和命令，结合

具体情况制定有关细则、办法和标准；负责管内各供电段（维管段）的技术管理、岗位设置、职责分工；做好供用电的管理工作和专业培训；掌握电力设备状态；组织、安排年度检修、基建大修、更新改造项目和供用电计划；核定事故备品储备定额；组织电力试验、能力查定和设备鉴定工作；编制规划、提出增强能力和改善供电条件的措施；组织《电力设备履历薄》等报表的填报工作；领导本局管内电力调度工作。 铁路局供电调度：负责监视高速铁路电力设备的运行状态，改变运行方式的倒闸操作；负责电力设备故障应急处置；负责故障处理的调度指挥；负责掌控运行、维护、检修等作业，掌握上线人员数量、作业内容、处所等情况；负责与地方供电公司、相邻铁路局签订、履行调度协议。 供电检测所（电力试验所）：承担高速铁路电力设备交接及预防性试验等工作。 第五条电力工程竣工后，应经过交接试验，试验合格后方能进行交接验收。发、变、配电等电力设备，应经过试运行后才能正式运行。 第六条变更变、配电所的主接线、继电保护和自动装置的方案，改变一级贯通、综合贯通供电方式，应提出设计文件或变更理由，经铁路局批准后实行，局分界处需报总公司备案。 第七条高速铁路供用电设备分界。 高速铁路电力专业本着负责输配电网络、综合配电、电力

中国高速铁路牵引供电系统现状及关键性技术研究

中国高速铁路牵引供电系统现状及关键性技术研究 发表时间：2017-11-28T09:11:16.780Z 来源：《电力设备》2017年第21期作者：王红艳 [导读] 摘要：随着科学技术的迅猛发展，铁路在国民经济发展过程中所发挥的作用也日趋增加，极大的推动了经济的发展和进步（呼和浩特铁路局机辆验收室 010050） 摘要：随着科学技术的迅猛发展，铁路在国民经济发展过程中所发挥的作用也日趋增加，极大的推动了经济的发展和进步，但是，公共电网所带来的负序电流、谐波以及无功电流等问题也逐渐的凸显出来，本文针对上述问题，对我国高速铁路牵引供电系统运作现状进行了相应的分析，而后针对其中的关键性技术措施提出了自己的见解和思考。 关键词：中国高速铁路；牵引供电系统；现状；关键性技术；探究 最近几年来，我国高速铁路建设和发展取得了较大的进步，直到2014年9月份，我国高速铁路全部里程已经达到一万余千米，占据了世界高速铁路里程的一半，中国高速铁路的发展体现出井喷式的发展趋势，这也彰显了我国高速铁路建设的技术优势，比如，从高速铁路的牵引供电系统层面进行分析，我国已经具有了属于自己的标准技术体系。我国高速电气化铁路以及客运专线供电管理标准的条件下，对供电设备的可靠性和安全性也提出了新要求，如果仅从现阶段我国电气化铁路电气设备的运作情况来看，要想使高速铁路的运作可以符合供电管理的需求，就应当对高速铁路运作中的牵引供电系统的现状进行分析，而后对其中的关键性因素予以研究和探讨。 一、对于高速铁路牵引供电系统的应用现状分析 高速铁路涵盖着机车、动车以及客运专线等，这些技术都是极为先进、性能优越的大功率交-直-交牵引传动系统。如果仅从电力系统的电能质量指标层面分析，其功率因数会发生相应的改变，甚至可接近1，谐波电流的含量处于大幅度下降的趋势，可等效为既有交-直牵引铁路提供了高效有源电力滤波器(APF)，但是，如果和既有铁路相比较，牵引功率处于大幅度增加的趋势，此时的负序问题也会因此而凸显出来，如若此时可以将牵引供电系统和电力系统两者之间予以联系，采取必要的解决措施，就能够将困扰电力系统的负序问题等妥善处理，这也是最佳的处理办法，中国高速铁路牵引供电系统可以促使电力和铁路两者可以实现高效和谐发展[1]。 高速铁路大功率牵引将会涉及到诸多与之相适应的牵引供电系统，自耦变压器的供电方式大多都是大容量的供电手段，虽说现阶段的通信已经大多实现光缆化，通信干扰问题也并无大碍，此时的AT供电方式在通信干扰防护层面也已接近于BT供电方式，与此同时，也可对BT供电方式之中串联接入引发的断口问题予以规避，更加适用于列车的高速行驶。 AT供电方式有55kV和2*27.5kV模式的区分，笔者基于我国现阶段高速铁路迅猛发展趋势下，对我国的AT供电模式进行了相应的分析，同时也探讨了与之相关的绝缘等级和开关的择选工作等等问题[2]。 二、对于中国高速铁路牵引供电系统关键性技术的研究 （一）对于全并联AT供电系统的分析 全并联AT供电系统被普遍的应用到高速铁路之中，全并联AT网则是复线AT网的实际基础上，下线路在AT位置经由连线所完成的并联连接方式，上下行共用一个自耦变压器，也就是在原来的AT供电方法之中，将全部的AT所在的上下行接触网以及中正馈线等与钢轨实现并联连接，同时也应当在变电所出口的位置，使上下行共同使用同一个馈线供电。 图1所显示的是全并联AT供电系统的电流分布特征，沿着导线的AT可以把经由钢轨的电流平均分为四个主要部分，作用于接触网和上下行的正馈线。 接触网和正馈线的电气体现出了一定的对称性，所以，下行线路和上行线路的电流分布也极其相似，全并联AT供电系统的电流分布可以在一定程度对通信线路中的电磁干扰、电力以及电压损失问题予以削弱，它的供电性能相较于单线AT供电系统以及复线AT供电系统来讲，极大的提高了牵引网实际的传输线路长度，也相应的减少了线路之中的牵引变电所的实际数量，所以，全并联AT供电系统的应用得到了有关人士的重视，将其大范围的应用到我国的高速铁路建设之中[3]。 （二）对于高速铁路牵引变电所中的关键设备分析 高速铁路牵引变电所之中含有诸多的关键设备，其中最为重要的当属牵引变压器设备，现阶段我国高铁所使用的主变压器接线型有中点抽出式Scott接线和单项V/x接线等种类，笔者基于这两类变压接线的工作原理进行了相应的分析和探究，详见下述。 其一，对于单项V/x接线牵引变压器的应用方式分析。单项V/x接线牵引变压器含有两个单相三绕组的变压器种类，均为左右AT牵引网供电，二次侧绕组中性电抽出并接地，致使两个绕组所经过的电压均为±27.5kV，而后会与F母线或是T母线实现连接，最终形成AT供电方式，这样可以将牵引变电所出口位置的AT予以省略[4]。 单项V/x接线牵引变压器的应用体现了诸多的优势，比如，具有容量大，应用简洁以及的接地方式简单等特性，所以，此种牵引变电所在我国高速铁路的建设中的应用范围最广。 其二，对于中点抽出式Scott接线牵引变压器的应用方式分析。中点抽出式Scott接线牵引变压器的二次侧和单项V/x接线牵引变压器的应用方式体现出了一定的相似性，同时都可以从二次侧中性点抽出而后实现接地，与之相连接的F母线和T母线为其提供±27.5kV的电压。值得一提的是，220kV中点抽出式Scott接线牵引变压器是在国际上首次使用的杭甬客专上虞北牵引变电所。 中点抽出式Scott接线牵引变压器可谓是应用极为普遍的平衡变压器种类，可以对牵引供电系统给外部电网所体现出的功率不平衡问题予以一定程度的降低，将此问题妥善的解决[5]。 （三）对于高速铁路供电安全监测系统的应用方式分析 随着我国高速铁路的迅猛发展，牵引供电系统供电设备的运作过程中，不仅要确保运作效率，还是提高运行安全性和可靠性，此时，就需要借助高速铁路安全监测系统的作用，对高速铁路牵引供电系统进行全覆盖、全方位的检测，它的主要功能有弓网运行参数的检测、高速接触网悬挂参数的检测等等，确保高速铁路的设备运行安全。如呼和浩特铁路局目前投入运行的6C综合信息处理平台，实现了供电设备巡视、动态检测等检测监测数据共享及实时查阅，为设备质量问题的整治、复核、销号工作提供了新的技术手段。 结束语 综上所述，当前的社会发展背景下，人们对于交通运输快捷、便利的需求在日渐增加，这一发展形势，无疑给我国的高速铁路建设带来了新契机，高速铁路牵引供电关键技术的研究，涵盖着弓网、外部电源以及车网联系机理，利用现代科技平台，大力应用并及时改进牵引供电关键技术，建立有效的管理制度与机制，实现设备管理工作的规范化、标准化、程序化，必将大大提高铁路设备运行安全的质量与

高速铁路供电系统接口的特点及管理

高速铁路供电系统接口的特点及管理 高速铁路目前为国内先进的铁路运输专线，其在性能和技术方面都有许多特殊性。与其他类型铁路相比，高速铁路供电系统具有一定的特殊性，高速铁路供电系统接口的管理也就需要更高的要求。基于此，文章就高速铁路供电系统接口的特点及管理展开分析和探讨，分析高速铁路供电系统接口管理的具体建议，希望对于高速铁路的规划、建设和运营起到一定的促进作用。 标签：高速铁路；供电系统；接口管理 为保证高速铁路上列车的通行速度，高速铁路供电系统存在较多特殊性。高速铁路一般采取AT（自耦变压器）的供电方式，由各车站附近所设置的10kV 配电站进行供电，配电所的馈线通过调压器直接向区间贯通线送电，以确保列车源源不断的能源获取。高铁电力供电系统的施工内容，主要包括了10kV配电所电源线路架设和配电所设备的安装和调试，还包括了沿线贯通电缆敷设、箱变安装以及站场照明等工作，以切实保障供电系统的完整运行。 1 高速铁路供电系统接口类型 1.1 外部接口 高速铁路供电系统的外部接口是四电系统范围外各专业与电力供电系统之间的接口，具体包括了站场、线路、路基、桥梁＼轨道等专业以及地方政府和供电部门等单位的接口。电力专业需要按照地方供电部门的要求，提交10kV配电所外部电源申请手续，地方供电部门对项目设计进行审核和报备，并对设计的合理性予以评估。高速铁路电力专业所提供的设计方案中所涉及到的设备，选型必须要满足供电部门的具体要求，确保项目安全性。在地方供电部门审核通过并上交开工报告之后，方可开展施工工作。 在项目施工过程中，在有关入网设备的安装和隐蔽设备的掩埋工作实施前，必须要通知供电部门实施检查和审查，待审核通过之后才可以进行后续施工。在高速铁路外部接口施工结束之后，项目部门应通知供电部门开展竣工验收工作，验收合格后并办理了供用电合同，安装计量电表等工作。 除了与供电部門进行沟通，高铁电力系统施工还应该主动与地方政府主管部门进行合作，确保工程顺利开展。高铁电力系统施工中，不可避免的要与地方的城市管理部门打交道。例如，高速铁路电力系统在城市道路两侧或者上方施工，就需要与交通管理部门协商，做好必要的防护和处理工作。当对电力设备进行埋设时，也需要与人防部门进行协调。此外，还应该环境保护部门，共同处理线路施工所造成的青苗补偿等。 1.2 专业内部接口

高速铁路牵引供电系统

第二章高速铁路牵引供电系统 第一节电气化铁路的组成 由于电力机车本身不带原动机，需要靠外部电力系统经过牵引供电装置供给其电能，故电气化铁路是由电力机车和牵引供电系统组成的。 牵引供电系统主要由牵引变电所和接触网两部分组成，所以人们又称电力机车、牵引变电所和接触网为电气化铁道的三大元件。 一、电力机车 （一）工作原理 电力机车靠其顶部升起的受电弓和接触网接触获取电能。电力机车顶部都有受电弓，由司机控制其升降。受电弓升起时，紧贴接触网线摩擦滑行，将电能引入机车，经机车主断路器到机车主变压器，主变压器降压后，经供电装置供给牵引电动机，牵引电动机通过传动机构使电力机车运行。 （二）组成部分 电力机车由机械部分(包括车体和转向架)、电气部分和空气管路系统构成。 车体是电力机车的骨架，是由钢板和压型梁组焊成的复杂的空间结构，电力机车大部分机械及电气设备都安装在车体内，它也是机车乘务员的工作场所。 转向架是由牵引电机把电能转变成机械能，便电力机车沿轨道走行的机械装置。它的上部支持着车体，它的下部轮对与铁路轨道接触。 电气部分包括机车主电路、辅助电路和控制电路形成的全部电气设备，在机车上占的比重最大，除安装在转向架中的牵引电机之外，其余均安装在车顶、车内、车下和司机室内。 空气管路系统主要执行机车空气制动功能，由空气压缩机、气阀柜、制动机和管路等组成 （三）分类 干线电力牵引中，按照供电电流制分为：直流制电力机车和交流制电力机车和多流制电力机车。交流机车又分为单相低频电力机车(25Hz或16 2/3Hz)和单相工频(50Hz)电力机车。单相工频电力机车，又可分为交--直传动电力机车和交—直—交传动电力机车。 二、牵引变电所 牵引变电所的主要任务是将电力系统输送来的110kV三相交流电变换为（或55）kV单相电，然后以单相供电方式经馈电线送至接触网上，电压变化由牵引变压器完成。电力系统的三相交流电改变为单相，是通过牵引变压器的电气接线

高速铁路与普速铁路电力系统分析与比较

高速铁路与普速铁路电力系统分析与比较 【摘要】高速铁路除了列车营运速度达到一定标准外，供电系统也有了很大提升。做为高速铁路动力——铁路电力系统系统，也发生了巨大的变化。本文根据高速铁路负荷分布特点，对高速铁路与普速铁路电力系统进行了分析、比较，并对其特点进行了梳理。 【关键词】高速铁路；普速铁路；电力系统；补偿方式；接地方式 0 概述 京沪高速铁路客运专线是《中长期铁路网规划》中投资规模大、技术含量高的一项工程，也是我国第四条引进国际先进技术的高速铁路。随着京沪高速铁路客运专线的正式投入运营，我国高速铁路的建设技术日臻成熟。与普速铁路相比，高速铁路除了列车营运速度达到一定标准外，车辆、路轨、操作、供电都有了很大提升。作为高速铁路动力——铁路电力系统，也发生了巨大的变化。 1 电力线路不同 普速铁路电力线路一般采用架空线敷设，京沪高铁全线采用全电缆敷设。名称与普速线不同，分为一级贯通及综合贯通，其中一级贯通为单芯70mm2铜芯电缆，综合贯通为单芯95mm2电缆，单芯铜芯非磁铠装。 高速铁路上使用的是单芯电缆，为了防止在电缆钢带上产生涡流，导致钢铠发热，长时间运行烧坏电缆，故采用非磁材料护铠，一般采用铝铠、铝合金铠、不锈钢铠等非磁材料，从而不在电缆外铠装层上产生涡流。 同理，单芯电缆在敷设时，为了防止闭合此路产生涡流，施工时必须注意：电缆的固定必须采用非磁材料做抱箍进行固定，在电缆穿越铁路、公路时，若单相电缆穿管，必须使用PVC等非磁材料管，严禁使用钢管、铁管等导磁性能好的材料。若使用铁管或钢管，必须三相同穿一根铁管或钢管。 2 补偿的不同 架空电力线路，多数故障为瞬时故障，能够自行恢复。线路对地电容电流很小，正常运行时电容电流约为0.026A/km，单相接地时电容电流约为0.078A/km。正常运行时，60km架空线路电容电流约为1.6A；单相接地时，60km架空线路电容电流约为 4.7A。普速铁路线路用电设备还包括照明、电机和电子类，总体呈感性，普速铁路变电所设置高压电容器补偿功率因数。 高速铁路一级负荷贯通线为全电缆线路，多数故障为永久性故障，不能自行恢复。线路对地电容较大，正常运行时电容电流约为0.33～04A/km，单相接地时电容电流约为1.1～1.3A/km。正常运行时，60km电缆线路电容电流约为20～

高速铁路牵引供电系统组成

高速铁路牵引供电系统 组成 SANY标准化小组 #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#

第一节高速铁路牵引供电系统 电气化铁路的组成 由于电力机车本身不带原动机，需要靠外部电力系统经过牵引供电装置供给其电能，故电气化铁路是由电力机车和牵引供电系统组成的。 牵引供电系统主要由牵引变电所和接触网两部分组成，所以人们又称电力机车、牵引变电所和接触网为电气化铁道的三大元件。 一、电力机车 （一）工作原理 电力机车靠其顶部升起的受电弓和接触网接触获取电能。电力机车顶部都有受电弓，由司机控制其升降。受电弓升起时，紧贴接触网线摩擦滑行，将电能引入机车，经机车主断路器到机车主变压器，主变压器降压后，经供电装置供给牵引电动机，牵引电动机通过传动机构使电力机车运行。 （二）组成部分 电力机车由机械部分(包括车体和转向架)、电气部分和空气管路系统构成。 车体是电力机车的骨架，是由钢板和压型梁组焊成的复杂的空间结构，电力机车大部分机械及电气设备都安装在车体内，它也是机车乘务员的工作场所。 转向架是由牵引电机把电能转变成机械能，便电力机车沿轨道走行的机械装置。它的上部支持着车体，它的下部轮对与铁路轨道接触。 电气部分包括机车主电路、辅助电路和控制电路形成的全部电气设备，在机车上占的比重最大，除安装在转向架中的牵引电机之外，其余均安装在车顶、车内、车下和司机室内。 空气管路系统主要执行机车空气制动功能，由空气压缩机、气阀柜、制动机和管路等组成 （三）分类 干线电力牵引中，按照供电电流制分为：直流制电力机车和交流制电力机车和多流制电力机车。交流机车又分为单相低频电力机车(25Hz或162/3Hz)和单相工频(50Hz)电力机车。单相工频电力机车，又可分为交--直传动电力机车和交—直—交传动电力机车。 二、牵引变电所

高速铁路牵引供电方式

高速铁路牵引供电方式 1.直接供电方式 电方式是指牵引变电所通过接触网直接向动车组供电，回流经钢轨及大地直接返回牵引变电所。这种供电方式的电路构成简单、设备少，施工及运营维修都较方便，造价也低。但由于接触网在空中产生的强大磁场得不到平衡，对邻近的广播、通信干扰较大，因此一般不采用。 2.BT供电方式 BT供电方式就是在牵引供电系统中加装吸流变压器（3～4 km安装一台）和回流线。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，回流线上的电流与接触网上的电流方向相反，因此大大减轻了接触网对邻近通信线路的干扰。采用BT供电方式的电路是由牵引变电所、接触悬挂、回流线、轨道及吸上线等组成。牵引变电所作为电源向接触网供电；动车组列车运行于接触网与轨道之间；吸流变压器的原边串接在接触网中，副边串接在回流线中。吸流变压器是变比为1∶1的特殊变压器。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网上的电流大小基本相等、方向相反，故能抵消接触网产生的电磁场，从而起到防干扰作用。 理论上的理想情况是这样的，但实际上由于吸流变压器线圈中总需要励磁电流，经回流线的电流总小于接触网上的电流，因此不能完全抵消接触网对通信线路电磁感应的影响。另外，当机车位于吸流变压器附近时，回流还是从轨道中流过一段距离，至吸上线处才流向回流线，该段回流线上的电流会小于接触网上的电流，这种情况称为半段效应。此外，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。当高速大功率机车通过该电分段时会产生很大的电弧，极易烧损机车受电弓和接触线。BT供电方式的牵引网阻抗较大，造成较大的电压

高速铁路电力系统优化设计方案研究

高速铁路电力系统优化设计方案研究 发表时间：2016-11-17T14:01:06.663Z 来源：《文化研究》2016年8月作者：唐兆展 [导读] 随着我国社会经济的飞速发展，加之人们对出行速度提出的高要求，使得我国铁路建设逐渐朝着高速铁路的方向发展。青藏铁路公司西宁供电段青海西宁 810000 摘要：随着我国社会经济的飞速发展，加之人们对出行速度提出的高要求，使得我国铁路建设逐渐朝着高速铁路的方向发展。而高速铁路的正常运行离不开能够为其提供源源不断电能的电力系统，为响应国家提出的低碳环保、节能减排的号召，高速铁路电力系统需要不断优化设计方案，一方面能够保障高铁的正常运行，另一方面能够有效节约电能。 关键词：高速铁路；电力系统；优化设计方案 引言：现阶段我国的高速铁路迎来了高速发展时期，其快捷性和舒适性已经得到了社会各界人士的一致好评，但我国在社会经济发展过程当中提出了可持续发展战略以及节能环保等策略，基于大力倡导节能减排的时代背景下，高速铁路电力系统面临着优化设计方案的问题，将降低能源消耗与提升资源利用率作为优化高速铁路电力系统设计方案的最终目的。本文将重点围绕高速铁路电力系统优化设计方案进行简要分析研究。 一、高速铁路电力系统组成 以合肥至武汉的某段高速铁路为例，在该段线路当中主要使用规格为10kV/10kV,400kVA的调压器、规格为10kV/0.4kV,250kVA的变压器以及从地方变电站所当中接引的10kV电源提供贯通线和车站的全部电力。基站、中继站、直放站等各种站点均匀分布在贯通线当中，并且使用150kVar的电抗器进行补偿。除此之外，在该段铁路的电力系统当中还包括室内和室外照明、机电设备监控系统、消防自动报警系统以及防雷接地等，由此可见高速铁路的电力系统构成要素较多，因此在优化高速铁路电力系统设计方案时需要进行全面充分的考量。 二、高速铁路电力系统设计中的现存问题 （一）变压器负载率低 目前在已知的高速铁路电力系统设计当中普遍存在变压器负载率比较低的问题。车站中变压器负载率在30%到70%，贯通线上变压器负载率为10%到40%之间。这主要是由于考虑负荷发展，提前为加重负荷做准备，另外两条贯通线上的变压器也可以互为备用，但此种方式将会导致变压器容量变大，因此造成成本上升，不利于提升经济性[1]。 （二）电缆所占比重大 笔者发现在现阶段我国的高速铁路当中与贯通线上使用电缆的情况越来越多，鉴于与架空线相比电缆的对地电容非常大，因此导致容性效应的严重程度逐渐加大。当贯通线处于轻载运行状态，只消耗了一小部分的无功系统容性，进而产生无功倒送现象，迫使沿线电压不断上升，当超过正常电压数值时将严重威胁高速铁路电力系统的正常安全运行。另外随着线路长度的不断增加，其电压偏移量也越来越大，当线路长度达到70千米时，末端电压已经高达10.8kV，电压偏移量也达到了8%。 （三）补偿方式不合理 以52千米的线路长度为例，在贯通线上采用并联三处150kVar的固定电抗器作为补偿方案，将该段线路的五分之一和五分之二以及三分之二处作为补偿位置。通过仿真计算可以得知该种补偿方式明显不合理。当线路变压器负载率为40%，线路末端电压却下降至9.412kV,同时只有0.67的进线端功率，而规定电压偏移量不得超过，进线端功率因数最少不得低于0.9，否则将会影响电网侧的正常运行。 三、高速铁路电力系统优化设计方案 （一）选择适当的变压器 高速铁路电力系统优化设计方案首先需要选择合适的变压器，在此过程中可以选择使用综合功率法全面考虑变压器有功与无功损耗，改善原有单纯进行单项比较经常性出现结果矛盾的情况。在使用该方法时，需要引入无功经济当量K，即每当变压器减少1kVar的无功率损耗，联接系统将会随之下降有功损失数值。在对比变压器经济性时首先需要分别准确计算出变压器的综合功率，并且将综合功率损耗数值调至相等状态，若使用SLZ表示变压器临界功率，则有公式其中大容量变压器的空载综合损耗分别用PDZ0和PDZK表示，小容量变压器的空载综合损耗分别用PXZK和表示PXZ0；SXe表示为大容量变压器的额定容量,SDe小容量变压器的额定容量。若实际负载中变压器所需容量S要大于变压器的临界功率，那么推荐使用大容量的变压器；假如实际负载中变压器所需容量要小于变压器的临界功率，那么使用小容量变压器比较经济实惠[2]。 （二）合理挑选电缆及截面 通常情况下，若高速铁路中电力电缆的导线截面越大，则线路损耗率会越小，但整体成本以及维修管护费用将会持续增加；若电力电缆的导线截面越小，则线路损耗率将会越来越大，且极易发生事故，但整体成本以及维修管护费用能够得到有效控制。因此优化高速铁路电力系统设计方案，需要合理挑选电缆截面，以便能够保障系统的正常运行。鉴于高速铁路的特殊性，在选择电缆截面时需要保障其机械强度，因此最好挑选大于50平方毫米的电缆截面；考虑到资金的时间价值，因挑选50到95平方毫米之间电缆截面，此时的电缆截面最具有经济性。 （三）集中分散电抗器补偿 集中分散电抗器补偿及时是在负荷变小的情况下也可以进行连续调节，另外，其能够有效保障线路电压的稳定，避免产生首尾电压差值过大的情况，而且该种方法简单便捷，易于操作非常适合优化高速铁路电力系统设计方案。针对不同的电缆截面需要使用不同的补偿方案，以50平方毫米的导线截面为例，当负载率为50%，将集中补偿设置到0并且切除一组分散固定补偿电抗[3]；当负载率变化至60%，集中补偿设置不变但需要切除两组电抗；当负载率上升至70%以上时则需要全部切除分散固定补偿电抗。 结论：总而言之，人们环保意识的逐渐提高使得对于高速铁路的要求也越来越高，在保证快捷、舒适等性能的前提下，高速铁路的电力系统还需要深入贯彻落实节能减排的号召，尽量使用最少的供电成本和电力能源为高速铁路内部电力系统提供基本电力。本文通过对当前高速铁路电力系统方案的现存问题进行简要分析，提出通过选择适当的变压器、合理挑选电缆及界面、使用集中分散电抗器进行补偿等多种方式优化高速铁路电力系统设计方案，进而不断推动我国的高速铁路事业实现高速发展。

《高速铁路供电系统》课程标准

《高速铁路供电系统》课程标准 课程编码【】课程承担单位【电气工程系】 制定人【陈淑珍】制定日期【】 审核【周宏】审核日期【】 批准【】批准日期【】 一、适用对象 高中毕业或同等学历者 二、课程定位与设计 1、课程定位 本课程是电气化铁道技术专业的一门专业拓展课程，综合化程度较高，对高速铁道技术涉及的各个专业，如高速铁路线路规划和发展、高速铁路线路、高速铁路供电、高速铁路通信与信号、高速铁路动车组驾驶、高速铁路运输组织、让学生对高速铁道技术有一个全面了解和整体认识，为下一步学习后续专业成做好准备，前导课程有《牵引变电所维护与检修》，为今后从事高速铁道技术专业工作打下坚实的基础。 2、课程设计 本课程总体设计思路是以了解高速铁路技术专业相关工作任务和职业能力分析为依据确定设计内容，主要以介绍高速铁路技术线路、供电、信号与通信、动车组结构、动车组驾驶运输组织个技术专业、按照学生的认知特点，通过课堂学习、多媒体课件、参观实习等教学手段，使学生对高速铁力技术所涉及的各个技术专业有所了解，培养学生的专业兴趣，加强学生对铁路各专业之间组织协调的认识。 三、参考学时及学分 参考学时：48学时 四、课程目标 学生通过学习该课程为进一步学习专业课程打下良好的基础。 知识目标： 使学生初步了解高速铁道技术相关的知识，使学生全面了解专业，并将专业知识用于实际中。 能力目标： （1）掌握高速铁路的发展现状； （2）熟悉高速铁路供电系统的构造与组成； （3）具备高铁动车组操作、动车组司机作业能力。 情感目标： （1）培养学生诚实守信善于沟通的能力。 （2）树立高铁安全、节能、服务意识。 五、学习内容和设计 1、学习内容 表1 学习内容及要求

高速铁路电力供电系统的研究

西南民族大学学报·自然科学版 第34卷第3期 Journal of Southwest University for Nationalities ?Natural Science Edition Jun. 2008 ___________________________________________________________________ ___________________________ 收稿日期：2008-03-25 作者简介: 廖宇(1965-), 男, 中国中铁二院工程集团有限责任公司高级工程师. 文章编号: 1003-2843(2008)03-0560-05 高速铁路电力供电系统的研究 廖 宇 （中国中铁二院工程集团有限责任公司,成都 610031） 摘 要: 高速铁路电力供电系统采用多种新技术、新设备提高供电可靠性. 本文着重分析单芯全电缆设计过程中的技术 难题和解决方法; 使用智能箱变、电力远动系统对提高供电可靠性的作用. 关键词: 铁路供电; 单芯电缆; 电容电流; 智能箱变 中图分类号: U223 文献标识码: A 1 引 言 铁路电力供电系统为除列车牵引供电以外的所有铁路设施供电. 铁路供配电系统是从地方变电站接引两路10kV （35kV ）电源, 通过铁路变配电所向铁路车站、区间负荷供电. 铁路变配电所的间距40～60km, 个别区段长达80～90km. 高速铁路区间每隔3km 左右有一处负荷点, 负荷类型为通信、信号、防灾设备等一级负荷及区间摄像机等二级负荷. 从变配电所馈出2条10kV 电力线路, 沿铁路敷设向其供电, 该电力线路被称为贯通线, 一条称一级负荷贯通线, 另一条称综合负荷贯通线. 贯通线两端的铁路变配电所通过贯通馈线高压开关柜内电压互感器与断路器联锁均能为其供电[1]. 为了保证长距离、轻负荷的区间贯通线供电质量, 铁路变配电所设有专 用10/10kV 的调压器, 经过调压器向贯通线供电[2] . 高速铁路10kV 配电所主接线图见图1. 图1 高速铁路10kV 配电所主接线图

高速铁路电力供电系统

001 第三章 高速铁路电力供电系统 高速铁路电力岗位维修人员，必须掌握高速铁路电力专业基本知识。了解高速铁路电力供电系统和电力SCADA 系统基本原理和设计特点。 第一节 电力供电系统 一、电力系统概述 电力系统是由发电厂、变电站、输电线、配电系统和负荷组成的有机整体，是现代社会最重要、最庞杂的系统之一。通常把包括动力、发电、变电、输电、配电及用电的全部系统称为动力系统。将电力系统中输送、变换和分配电能的整个环节称为电力网。它们的关系如图3-1所示（以水力发电为例）。 图3-1 动力系统、电力系统和电力网示意图 （一）发电厂 发电厂就是将煤、水力、原子能等一次能源转换为电能——二次能源的工厂。按照发电厂所使用的一次能源不同，发电厂可分为火力发电厂、水力发电厂、原子能发电厂等，火力发电和水力发电在我国电能生产中占有很大的比例，除此之外，还有风力、地热和太阳能发电等。

（二）电力网 电力网担负着将发电厂和电能用户连接起来组成系统的任务，它对于电力系统的可靠性和经济性运行有着重要的意义。图3-2是电力系统组成示意图，虚线框内是电力系统的电力网部分。 电力网由各种电压等级的输、配电线路和变（配）电站（所）组成。电力网的任务是将电能从发电厂输送和分配到电能用户。按其功能常分为输电网和配电网两大部分，输电网是由220 kV及以上的输电线路和与其相连接的变电所组成，是电力系统的主要网络，其作用是将电能输送到各个地区的配电网或直接输送给大型企业用户。配电网是由110 kV及以下的配电线路和与其相连接的配电所（或简单的配电变压器）组成，其作用是将电能输送到各类用户。 为了减少电流在输电网络上产生的电能损耗，在远距离的输电网中，一般采用超高压（330 kV以上）输电方式。发电厂的发电机端电压不可能过高（一般为6～10 kV），电能用户的电压也不可能很高（一般为10 kV及以下），因此，电力网还担负着改变电压等级的作用，这就是变（配）电所（站）。变电所（站）由电力变压器和配电装置组成，它是改变电压和分配电能的场所：将电压升高的称为升压变电所（站），将电压降低的称为降压变电所（站），而配电所（站）只负担分配电能的任务。 图3-2电力系统组成示意图 （三）电能用户 电能用户主要包括工矿企业、铁路企业和居民区等。 002

高速铁路牵引供电系统组成

高速铁路牵引供电系统 电气化铁路的组成 由于电力机车本身不带原动机，需要靠外部电力系统经过牵引供电装置供给其电能，故电气化铁路是由电力机车和牵引供电系统组成的。 牵引供电系统主要由牵引变电所和接触网两部分组成，所以人们又称电力机车、牵引变电所和接触网为电气化铁道的三大元件。 一、电力机车 （一）工作原理 电力机车靠其顶部升起的受电弓和接触网接触获取电能。电力机车顶部都有受电弓，由司机控制其升降。受电弓升起时，紧贴接触网线摩擦滑行，将电能引入机车，经机车主断路器到机车主变压器，主变压器降压后，经供电装置供给牵引电动机，牵引电动机通过传动机构使电力机车运行。 （二）组成部分 电力机车由机械部分(包括车体和转向架)、电气部分和空气管路系统构成。 车体是电力机车的骨架，是由钢板和压型梁组焊成的复杂的空间结构，电力机车大部分机械及电气设备都安装在车体内，它也是机车乘务员的工作场所。 转向架是由牵引电机把电能转变成机械能，便电力机车沿轨道走行的机械装置。它的上部支持着车体，它的下部轮对与铁路轨道接触。 电气部分包括机车主电路、辅助电路和控制电路形成的全部电气设备，在机车上占的比重最大，除安装在转向架中的牵引电机之外，其余均安装在车顶、车内、车下和司机室内。 空气管路系统主要执行机车空气制动功能，由空气压缩机、气阀柜、制动机和管路等组成 （三）分类 干线电力牵引中，按照供电电流制分为：直流制电力机车和交流制电力机车和多流制电力机车。交流机车又分为单相低频电力机车(25Hz或16 2/3Hz)和单相工频(50Hz)电力机车。单相工频电力机车，又可分为交--直传动电力机车和交—直—交传动电力 机车。 二、牵引变电所 牵引变电所的主要任务是将电力系统输送来的110kV三相交流电变换为（或55）kV单相电，然后以单相供电方式经馈电线送至接触网上，电压变化由牵引变压器完

高速铁路牵引供电系统设计

高速铁路牵引供电系统设计 第一节电气化铁路的组成 由于电力机车本身不带原动机，需要靠外部电力系统经过牵引供电装置供给其电能，故电气化铁路是由电力机车和牵引供电系统组成的。 牵引供电系统主要由牵引变电所和接触网两部分组成，所以人们又称电力机车、牵引变电所和接触网为电气化铁道的三大元件。 一、电力机车 （一）工作原理 电力机车靠其顶部升起的受电弓和接触网接触获取电能。电力机车顶部都有受电弓，由司机控制其升降。受电弓升起时，紧贴接触网线摩擦滑行，将电能引入机车，经机车主断路器到机车主变压器，主变压器降压后，经供电装置供给牵引电动机，牵引电动机通过传动机构使电力机车运行。 （二）组成部分 电力机车由机械部分(包括车体和转向架)、电气部分和空气管路系统构成。 车体是电力机车的骨架，是由钢板和压型梁组焊成的复杂的空间结构，电力机车大部分机械及电气设备都安装在车体内，它也是机车乘务员的工作场所。 转向架是由牵引电机把电能转变成机械能，便电力机车沿轨道走行的机械装置。它的上部支持着车体，它的下部轮对与铁路轨道接触。 电气部分包括机车主电路、辅助电路和控制电路形成的全部电气设备，在机车上占的比重最大，除安装在转向架中的牵引电机之外，其余均安装在车顶、车内、车下和司机室内。

空气管路系统主要执行机车空气制动功能，由空气压缩机、气阀柜、制动机和管路等组成 （三）分类 干线电力牵引中，按照供电电流制分为：直流制电力机车和交流制电力机车和多流制电力机车。交流机车又分为单相低频电力机车(25Hz或16 2/3Hz)和单相工频(50Hz)电力机车。单相工频电力机车，又可分为交--直传动电力机车和交—直—交传动电力机车。 二、牵引变电所 牵引变电所的主要任务是将电力系统输送来的110kV三相交流电变换为27.5（或55）kV单相电，然后以单相供电方式经馈电线送至接触网上，电压变化由牵引变压器完成。电力系统的三相交流电改变为单相，是通过牵引变压器的电气接线来实现的。牵引变电所通常设置两台变压器，采用双电源供电。以提高供电的可靠性。变压器的接线方式目前采用的有三相Yd11接线，单相V/V接线，单相接线以及三相-两相斯科特变压器。牵引变电所还设置有串联和并联的电容补偿装置，用以改善供电系统的电能质量，减少牵引负荷对电力系统和通信线路的影响。 三、牵引供电回路 电力牵引供变电系统是指从电力系统接受电能，通过变压，变相后，向电力机车供电的系统。牵引供电回路是由牵引变电所、馈电线、接触网、电力机车、钢轨、地或回流线构成。另外还有分区亭、开闭所、自耦变压器站等。

高速铁路牵引供电系统

高速铁路牵引供电系统 1.牵引变电所 牵引变电所是电气化铁路的心脏，其作用是将110 kV（220 kV）三相交流电变换成27.5 kV（或55 kV）单相工频交流电，并供给电力牵引网和电力机车。此外，有少数牵引变电所还需担负10 kV动力负荷。所以，牵引变电所具有3个主要功能：接受三相电能，降压分配电能，减相以单相馈出供给牵引网。 2.分区亭 在电气化铁路上，为了提高运行的可靠性，增加供电工作的灵活性，在相邻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，则组成分区亭。 在复线电气化区段，分区亭的主要功能如下： （1）使同一供电臂上的上、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；当单独工作时，断路器打开。（2）当同一供电臂上的上、下行接触网（并联工作）发生短路事故时，由牵引变电所相应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；非事故区段仍可正常供电。 （3）当某牵引变电所全所停电时，可闭合分区亭中的越区隔离开关，由相邻牵引变电所向停电牵引变电所进行越区供电。 总之，分区亭的作用是：对单线牵引网，使两相邻供电臂单独工作或实现越区供电；对双线牵引网，使上、下行接触网并联，提高末端电压，缩小事故范围和实行必要时的越区供电。 3.开闭所 当远离牵引变电所的枢纽站、电力机务段等大宗负荷需要多条馈电线向这些接触网分组供电时，一般采用建立开闭所的办法来解决。开闭所是指不进行电压变换而用开关设备实现电路开闭的配电所。开闭所一般有两条进线，然后多路馈

出向枢纽站场接触网各分段供电，进线和出线均经过断路器，以实现接触网各分段停、供电的灵活运行，又由于断路器对接触网短路故障进行保护，从而可以缩小事故停电范围。开闭所的作用是增加馈线数目，将主线接触网与分支接触网分开，缩小事故范围，提高供电可靠性，保证枢纽站、站场装卸作业和接触网分组检修的灵活性和安全性；降低牵引变电所的复杂程度，还可实现上、下行扭接，保证在事故情况下供电，正常情况下扭接有利于改善牵引网电压水平，降低电能损失。

2010版-高速铁路电力牵引供电工程施工技术指南1

总则 1.0.1 为指导高速铁路电力牵引供电工程施工，统一主要技术要求，加强 施工管理，保证工程质量，制定本技术指南。 1.0.2本指南适用于新建时速250~300km高速铁路电力牵引供电工程 施工。时速250km 以下客运专线、城际铁路电力牵引供电工程施工应参照执行。 1.0.3 高速铁路电力牵引供电工程施工应执行国家法律法规及相关技术标 准，严格按照批准的设计文件施工，使其符合系统功能及性能要求，保证设计使用年限内正常运行。 1.0.4 高速铁路电力牵引供电工程施工应从管理制度、人员配备、现场管 理和过程控制等标准化管理，实现质量、安全、工期、投资效益、环境保护、技术创新等建设目标。 1.0.5 高速铁路电力牵引供电工程施工应积极推行机械化、工厂化、专业 化、信息化。 1.0.6 高速铁路电力牵引供电工程施工应提高文明施工水平。 1.0.7 高速铁路电力牵引供电工程邻近运营接触网线路施工、牵引变压器 运输和安装等，应结合现场实际情况，通过风险监测等程序，做好风险管理工作，并制定专项施工方案和应急预案。 1.0.8 高速铁路电力牵引供电工程设计文物保护时，应根据相关管理法规 和设计保护措施进行施工。 1.0.9 高速铁路电力牵引供电工程施工应根据国家节约资源、节约能源、 减少排放等有关法规和技术标准，结合工程特点、施工环境编制并实

施工程施工节能减排技术方案。 1.0.10 高速铁路电力牵引供电工程施工的各类人员应经过专门培训，合 格后方可上岗。 1.0.11 高速铁路电力牵引供电工程中采用的设备、器材。应符合与高速 铁路设计行车速度相适应的国家标准、行业标准或有关技术规定，并有合格证件。 1.0.12 高速铁路电力牵引供电工程施工时，应同步做好资料的收集和整 理，做到系统、完整、真实、准确，并应按有关规定做好归档管理工作。 1.0.13 高速铁路电力牵引供电工程施工在营业线施工及有可能影响营业 线运行安全的施工时，应严格执行有关安全管理办法的规定。 1.0.14 高速铁路电力牵引供电工程施工除应符合本指南外，尚应符合国 家现行有关标准的规定。 5 术语 2.0.1 接触悬挂接触网中的悬挂部分，主要由承力索、接触线、吊弦、补偿装置、悬挂零件及中心锚结等组成。 2.0.2 无交叉线岔 在道岔处两支接触悬挂不相互交叉，以锚段关节方式来满足弓网关系的线岔。 2.0.3 带辅助悬挂的无交叉线岔 在道岔处增设第三支接触悬挂，并与两支接触悬挂分别形成锚段关节，来满足弓网关系的线岔。

高速铁路牵引供电系统(组成)

第一节高速铁路牵引供电系统 电气化铁路得组成 由于电力机车本身不带原动机,需要靠外部电力系统经过牵引供电装置供给其电能,故电气化铁路就是由电力机车与牵引供电系统组成得。 牵引供电系统主要由牵引变电所与接触网两部分组成,所以人们又称电力机车、牵引变电所与接触网为电气化铁道得三大元件。 一、电力机车 （一）工作原理 电力机车靠其顶部升起得受电弓与接触网接触获取电能。电力机车顶部都有受电弓,由司机控制其升降。受电弓升起时,紧贴接触网线摩擦滑行,将电能引入机车,经机车主断路器到机车主变压器,主变压器降压后,经供电装置供给牵引电动机,牵引电动机通过传动机构使电力机车运行。 （二）组成部分 电力机车由机械部分(包括车体与转向架)、电气部分与空气管路系统构成。 车体就是电力机车得骨架,就是由钢板与压型梁组焊成得复杂得空间结构,电力机车大部分机械及电气设备都安装在车体内,它也就是机车乘务员得工作场所。 转向架就是由牵引电机把电能转变成机械能,便电力机车沿轨道走行得机械装置。它得上部支持着车体,它得下部轮对与铁路轨道接触。 电气部分包括机车主电路、辅助电路与控制电路形成得全部电气设备,在机车上占得比重最大,除安装在转向架中得牵引电机之外,其余均安装在车顶、车内、车下与司机室内。 空气管路系统主要执行机车空气制动功能,由空气压缩机、气阀柜、制动机与管路等组成 （三）分类 干线电力牵引中,按照供电电流制分为:直流制电力机车与交流制电力机车与多流制电力机车。交流机车又分为单相低频电力机车(25Hz或16 2/3Hz)与单相工频(50Hz)电力机车。单相工频电力机车,又可分为交--直传动电力机车与交—直—交传动电力机车。 二、牵引变电所 牵引变电所得主要任务就是将电力系统输送来得110kV三相交流电变换为27、5(或55)KV单相电,然后以单相供电方式经馈电线送至接触网上,电压变化由

《电气化铁道供电系统》复习题及答案

《电气化铁道供电系统》复习题及答案－（电气学院吴命利） 1、用一句话来描述电气化铁路牵引负荷的特点？ 答：波动剧烈的大功率单相不平衡非线性负荷。 2、交直交动车组同传动交直传动电力机车相比电气负荷有何特点？ 答：（1）负荷功率大； （2）功率因数高； （3）谐波含量低； （4）能全功率范围再生制动。 3、干线铁路有哪几种供电制式？ （1）直流制（DC3kV，DC1500V）；（2）低频单相交流制（15kV，16.67Hz）；（3）工频单相交流制（50/60Hz，25kV） 4、我国干线电气化铁路采用何种制式？ 25kV工频（50Hz）单相交流制 5、电气化铁道从可靠性要求看是电力系统的几级负荷？ 一级负荷 6、电气化铁道从供电系统角度如何保证供电可靠性？ （1）牵引变电所采用两回独立进线；（2）牵引变电所采用2台主变压器，固定备用；（3）分区所可以实现越区供电。 7、交流牵引网有哪几种供电方式？ （1）直接供电方式；（2）带回流线的直接供电方式；（3）吸流变压器供电方式；（4）自耦变压器供电方式；（5）同轴电缆供电方式 8、高铁牵引网采用何种供电方式？它有何好处？ 答：全并联AT供电方式。 牵引网阻抗低，输送功率大，供电臂距离长，能有效降低对外界电磁干扰。 9、牵引网额定电压是多少？正常工作范围是多少？ 25kV，20～27.5kV。 10、我国高铁牵引变电所间距是多少？ 50～60km。 11、我国高铁牵引变电所进线电压等级是多少？

多为220kV，郑西客专有2个所采用330kV。 12、我国高铁主要采用哪种接线的牵引变压器？ 答：单相（单相三绕组）接线和单相组合式V/X接线。 13、牵引变电所二次设备额定电压为什么比牵引网额定电压高10％？ 答：变压器二次侧额定电压是空载时的电压，之所以高10％是为了保证在有负荷电流时，抵消阻抗产生的电压损失，使列车能获得接近额定值的平均电压。 14、变电所防雷设备有哪些？ 答：避雷器，避雷针，抗雷圈 15、变电所如何补偿机车的无功功率？ 答：在牵引母线上安装并联补偿电容器组。 16、并联补偿电容支路为何要串联一定电感值的电抗器？ 答：（1）抑制合闸冲击；（2）防止谐波放大。 17、高铁接触悬挂有哪几种型式？ 答：（1）简单链型悬挂；（2）弹性链型悬挂；（3）复链型悬挂。 18、我国高铁主要采用何种接触网选挂型式？ 答：弹性链型悬挂。 19、接触线补偿下锚的目的何在？ 答：给接触线施加恒定张力，自动补偿线索的热胀冷缩，保持接触线弹性均匀。 20、我国高铁接触线采用何种型号？张力施加多大？ 答：CuMg150，27kN。 21、我国新建高速铁路在车网电气匹配方面出现了哪些新问题？如何有效解决？ 答：（1）车网高次谐波谐振； （2）车网电压振荡、牵引封锁。 改进机车车辆的控制，改善其电气负荷特性，地面采取适当抑制措施。 22、目前有哪几种自动过分相技术。 答：（1）车载断电自动过分相； （2）柱上开关自动过分相； （3）地面自动过分相。