浅谈电气化铁道牵引供电方式的应用

【摘 要】近年来电气化铁道发展迅速，在国内已经普遍采用。本文首先对电气化铁道牵引供电技术的研究现状进行了概述，然后分析比较了几种常见的牵引供电方式在实际运行中的优缺点，最后总结出各种牵引供电方式的适用范围。

【关键词】铁道;电气化;供电方式

1 电气化铁道牵引供电技术的概述及现状

电气化铁道以电力机车做牵引动力，电力机车是本身不带能源的动力设备，必须由外部供给电能。专门给电力机车供电的装置称牵引供电装置。因此，电气化铁道由电力机车和牵引供电装置两大部分组成。

我国电气化铁路采用的工频单相交流25kV的牵引网是一种不对称供电回路，势必在其周围空间产生电磁场，从而对邻近的通信和广播设备产生电磁干扰，解决这一问题的途径有两个：一个是在通信方面采取加强屏蔽的措施，或将受影响的通信设备迁离影响范围;二是在供电方面采取抑制干扰的措施，随着牵引网所采用的抑制干扰措施不用，出现了不同的牵引供电方式。

2 电气化铁道牵引供电方式的分类

在供电方式上，我国均采用单边供电方式，主要包括直接（TR）供电方式、吸流变压器（BT）供电方式、自耦变压器（AT）供电方式、同轴电力电缆（CC）供电方式。在复线区段还可以提高末端网压，将上下行接触网通过分区亭联接，实现“并联供电”，如果牵引变电所发生故障，相邻变电所还可进行“越区供电”。

3 电气化铁道牵引供电方式的比较及适用范围

3.1 直接供电方式

这是一种最简单的供电方式。在线路上，机车供电由接触网和轨、地直接构成回路，对通信干扰不加特殊防护措施。电气化铁路最早大都采用这种供电方式。这种供电方式最简单，投资最省，牵引网阻抗较小，能损也较低，供电距离一般为30-40km，电气化铁路的单相负荷电流由接触网经钢轨流回牵引变电所。由于钢轨与大地是不绝缘的，一部分回流由钢轨流入大地，因此对通信线路产生感应影响，这是直接供电方式的缺点。它一般用在铁路沿线无架空通信线路或通信线路已改用地下屏蔽电缆的区段，必要时，也常将通信线迁到更远处。

带回流线的直接供电方式是在接触网支柱上架设一条与钢轨并联的回流线，称为负馈线NF。利用接触网与回流线之间的互感作用，使钢轨中的回流尽可能地由回流线流回牵引变电所，减少了电气空间，因而能部分抵消接触网对邻近通信线路的干扰，但其防干扰效果不及BT供电方式。这种供电方式可在对通信线路防干扰要求不高的区段采用，能进一步降低牵引网阻抗，供电性能要好一些，但造价稍高。

3.2 BT供电方式

BT供电方式是在牵引网中架设有吸流变压器—回流线装置的一种供电方式，目前在我国电气化铁路中应用较广。吸流变压器的变比为1：1，它的一次绕组串接在接触网中，二次绕组串接在专为牵引电流流回牵引变电所而特设的回流线（NF）中，故称之为吸流变压器—回流线供电方式。在两个吸流变压器中间用吸上线将钢轨与回流线连接起来，构成电力机车负荷电流由钢轨流向回流线的回路。两个吸流变压器之间的距离称为BT 段，一般BT 段长为2～4km。供电方式的工作原理是：由于吸流变压器的变比为1：1，当吸流变压器的一次绕组流过牵引电流时，在其二次绕组中强制回流通过吸上线流入回流线。由于接触网与回流线电气空间距离很近，流过的电流大致相等，方向相反，因此对邻近通信线路的电磁感应绝大部分被抵消，从而降低了对通信线路的干扰。这种供电方式由于在牵引网中串联了吸流变压器，致使牵引网的阻抗比直接供电方式约大50%，能耗也较大，供电距离也较短（单线一般为25km左右，双线一般为20km左右），投资也比直接供电方式大。

3.3 AT供电方式

AT供电方式是20世纪70年代才发展起来的，它既能有效地减轻牵引网对通信线路的干扰，又能适应高速、大功率电力机车的运行，故很多国家都有应用。这种供电方式每隔10km左右在接触网与正馈线之间并联接入1台自耦变压器，其中性点与钢轨相接。自耦变压器将牵引网的供电电压提高1倍，而供给电力机车的电压仍为25kV。电力机车由接触网受电后，牵引电流一般由钢轨流回，由于自耦变压器的作用，从钢轨流回的电流，经自耦变压器绕组和正馈线（AF）流回变电所。当自耦变压器的一个绕组流过机车电流时，其另一个绕组感应出电流供给电力机车。自耦变压器供电方式的牵引网阻抗很小，约为直接供电方式的25%，因此电压损失小，电能损耗低，供电能力大，供电距离长，可达40-50km。由于牵引变电所间的距离加大，从而减少了牵引变电所的数量，也减少了电力系统对电气化铁路供电的工程投资。但由于牵引变电所和牵引网比较复杂，因此加大了电气化铁路自身的投资。这种供电方式一般用在重载、高速等负荷大的电气化铁路上。在电力系统较薄弱的地区，为了减少电源部分的投资，经技术经济比较也可采用这种供电方式。由于牵引负荷电流在接触网和正馈线中方向相反，因而对邻近的通信线路干扰很小，其防干扰效果与吸流变压器—回流线供电方式相当。

3.4 CC供电方式

CC供电方式是一种新型的供电方式。它的同轴电力电缆沿铁路线路埋设，内部芯线作为供电线与接触网连接，外部导体作为回流线与钢轨相接，每隔5～10km 做一个分段。CC供电方式的优点是：馈电线与回流线在同一电缆中，间隔很小，而且同轴布置，使得互感系数增大;同轴电力电缆的阻抗比接触网和钢轨的阻抗小得多，因此牵引电流和回流几乎全部从同轴电力电缆中流过;电缆芯线与外层导体电流相等，方向相反，二者形成的磁场相互抵消，对邻近的通信线路几乎无干扰;阻抗小，供电距离长。但是同轴电力电缆造价高，投资大，现仅在一些特别困难的区段采用。

4 结束语

笔者根据工作经验，针对电气化铁道的牵引供电方式优缺点加以分析和比较，从而得出各种供电方式的适用范围，以供参考。

【参考文献】

[1]薛艳红，刘方中.接触网运行与检修[M].中国铁道出版社，2011，02.

[2]张道俊，张韬.接触网运营检修与管理[M].中国铁道出版社，2006，02.

[责任编辑：薛俊歌]

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