题 目：电力牵引供变电系统分析与典型故障处理 摘 要毕业论文介绍了电气化铁道供变电技术，以交流电气化铁道为重点，加强了对牵引供电系统的认识牵引供电系统又以牵引变电所为重点，介绍了供电系统一次设备和二次电气设备，对变电所一次电气设备的构成、类型、工作原理做了一定的介绍本设计主要以电力牵引供变电系统为主，对其结构特点进行系统分析，包括主电路、控制电路、计量回路事故预告，报警回路；高低压电器等；对典型故障案例进行深入分析，提出解决方案，包括组织流程、安全、技术、处理措施关键词：交流电气化 设备 供电系统 供电方式 结构特点目 录第1章 电力牵引供电系统概述 81.1电力牵引特点 81.2 牵引供变电系统的组成 91.3 牵引供电方式 111.4接触网 14第2章 牵引变电所电气主接线 182.1 电气主接线概述 182.2 牵引变电所110kv侧的电气主接线 182.3 27.5kV或55kV侧电气主接线 19第3章 牵引变电所典型案例 23结 论 25致 谢 25第1章 电力牵引供电系统概述1.1电力牵引特点 电力牵引是一种新型有轨运输牵引动力形式。
在干线铁路、城市轨道交通运输和工矿运输中有着广泛的作用电力牵引是利用电能作为牵引动力，将电能转换为机械能，驱动铁路列车、电动车组和城市轨道交通车辆等有轨运输工具运行的一种运输形式电力牵引按其牵引网供电电流制式不同，分为工频单相交流制、低频单相交流制和直流制我国电气化铁路采用工频单相交流制电力牵引，直流制电力牵引仅用于城市轨道交通运输系统和工矿运输系统一、电力牵引特点电力牵引运输具有一系列有点：（1） 电力牵引机车本身不带燃料，可使用二次能源，为非自给式牵引动力，并由大容量电力系统供电，连接全国电网，能源有保证2） 机车或动车组总功率大，具有启动和加速快、过载能力强、运输能力大等特点，能满足各种现代交通运输对快速、大运输能力的需要 （3） 不造成空气和环境（噪声）污染，改善劳动条件4） 电力牵引的总效率高，节约能源我国的铁路机车牵引经历了蒸汽机车、内燃机车和电力机车的发展阶段统计资料表明，电力牵引在全部或部分为水电供电的情况下，包括发电厂、输变电和供电系统以及机车、车辆效率在内，比使用内燃机车为动力的内燃机车和汽车运输等运输工具的总效率要高出几个甚至几十个百分点。
因而采用电力牵引可有效节约能源，并降低运输成本5） 安全性高随着信息技术、微电子技术的广泛应用，电力机车可实现实时检测故障、自动驾驶、遥测及遥控，电力牵引系统易于实现全面自动化和信息化，从而大力提高劳动生产效率和经济效益6）有利铁路沿线实现电气化，促进工农业发展当然，电力牵引也存在某些缺点，主要是其一次投资费用较同类运输工具要高从上可知，电力牵引的综合优势是明显的自20世纪50年代以来，铁路牵引动力电气化已成为世界范围内铁路技术革命的方向、铁路现代化的标志在当前，发展城市轨道交通电力牵引，已日益引起人们的广泛重视1.2 牵引供变电系统的组成电力牵引供变电系统是指从电力系统或一次供电系统接受电能，通过变压、变相或换流（将工频交流变换为低频交流或直流电压）后，向电力机车负荷提供所需电流制式（交流或直流）的电能，并完成牵引电能传输、配电等全部功能的完整系统工频交流单相电力牵引供电系统主要由牵引变电所和牵引网组成牵引网实行单相供电，由馈电线（简称馈线）、接触网、轨道电路及回流线等组成为了使电能有效、可靠地供给电力机车，牵引网上还安装有分相绝缘器，分段绝缘器等设备，供电系统中设有分区所、开闭所等。
我国规定牵引网额定电压为25kv，额定频率为50Hz交流电气化牵引供电系统组成结构如图1-1所示，牵引供电构成的回路是：牵引变电所——馈电线——接触网——电力机车——钢轨和大地——回流线——牵引变电所 图1-1电气化铁道供电系统示意图城市轨道交通的直流电力牵引供电系统则有主变电所、直流牵引变电所、牵引网等组成交流电力牵引供电系统因牵引网对抑制通信干扰采取的技术措施不同而区分为直接供电方式、带回流导线的供电方式、带吸流变压器（BT）供电方式，以及2×25kv自耦变压器（AT）供电方式，不同供电方式的系统和装置结构有所不同一、牵引变电所 牵引变电所是交流工频单相电力牵引供变电系统的重要环节，它完成变压、变相和牵引网供电等功能，并实现三相交流一次供电系统与单相电力牵引系统的借口与系统牵引变电所停电后，可由相邻变电所实现越区供电，但牵引网电压水平将下降 根据交流牵引网的不同供电方式和牵引变电所为抑制单相牵引负荷造成电力系统的不对称影响，可采用不同接线方式与结构的主变压器，区分为三相牵引变电所（一般为Y，d11接线主变压器）、单相牵引变电所（含V／V形接线方式主变压器），三相二相牵引变电所（采用特种接线方式，用以变相的平衡变压器）。
相对于牵引网不同供电方式而言，则区分为一般（直供、BT方式）供电方式牵引变电所和自耦变压器（AT）供电方式牵引变电所3.2.1 接触网按电力机车集电方式的不同，接触网可分为：架空单线式、架空复线式和接触轨（第三轨）三种方式交流电气化铁道一般均采用架空单线式：城市无轨电车则采用架空复线式，第三轨方式则普遍应用于地下铁道架空接触网是一种悬挂在电气化铁道钢轨上方并和轨面保持一定距离的链型或单导线系统，专为电力机车或电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取得电能三、馈电线 馈电线是连接牵引变电所和接触网的导线，也称馈出线馈电线一般采用钢芯铝绞线，将变电所的电能输送给接触网四、回流线回流线是牵引供电回路中的一部分，是将轨道和牵引变电所主变压器接地相之间连接的导线，通过其将流经电力机车的负荷电流引入变电所1.3 牵引供电方式交流电力牵引供电系统因牵引网对抑制通信干扰采取的技术措施不同而采取不同的供电方式牵引供电系统的供电方式主要包括直接供电方式、带回流导线的供电方式、带吸流变压器（BT）供电方式，以及2×25kv自耦变压器（AT）供电方式牵引网的供电方式则包括单边供电、上下行并联供电和双边供电。
一、牵引供电系统的供电方式1. 直接供电方式（TR供电方式） 直接供电方式是在牵引网中不断增加特殊防护措施的一种供电方式，是结构最简单的一种电气化铁路最早大都采用这种供电方式，它的一根馈线接在接触网（T）上，另一根馈线接在钢轨（R）上，如图1-2所示这种供电方式结构简单，投资最省，牵引网阻损较小，能耗也较低供电距离单线一般为30km左右，复线一般为25km左右电气化铁路是单相负荷，机车由接触网取得电流经钢轨流回牵引变电所由于钢轨与大地是不绝缘的，一部分回流电流由钢轨流入大地，因此对通信线路产生较大电磁干扰这是直接供电方式的缺点，它一般采用在铁路沿线通信线路已改用地下屏蔽电缆的区段图1-2 直接供电方式原理图2. 吸流变压器供电方式（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与直接供电方式相比，是在系统中增加了吸流变压器设备此种方式目前在我国电气化铁路上采用较广吸流变压器是变比为1：1的变压器，它的一次绕组串接在接触网（T）上，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）上，所以也称吸流变压器—回流线供电方式，如图1-3所示。
图1-3 BT供电方式原理图 吸流变压器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中流过的电流大致相等，方向相反，因此对邻近的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，牵引网的阻抗比直接供电方式约大50％，能耗也比较大，供电距离也较短，单线一般为25km左右，复线一般为20km左右，投资也比直接供电方式大3. 带回流线的直接供电方式（DN供电方式） DN供电方式是在接触网支柱上架有一条与钢轨并联的回流线，如图1-4所示这种供电方式取消了吸流变压器，保留了回流线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回牵引变电所因而能部分抵消接触网对邻近通信线路的干扰，但其防干扰效果不让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由于取消了吸流变压器，只保留了回流线，因此牵引网阻抗比直接供电方式低一些，供电性能好一些，造价也比BT供电方式低目前，这种供电方式在我国电气化铁路上得到了广泛应用。
图1-4 DN供电方式原理图二、 牵引网的供电方式1. 单边供电 我国单线电气化铁路全部采用单边供电，如图1-7所示在复线区段当馈电线较短时也可以采用单边供电单边供电与其他区段无联系，继电保护设置简单2. 上下行并联供电 在复线电气化区段的供电臂末端设有分区所，将上下行接触网通过断路器实行并联供电，如图1-8所示这种供电方式的优点是，它能均衡上下行供电臂的电流，降低接触网损耗，提高电压水平，在有轻重车方向和线路有较大坡道情况下，效果更为显著我国复线电气化铁路大多采用这种供电方式SS1SS2ACCBACCBSP图1-8 上下行并联供电方式原理图3. 双边供电 双边供电是由相邻两个牵引变电所同时向其间的接触网供电，在供电臂的末端由分区所连接起来，如图1-9所示其优点是由两个牵引变电所供电，均衡了负荷，降低了接触网损耗，提高了电压水平目前我国交流电气化铁路还未采用这种供电方式，双边供电方式多用在城市轨道交通的直流牵引供电系统中1.4接触网1. 接触网的组成) `( g M7 M" R+ h' _- 中国地铁生活门户论坛,涉及地铁规划、建设及地铁周边生活相关的讨论接触网是沿铁路线上空架设的向电力机车供电的特殊形式的输电线路。
其由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础几部分组成 2 B( v; _0 i( d- 中国地铁生活门户论坛,涉及地铁规划、建设及地铁周边生活相关的讨论接触悬挂包括接触线、吊弦、承力索以及连接零件接触悬挂通过支持装置架设在支柱上，其功用是将从牵引变电所获得的电能输送给电力机车 ( f' k( B J9 Q- l# }; y9 @地铁族支持装置用以支持接触悬挂，并将其负荷传给支柱或其它建筑物根据接触网所在区间、站场和大型建筑物而有所不同支持装置包括腕臂、水平拉杆、悬式绝缘子串，棒式绝缘子及其它建筑物的特殊支持设备w 定位装置包括定位管和定位器，其功用是固定接触线的位置，使接触线在受电弓滑板运行轨迹范围内，保证接触线与受电弓不脱离，并将接触线的水平负荷传给支柱 支柱与基础用以承受接触悬挂、支持和定位装置的全部负荷，并将接触悬挂固定在规定的位置和高度上我国接触网中采用预应力钢筋混凝土支柱和钢柱，基础是对钢支柱而言的，即钢支柱固定在下面的钢筋混凝土制成的基础上，由基础承受支柱传给的全部负荷，并保证支柱的稳定性预应力钢筋混凝土支柱与。