第一篇：交流牽引傳動系統

交流牽引傳動系統 隨著電子技術的不斷發展與成熟，交流傳動技術越來越受到重視，交流電機有全面取代直流電機的趨勢；在大功率晶閘管技術的成熟與發展，特別是近年來全控電力電子器件的迅速發展的影響下，可調壓調頻的逆變裝置已經成功解決了交流電機的調速問題。

（1）交流牽引電機的類型。交流牽引電機有同步和異步之分，目前城軌交通車輛普遍采用的是交流異步牽引電機，異步牽引電機在空間利用和重量上都優于同步牽引電機，因此被廣泛應用。異步牽引電機采用 VVVF 控制，即直流電通過逆變器變為三相交流電，用電壓和頻率的變化來控制異步牽引電機的轉速變化，獲得最佳的調速性能，并實現再生制動。

交流異步牽引電機的轉速控制方法是在保持電源頻率恒定的情況下改變定子電壓的大小，從而實現控制目的的。目前，我國的城軌交通車輛多采用閉環控制系統，基本采用：轉差-電流控制，如上海地鐵 2 號線車輛；矢量控制，如西安地鐵 2 號線 DKZ27 型車輛、廣州地鐵 1 號線車輛、北京地鐵 1 號線 SMF04 型車輛等；直接轉矩控制，如深圳地鐵 1 號線車輛。

（2）交流感應電機在城軌車輛上的使用。交流感應電機主要有結構簡單的鼠籠式感應電機。主要由定子和轉子構成。定子上加載三相交流電壓時，間隙磁通量發生變化，從而使轉子受到感應，產生扭矩。

第二篇：交直流調速實驗報告(圖形 文字)-電力牽引交流傳動系統

六：實驗報告

1：列寫SPWM控制時，在不同輸出頻率條件下所測量的各種波形和電機工作情況

SPWM

30HZ

同步調制

CH1=20.0mv

CH1/23.2mv

CH1=50.0mv

CH1/314mv

CH1=200mv

CH1/1.15v

SPWM

30HZ

異步調制

CH1=20.0mv

CH1/124mv

CH1=200mv

CH1/1.12v

CH1=5.00v

CH1/31.4v

SPWM

30HZ

混合調制

CH1=10.0mv

CH1/62.8mv

CH1=100mv

CH1/628mv

CH1=100mv

CH1/31.2v

2：列寫電壓空間矢量控制時，在不同輸出頻率條件下所測量的各種波形和電機工作情況

SVPWM

50HZ

同步調制

CH1=10.0mv

CH1/62.8mv

CH1=10.0mv

CH1/31.2v

CH1=5v

CH1/27.4v

SVPWM

50HZ

異步調制

CH1=10.0mv

CH1/62.8mv

CH1=100mv

CH1/560mv

CH1=5.00v

CH1/27.2v

SVPWM

50HZ

混合調制

CH1=10.0mv

CH1/62.8mv

CH1=50.0mv

CH1/27.2v

CH1=5.00v

CH1/27.2v

SVPWM

30HZ

同步調制

CH1=10.0mv

CH1/65.2mv

CH1=50.0mv

CH1=100mv

CH1/652mv

SVPWM

30HZ

異步調制

CH1=10.0mv

CH1/65.2mv

CH1=50.0mv

CH1/326mv

CH1=5.00v

CH1/27.2v

SVPWM

30HZ

混合調制

CH1=20.0mv

CH1/130mv

CH1=50.0mv

CH1/326mv

CH1=5.00v

CH1/27.2v

3．調節低頻補償度，列出電機能均勻旋轉的最低工作頻率。

0.2Hz,0.12Hz 4．SPWM控制，電壓空間矢量控制，不同調制方式時的電機氣隙磁通軌跡，定子電流及電機平穩性與噪聲比較。

電壓空間矢量控制與SPWM控制相比較，電機氣隙磁通軌跡，效果更加的明顯，電機更加的平穩，噪聲更小。同步調制，異步調制，混合調制定子電流越來越小，電機越來越平穩，噪聲越來越小。

七．思考題

1．低頻時定子壓降的補償度是否越大越好？過大了會造成何種不良結果？應該如何調節才算恰到好處？

不是越大越好。端電壓提高過大，會使轉矩過大，使得磁通太強，使鐵芯飽和，導致勵磁電流過大，嚴重時因繞組過熱會孫桓電機。2．SPWM控制主要著眼于使逆變器輸出電壓盡量接近正弦波，那么電壓空間矢量控制的目標是什么？它與SPWM控制相比，有哪些特點？ SVPWM的目標是電動機空間形成圓形旋轉磁場，能產生恒定的電磁轉矩。在每個小區間雖然有多次開關切換，但但是每次開關切換僅涉及一個器件，所以開關損耗小；利用SVPWM直接生成三相PWM波，計算簡單；逆變器輸出電壓基波最大值比PWM的輸出電壓高15%。3．設單相輸入的交-直-交變頻調速系統的直流母線電壓為310V，按SPWM控制時電機線電壓的最大值為幾伏？如要達到電機線電壓為220V有否可能？如何實現？

電機線電壓最大值=0.612*310=189.72V 母線電壓為220/0.612=360V 通過調節SVPWM的載波比來實現，就是對電路的開關器件進行通斷時間控制

第三篇：交流牽引網保護教案

繼電保護

§7 交流牽引網保護

§7.1 交流牽引負荷與交流牽引網短路參數的特點； §7.2 交流牽引網的距離保護 講授

1、了解交流牽引負荷與交流牽引網短路參數的特點。

2、掌握交流牽引網的距離保護。

重難點：四邊形特性方向阻抗繼電器基本原理和整定計算。處置：詳細講解、對比分析

無 【組織教學】（2min）

1.點名 2.填寫教學日志

【復習舊課】（3min）

1、斯科特接線牽引變壓器的差動保護

2、平衡牽引變壓器和三相V,v接線牽引變壓器差動保護

4、利用二次諧波制動和鑒別波形間斷角的差動保護

【講授新課】（77min）

§7 交流牽引網保護

§7.1 交流牽引負荷與交流牽引網短路參數的特點

1、交流牽引負荷的特點

2、交流牽引網短路參數的特點

§7.2 交流牽引網的距離保護

1、四邊形特性方向阻抗繼電器

（1）四邊形特性方向阻抗繼電器的基本原理

① 兩邊折線的構成原理及其實現的原理電路 a）兩邊折線的構成

折線的頂點坐標由復量Z3表示，折線兩條邊的方向由復量Z1和Z2表示。

b）測量阻抗ZK落在不同范圍時，三個復量中相鄰兩個復量夾角的特征。

? 當測量阻抗ZK落在動作區內時，Z1、Z2Z3?Zk三個復量中，任意兩個相鄰復量之間的夾角都小于180°。

? 當測量阻抗ZK落在動作區外時，Z1、Z2Z3?Zk三個復量中，總有一對相鄰復量之間的夾角大于180°。

? 當測量阻抗ZK落在動作邊界線上時，Z1、Z2Z3?Zk三個復量中，總有一對相鄰復量之間的夾角等于180°。

c）相位差不同特征時的三個電壓相量用波形表示的關系。

為了便于在電路上實現，可以將三個阻抗復量都乘以電流I，使它們變為三個電壓相量，即：

?????U1IZ1 ????U2?IZ2??????U3?I?Z3?ZK??IZ3?UK??當三個電壓相量中任意兩個相鄰相量間的相位差都小于180°時，它們對時間軸的電壓波形是半波連續的，即在任意時刻至少有一個電壓是正的（或負的），沒有間斷出現。

反之，當三個電壓相量中的任意兩個相鄰相量間的相位差大于180°時，電壓波形就會出現間斷，即某一時間間隔內，三個電壓都不為正（或負），此時半波連續的時間小于20ms。

d）兩邊折線實現的原理電路。

如果任意兩個相鄰電壓相量之間的夾角都小于180°，就動作；只要有一個夾角大于180°，就不動作。

② 三邊折線的構成原理 a）三邊折線的構成

設折線的一個頂點為坐標原點O；另一個頂點的 坐標用復量Z4表示，復量Z4也是折線的一條邊。折線其余兩條邊的方向分別用復量Z5和Z6表示。

b）測量阻抗ZK落在不同范圍時，四個復量中相鄰兩個復量夾角的特征。

? 當測量阻抗ZK落在動作區內時，?Z4?Zk?、Z5、Z6和?Zk四個復量中，任意兩個相鄰復量之間的夾角都小于180°。

? 當測量阻抗ZK落在動作區外時，?Z4?Zk?、Z5、Z6和?Zk四個復量中，總有一對相鄰復量之間的夾角大于180°。

? 當測量阻抗ZK落在動作邊界線上時，?Z4?Zk?、Z5、Z6和?Zk四個復量中，總有一對相鄰復量之間的夾角等于180°。同理，將四個阻抗復量都乘以電流I，使它們

??????????U4I?Z4ZK?IZ4UK???變為四個電壓相量，即?U5?IZ5。

????U6?IZ6?????U?I??ZK???UK?7?③ 由兩邊折線和三邊折線組成“與”門，即測量阻抗Zk必須同時落在兩組折線的動作區內，電路才有輸出，繼電器動作。

（2）四邊形特性方向阻抗繼電器交流回路的構成

① 構成四邊形特性的兩組相量

② 四邊形特性方向阻抗繼電器的交流回路 a）電壓形成電路的組成

主要由電抗變壓器TX、阻容移相電路和電壓變 換器UV構成。

b）各電壓相量之間的相量關系 c）多相量相位比較電路（比相電路）兩組負“或門”，一組負“與門”。d）四邊形特性方向阻抗繼電器的整定 四邊形特性方向阻抗繼電器整定的任務，就是要把ab邊和bc邊的動作阻抗整定到四邊形特性方向阻抗繼電器上，即確定TX原邊的匝數和UV的變換系數K1、K2。

e）四邊形特性方向阻抗繼電器的主要優缺點

2、平行四邊形偏移特性阻抗繼電器

3、L形特性阻抗繼電器

【歸納小結】（5min）

1、交流牽引負荷與交流牽引網短路參數的特點

2、四邊形特性方向阻抗繼電器的基本原理

3、四邊形特性方向阻抗繼電器交流回路的構成

【布置作業】（3min）

無

第四篇：牽引供電

目前電氣化鐵路供電系統主要熱點 供電系統主要是指牽引變電所和接觸網兩大部分。變電所設在鐵道附近，它將從發電廠經高壓輸電線送來的電流，送到鐵路上空的接觸網上。接觸網是向電力機車直接輸送電能的設備。

我國目前已有了直接供電（簡稱TR供電）、自耦變壓供電（簡稱AT供電）、吸流變壓器供電（簡稱BT供電）和帶回流線的直接供電（簡稱DN供電）等供電方式.牽引網是由饋電線、接觸網、鋼軌及回流線組成的供電網絡，一般情況下，接觸網電壓不應低于21kv，干線額定電壓25kv，對地27.5kv。供電如下：

（1）單變供電：每個供電分區只從一端的牽引變電所獲得電能（分區亭設備開關關閉）。

（2）雙邊供電：兩個供電臂同時從兩個牽引變電所獲得電能（分區亭設備開關關閉）

（3）越區供電：當牽引變電所不能正常供電時，通過分區亭開關，由兩側相鄰的共電所供電的臨時措施（非正常狀態）

直供方式，在牽引網中不加特殊防護措施，一般只在通信線路少的山區采用，AT和BT供電方式比較復雜，因此在滬杭、浙贛和京滬線電氣化改造中均采用帶回流線的直接供電方式。

帶回流線的直接供電方式取消BT供電方式中的吸流變壓器，保留了回流線，利用接觸網與回流線之間的互感作用，使鋼軌中的回

流盡可能地由回流線流回牽引變電所，因而部分抵消接觸網對臨近通信線路的干擾，其防干擾效果不如BT供電方式，通常在對通信線防干擾要求不高的區段采用。這種供電方式設備簡單，因此供電設備的可靠性得到了提高；由于取消了吸流變壓器，只保留了回流線，因此牽引網阻抗比直供方式低一些，供電性能好一些，造價也不太高，所以這種供電方式在我國電氣化鐵路上得到了廣泛應用。

直接供電方式

優點：簡單、投資省

缺點：由于牽引供電系統為單相負荷，該供電方式的牽引回流為鋼軌，是不平衡的供電方式，對通信線路產生感應影響。

自耦變壓器供電方式（AT供電方式）

由于自耦變壓器的作用，接觸網和正饋線的電流均為I/2，方向相反，有效地減少牽引網對通信線的干擾。由于自耦變壓器的中性點與鋼軌相連，牽引網的供電電壓為2x25kV，電壓提高了一倍，因此牽引變電所的間距理論上提高了一倍。

例如直供+回流線供電方式牽引變電所間距為20-30km，則AT供電方式為40-60km。AT供電方式用于重載、高速需大電流的牽引供電系統。饋線電流只有直供方式的一半。

牽引網阻抗—AT：0.09Ω/km;BT:0.85Ω/km;直供：0.33Ω/km;直供+回流：0.31Ω/km

我國主要干線電氣化鐵路中，直接供電和BT現在基本不用了，直供現在基本都帶回流線，最開始是因為可以減少對通信線的干擾才

設置回流線的，但現在通信基本用光纜和高屏蔽電纜，回流線意義已經不大，但歷史原因吧，習慣成自然了，現在直供基本都加回流，一根回流線又沒多少錢。BT由于牽引網單位阻抗太高，現在新建項目已基本不用，除非在一些對防護有特殊要求的地方。所以現在用的比較多的就是帶回流線的直接供電方式和AT方式。

一般接觸網電壓不應低于20kv即可。

牽引網阻抗主要和接觸線規格有關，另外AT方式的阻抗分長回路阻抗和段中阻抗兩項。

電氣化鐵路的牽引動力是電力機車，機車本身不帶能源，所需能源由電力牽引供電系統提供。牽引供電系統主要是指牽引變電所和接觸網兩大部分。變電所設在鐵道附近，它將從發電廠經高壓輸電線送來的電流，送到鐵路上空的接觸網上。接觸網是向電力機車直接輸送電能的設備。沿著鐵路線的兩旁，架設著一排支柱，上面懸掛著金屬線，即為接觸網，它也可以被看作是電氣化鐵路的動脈。電力機車利用車頂的受電弓從接觸網獲得電能，牽引列車運行。牽引供電制式按接觸網的電流制有直流制和交流制兩種。直流制是將高壓、三相電力在牽引變電所降壓和整流后，向接觸網供直流電，這是發展最早的一種電流制，到20世紀50年代以后已較少使用。交流制是將高壓、三相電力在變電所降壓和變成單相后，向接觸網供交流電。交流制供電電壓較高，發展很快。我國電氣化鐵路的牽引供電制式從一開始就采用單相工頻（50赫）25千伏交流制，這一選擇有利于今后電氣化鐵路的發展。

和傳統的蒸汽機車或柴油機車牽引列車運行的鐵路不同，電氣化鐵路是指從外部電源和牽引供電系統獲得電能，通過電力機車牽引列車運行的鐵路。它包括電力機車、機務設施、牽引供電系統、各種電力裝置以及相應的鐵路通信、信號等設備。電氣化鐵路具有運輸能力大、行駛速度快、消耗能源少、運營成本低、工作條件好等優點，對運量大的干線鐵路和具有陡坡、長大隧道的山區干線鐵路實現電氣化，在技術上、經濟上均有明顯的優越性。

和傳統的蒸汽機車或柴油機車牽引列車運行的鐵路不同，電氣化鐵路是指從外部電源和牽引供電系統獲得電能，通過電力機車牽引列車運行的鐵路。它包括電力機車、機務設施、牽引供電系統、各種電力裝置以及相應的鐵路通信、信號等設備。電氣化鐵路具有運輸能力大、行駛速度快、消耗能源少、運營成本低、工作條件好等優點，對運量大的干線鐵路和具有陡坡、長大隧道的山區干線鐵路實現電氣化，在技術上、經濟上均有明顯的優越性。

世界上第一條電氣化鐵路，是德國的西門子公司和哈爾斯克公司于1879年在柏林貿易展覽會上鋪設的，長300米，軌距為1000毫米。此后，隨著科學技術的發展、鐵路運量的增長和對能源利用率的重視，全世界電氣化鐵路營業里程逐年增加，到90年代初，在130余萬公里的鐵路中，電氣化鐵路有18萬公里，占鐵路總里程的13.8%。我國的鐵路電氣化工程建設，是從1958年6月開始的。1961年8月15日，第一條電氣化鐵路--寶成線寶雞至鳳州段建成通車，運輸效率顯著提高，揭開了我國電氣化鐵路建設的序幕。在“內（燃）

電（力）并舉，以電為主”以及“大力發展電力牽引”方針的指導下，到1990年底，我國已建成16條電氣化鐵路，里程達7000公里。電氣化鐵路的牽引動力是電力機車，機車本身不帶能源，所需能源由電力牽引供電系統提供。牽引供電系統主要是指牽引變電所和接觸網兩大部分。變電所設在鐵道附近，它將從發電廠經高壓輸電線送來的電流，送到鐵路上空的接觸網上。接觸網是向電力機車直接輸送電能的設備。沿著鐵路線的兩旁，架設著一排支柱，上面懸掛著金屬線，即為接觸網，它也可以被看作是電氣化鐵路的動脈。電力機車利用車頂的受電弓從接觸網獲得電能，牽引列車運行。牽引供電制式按接觸網的電流制有直流制和交流制兩種。直流制是將高壓、三相電力在牽引變電所降壓和整流后，向接觸網供直流電，這是發展最早的一種電流制，到20世紀50年代以后已較少使用。交流制是將高壓、三相電力在變電所降壓和變成單相后，向接觸網供交流電。交流制供電電壓較高，發展很快。我國電氣化鐵路的牽引供電制式從一開始就采用單相工頻（50赫）25千伏交流制，這一選擇有利于今后電氣化鐵路的發展。

第五篇：牽引供電系統

牽引供電系統

說起電氣化鐵路，大家可能首先想到的就是線路兩旁一根根的線桿和列車頭頂密如蛛網的電線吧。沒錯電氣化鐵路與普通鐵路最明顯的不同在于，它除了地上一條線（軌道）、還有天上一張網（接觸網），是一種立體化的線路。

電力機車所需的電能來自發電廠由輸電線路、變電裝置、牽引用電網絡、回流電路等組成的供用電系統供應。世界各國采用的供電制式各不相同，我國的電氣化鐵路選擇了25千伏單相工頻（50赫茲）交流供電制式。這種供電制式與工業生產所使用電流頻率簡稱工頻相同能使牽引動力獲得最佳效果。從天上到下，一套復雜完整的大系統為電氣化列車的運行提供了保證。

1電氣化鐵路的心臟——牽引變電所

牽引變電所是牽引供電系統的心臟，它的主要任務是將國家電力系統送來的三相高壓電變換成適合電力機車使用的單相交流電。牽引變電所從國家電網引入220千伏或110千伏三相交流電將三相電轉換為適合電氣列車使用的單相交流27.5千伏電源并送上接觸網。除此而外，它還起著供電保護、測量、控制電氣設備提高供電質量，降低電力牽引負荷對公共電網影響的作用。為確保牽引供電萬無一失，牽引供電系統都采用“雙備份”模式，兩套設備通過切換裝置可以互為備用并隨時處于“戰備”狀態，以備不時之需。

通常將變電所設備分為一次設備和二次設備，一次設備是指接觸高電壓的電氣設備，如牽引變壓器、高壓斷路器、高壓隔離開關、高壓（電壓和電流）互感器、輸電線路、母線、避雷器等，它們主要完成電能變換、輸送、分配等功能。二次設備則主要是控制、監視、保護設備。隨著科技的發展，二次設備更加的集成化和智能化，形成了牽引變電所自動化系統為牽引變電所的遠動控制提供了可能。

2電氣化鐵路的動脈——接觸網

當我們乘坐在電氣化鐵路的旅客列車上出行時，會看到路基兩旁有一根根電桿豎立著頂端安裝有單臂結構裝置伸向線路側上方且懸掛有電線，并將其固定在距軌道面一定高度的地方，在股道多的車站或編組站，懸掛結構及各種線網多如蛛網。這就是電氣化鐵路牽引供電系統的主要供電設備——接觸網。

接觸網是在露天設置，不但受到各種氣象條件的影響，而且還受到電力機車行走時帶來的動作用力，加上接觸網又無法設置備用的條件，所以接觸網的工作環境條件非常惡劣。為了保證電氣化鐵路可靠安全運營，接觸網的結構必須經久

耐用，這就決定了對接觸網要有特殊的結構。

接觸網的功能，不但要把電能輸送給邊行走邊受流的電力機車使用，還要保證電力機車在走行時其受電弓與接觸線在滑動摩擦接觸過程中有良好的受流條件，特別是在環境條件變化的時候，線路基礎引起的震動，軌道的不平順，車體上下彈性跳動，受電弓弓臂和接觸滑板在受壓狀態下機車快速運行時產生的垂直加速度，以及接觸網導線不平整等因素的存在，都不應出現受電弓與接觸線分離現象（通常稱離線），否則將會導致受流惡化，嚴重時會產生電弧燒傷接觸線和受電弓的滑板，后果不堪設想。安全可靠的供電對接觸網的結構提出了特殊的要求。通過不斷優化，現在的接觸網主要有以下幾個部分構成：

(1)接觸懸掛部分。包括承力索、接觸線、吊弦、中心錨結、錨段關節、補償裝置等。其中接觸線是與電力機車受電弓直接接觸處于滑動摩擦受流的導線。

(2)支持裝置。用以懸吊和支撐接觸懸掛并將其各種受力載荷傳遞給支柱或橋隧等大型建筑物，還應通過定位構件將承力索和接觸線固定在一定范圍內，使受電弓在滑行時與接觸線有良好的接觸。根據接觸網所在位置及工作環境的不同，支持裝置的結構又可分為腕臂支持裝置、軟橫跨、硬橫跨、橋梁支持裝置及隧道支持裝置等。

(3)支柱與基礎。用以安裝支持裝置、懸吊接觸懸掛并承受其載荷。另有因供電系統需要的供電線、加強線，以及因供電方式不同而設置的回流線、正饋線、保護線等附加導線均安裝在支柱的不同高度位置上，以及為了供電安全與維護檢修作業的需要而設置的保護設備、電氣設備等也安裝在支柱上。

隨著電氣化鐵路特別是高速電氣化鐵路的發展，對接觸網結構和供電質雖提出了更加嚴格的要求。接觸網的懸掛方式也衍生出簡單接觸懸掛、簡單鏈形懸掛彈性鏈形懸掛、復鏈形懸掛等多種方式。由于篇幅限制，我們在此就不一一詳細介紹了。

3電氣化鐵路供電方式的變遷

電氣化鐵路中單相文流電的電流回路主要是由鋼軌擔任的。但鋼軌與大地之間不可能做到理想的絕緣，不僅可能帶來危險，還會嚴重影響沿途通信。為防止電氣化鐵路的電磁干擾以及減輕回流的泄漏給地下金屬管道帶來的高電位差，人們采取了各種辦法，供電方式的結構形式也在逐漸演變。

(1)直接供電方式供電方式。（TR供電方式）

所謂直接供電，就是牽引網不采取任何措施，回流電通過鋼軌返回牽引變電所。由于鋼軌和大地之間沒有良好的絕緣牽引回流從鋼軌泄漏到地中的回流分量

較大，對鐵路沿線平行接近的架空通信線和廣播線路產生較大的電磁干擾。但這種方式結構最簡單，投資最省。我國早期修建的電氣化鐵路大都是采用這種供電方式。

(2)帶回流線的直接供電方式（TN-RF供電方式）

為了改善鋼軌中的回路電流流入大地所造成的危險影響和干擾影響，于是在接觸網的支柱上再架設一條與鋼軌并聯的回流線，利用回流線與鋼軌間的并聯連接線使鋼軌中的回路電流盡可能地由回流線流回到牽引變電所中，從而減少大地回流，減小對沿線通信的干擾。這種改進型的直接供電方式的供電性能和供電質量得到了改善，在我國電氣化鐵路上得到了廣泛的采用。

(3)吸流變壓器供電方式（BT供電方式）

BT是英文的Booster Transformer的縮寫，即“吸流變壓器”。吸流變壓器并非名符其實的變壓器，它既不升壓也不降壓，僅是一個原邊和次邊線圈匝數相等的電磁耦合器。它的作用就是通過電磁耦合使牽引電流從鋼軌吸引到回流線。由于接觸網與回流線中流過的電流

大致相等、方向相反，因此對鄰近的架空通信線路和廣播線路的電磁感應絕大部分被抵消。吸流變壓器使牽引網阻抗約增大50%，能耗增加，應用就受到限制。

(4)自耦變壓器供電方式（AT供電方式）

AT是Auto Transformer（自耦變壓器）的英文縮寫。它是將單相自耦變壓器的原理移植到電氣化鐵路供電系統的供電方式，從自輻變壓器繞組的中點抽出一個端子直接接到鋼軌，就能把單相變壓器的輸出端分成兩個電壓相等的電源。電力機車受電的工作電壓是自耦變壓器輸入端電壓的一半，這時牽引變電所牽引變壓器的供電電壓可達到50千伏，大大提高了供電能力。電力機車從接觸網受電后，牽引電流一般由鋼軌流回，但由于自耦變壓器的作用經鋼軌流回的電流經自耦變壓器的另一段繞組和正饋線流回牽引變電所。當電力機車取用電流時，由于自禍變壓器的作用，流經接觸網和正饋線的電流僅為機車負荷電流的一半。另外，這種供電方式可在不提高牽引網絕緣水平的條件下將饋電電壓提高一倍，可成倍提高牽引網的供電能力，加上牽引網的阻抗小，電壓損失小，電能損耗低，供電距離長，牽引供電的各項技術指標十分優越，在高速、重載等負荷大的電氣化鐵路，是一種首選的供電方式，目前已得到廣泛應用。

現在，我國鐵路根據實際情況，對沿線通信無特殊要求的一般區段，基本上都還采用帶回流線的直接供電方式(TR-NF)，在重載、高速、大密度的繁忙干線

和電源設施薄弱的地區，則采用AT供電方式。

4電力牽引的特點及優越性

電氣化鐵路的供電系統是由發電廠集中提供電能，經變電站，通過高壓輸電線（110kV）傳輸給牽引變電所，轉變成電壓27.5kV或55kV送到接觸網上，供給沿線運行的電力機車。而牽引供電是指電力系統從鐵路牽引變電所開始，向牽引接觸網的供電。電力牽引是一種新型有軌運輸牽引動力形式。在干線鐵路、城市軌道交通運輸和工礦運輸中有著廣泛的作用。電力牽引是利用電能作為牽引動力，將電能轉換為機械能，驅動鐵路列車、電動車組和城市軌道交通車輛等有軌運輸工具運行的一種運輸形式。

電力牽引按其牽引網供電電流制式不同，分為工頻單相交流制、低頻單相交流制和直流制。我國電氣化鐵路采用工頻單相交流制電力牽引，直流制電力牽引僅用于城市軌道交通運輸系統和工礦運輸系統。我國電力牽引供電系統的主要特點有以下幾方面：

(1)電力機車是單相移動性隨機負荷，是一種負序源。

(2)非線性整流器機車，成為一種諧波源，并從電力系統和牽引供電系統獲取無功。

(3)供電方式及設備種類多樣化，有直接供電方式、帶回流線的直接供電方式、串聯吸流變壓器、BT供電方式、自耦變壓器AT供電方式，這些供電方式的技術和經濟特性有較大的差異。對牽引變壓器，有單相、YN，d11接線、斯科特接線、伍德橋接線、阻抗匹配平衡型、三相不等容量型等形式，它們具有不同的結構和性能特點。由于供電方式不同，接觸網結構類型也較多。

(4)牽引供電系統和電力機車在電氣上是—個連續的整體，易于實現自動化和信息化管理。

電力牽引的優越性主要有以下幾點：

(1)電力牽引的動力大，生產效率高

電力牽引的能量取于強大的電力系統，牽引動力大，能最大限度適應鐵路運輸多拉快跑的需要。據有關資料統計，電力牽引的生產效率比內燃機車的生產效率高50％以上，對于客貨運輸繁忙的鐵路干線，電力牽引的這種優越性尤為顯著。

(2)電力牽引節省能源，經濟效益好

一方面電力機車本身的電能轉換效率高；另一方面，電力的生產能夠高效率地綜合利用各種廉價的自然能源，這對于節約國家有限的煤炭、石油資源，提高鐵路運輸的經濟效益十分有利。

(3)有利于優化生態環境，改善勞動條件

電力機車運行時不會產生有害氣體，對鐵路沿線的居民和列車乘客不會造成危害，特別是在多隧道的山區線路，這種無有害氣體產生的優點更為可貴。電力機車的司乘人員工作條件好，維護檢修工作量小，大大降低了工人的勞動強度。5電氣化鐵路供電系統設計中存在的問題

(1)牽引變壓器的選型問題

鐵路部門從經濟性考慮，在牽引變壓器選型方面大多會采用V/V（V/X）接線變壓器，會產生較嚴重的三相功率不平衡問題。而可大大減少對電力系統負序影響的阻抗平衡牽引變壓器或Scott牽引變壓器，由于造價相對較高，往往不被選用。特別是220kV 三相平衡牽引變壓器，鐵路部門認為目前尚無可靠制造和應用經驗，廣泛推廣面臨困難。

(2)系統短路容量問題

從保證高速鐵路牽引供電系統的電壓水平、確保動車組穩定正常運行的角度出發，要求在牽引變電站進線處外部配套電源的系統短路容量一般不小于特定數值。目前給牽引變電站供電的110kV電源，鐵路方面提出的系統短路容量大都低于1000MVA，相當多的牽引變電站短路容量在500 MVA 以下，有的甚至只有200、300 MVA，按此標準建設電氣化鐵路供電工程，將導致系統壓降很大。從供電安全可靠性考慮，要達到這個要求供電部門有一定困難。因此為保障電氣化鐵路的安全供電，要加強對電氣化鐵路短路容量問題的合理性研究。

(3)負序諧波治理問題

近年來電氣化鐵路大量投運，現有電氣化鐵路仍有部分線路存在著負序、諧波超標等問題。隨著電氣化鐵路運力的不斷提高，三相不平衡、諧波以及短路電流過大等問題會更加突出。由于鐵路部門在設備選取時注重經濟性因素，電氣化鐵路對電網電能質量的影響愈加突出。以大秦鐵路湖東牽引站為例，需要采用SVC實現諧波、負序治理，但鐵路部門反映設備占地面積大、不實用，新型、有利于治理負序和諧波的技術難以推廣。