电气化铁道供电系统

牵引变电所一般设在车站附近，是电气化铁道供电系统的心脏。所内设有变压器、互感器、电容器、电抗器、断路器、开关、避雷器，以及保护、故障探测、控制、信号、测量装置等设备。它的主要任务是将电力系统送来的高压三相交流电改变为适合电力机车使用的电能后，送到与它相邻的区间和车站站场线路的接触网上。采用3 000 V直流制牵引变电所除要把电压降低以外，还要完成整流和变频任务。此外，牵引变电所还要解决由于电气化铁道产生的负序和高次谐波对电力系统所造成的多种不良影响。

每个牵引变电所的供电范围要适当，供电距离过长，会使供电臂末端电压过低，电能损耗过大；供电距离过短，又会使变电所的数目增加而不经济。一般情况相距50 km左右设一个，采用自耦变压器供电时，则可延长至90～100 km。

牵引变电所是一个统称，实际上它包括供电系统中的开闭所、分区所和自耦变压器所，组成一个变电、配电、继电保护、变换供电方式以及操作供电系统的运行等的系统，如图2所示。

图２ 牵引供电系统

SS－牵引变电所；SP－分区所；SSP1、SSP2－开闭所；ATP—自耦变压器所。

开闭所:是一个用开关设备开闭电路的配电所，有多种类型，作用也不一样。①采用自耦变压器供电方式时，供电臂的长度一般在40 km左右，这时就需要设置开闭所，将供电臂分为两段，当发生故障或需要停电检修时，可以缩小停电范围。②在一些较大站场需要分场、分线群供电或在有支线接轨时，为了便于分别停电检修，互不影响，这时可设置开闭所，用来增加馈电线，其电源可由接触网引入或用供电线由变电所单独供电（如图2 中SSP2 所示）。 ③在一些重要车站，如枢纽内的客运站、大型编组站的到发场，它们连接着几个方向的铁路干线，一日停电，影响极大，为了提高供电的可靠性，可在这些地方设置开闭所，引进多方向电源，只要有一个方向有电，开闭所就有电，就能保证正常行车。

分区所:设在相邻两个牵引变电所之间，主要的功用是实施上下行并联供电，以均衡上下行接触网的负荷，从而提高了接触网末端电压和降低了电能损失。当相邻变电所停电时，还可通过分区所实现越区供电。

自耦变压器所:是用来安装自耦变压器的。因为在采用自耦变压器供电方式时，每隔十几公里就需要设置自耦变压器，如果这些地方正好有开闭所或分区所时，则可以将自耦变压器直接安装在这些所内，否则就要单独设置自耦变压器所。这种供电方式可以利用自耦变压器将供电电压提高到2 ×25 kV，能延长供电距离，减少牵引发电所的数量，降低建设投资，还能降低对邻近通信线路的干扰。

接触网:沿铁路线架设的输电设备。干线电气化铁道部采用架空式接触网，它是直接向运行在铁路线上的电力机车不间断供电的设备。

组成 接触网主要由三部分设备组成，如图3 所示。

图3  架空式接触网的结构

①接触悬挂：包括接触导线、吊弦、承力索和坠砣补偿器等。列车运行时，电力机车就是靠其顶部的受电弓在与接触导线作滑动接触的过程中取得电能的。②支持设备：包括腕臂、拉杆、绝缘子和定位器等。它的作用一是用来悬吊和支撑接触悬挂，并将它们的载荷传给支座。二是把接触导线固定在线路上空的一定位置上，以保证受电弓与其有良好的接触。除了以上所说的腕臂支撑装置和隧道支持装置等。③支柱和基础∶用来将支持装置和接触悬挂固定在规定的高度，并承受它们的各种载荷。

质量要求:由于接触网是直接给电力机车供电的设备，且设置在露天，承受着各种恶劣天气的影响，它的工作状态又随着电力机车的运行而迅速变化，工作条件非常复杂。为保证列车安全高速运行，要求接触网具有足够的强度，弹性要均匀，弛度要小，在受电弓压力作用下具有良好的稳定性，使机车受电弓与接触导线之间始终保持良好而又可靠的接触，各种零部件要轻巧耐用、标准化、便于施工和维修保养。

安装:一条电气化铁道的接触网并不是从头至尾全线贯通的，为了满足机械受力方面的要求和施工的方便，把接触网中的承力索和接触导线分成一个个相互独立的线段，称为机械分段。这样可以缩小事故范围，也便于在线段两端安装强力自动补偿装置，当导线因温度变化而产生伸长或缩短时，可以通过挂在导线末端坠砣的重量进行自动调整，使导线设定的张力在气温变化时基本保持恒定。

接触网除了必须进行机械分段外，还需要进行电分段，设置既能相互联通又是相互独立的分段设备。这样，当接触网某一部分发生故障或检修作业需要停电时，可以把这一部分接触网与另一部分分开，使其仍能维持供电；当某一牵引变电所退出工作时，能越区供电，由相邻的变电所来承担供电任务，提高了接触网的可靠性和灵活性。电分段有纵向和横向两类。接触网沿线路方向进行的分段叫纵向分段；双线区段上、下行线路之间，车站的各独立车场之间及股道之间所进行的电分段，称为横向分段。电分段任务主要由绝缘锚段关节、分段绝缘器及分相绝缘器等设备来完成。