京沪高铁供电方式的研究.docVIP

摘要：随着铁路电气化发展，高速铁路的供电方式经历了直接供电方式、BT供电方式、AT供电方式和同轴电缆供电方式。本文中我们介绍了这几种供电方式的特性以及优缺点，我们在此重点介绍了京沪高铁的供电方式。京沪高速铁路是我国快速客运网中的南北向主骨架，它北起北京南站，线路经由北京市、河北省、天津市、山东省、江苏省、安徽省和上海市，中国南至上海虹桥站，贯穿方案正线全长约1318km。京沪高速铁路的动车组采用大功率流线型交直交动车组，按采用CRH3型300km/h高速动车组。在本文中我们介绍了京沪高铁的供电方式以及在某一个变电站，在一定功率情况下，其能运载的最多的列车数的问题进行了。 关键词：京沪高铁 供电方式 列车数量 一、高铁的供电方式 在高速铁路电气化牵引供电系统中，可采用的供电方式主要有四种：直接供电方式、BT供电方式、AT供电方式和同轴电缆供电方式。交流电气化铁道对临近通信线路的干扰主要是接触网与大地回路对通信线的不对称引起的。如果能够实现由对称回路向电力机车供电，就可以大大减轻对通信线路的干扰。采用BT、AT、同轴电缆的供电方式就是为了提高供电回路的对称性，其中同轴电缆的供电方式效率最高，但投资过大[1]。目前，电气化铁路多采用AT供电方式是，下面逐一介绍。 1.1、直接供电方式 直接供电方式最简单、投资少、运营和维护方便。电力机车通过受电弓从接触网中取流，回流流经牵引变电站至机车所在位置的钢轨/大地区段，由于钢轨与大地是不绝缘的，一部分回流由钢轨流入大地，对通信线路产生感应影响，而且其供电能力有限，对临近通信线路的干扰严重这是直接供电方式的缺点[2]。 图1.1 直接供电方式 为克服供电方式的不足，可在金属网中架设一条与钢轨并联的回流线，称为负馈线。利用金属网和回流线之间的互感作用，使金属网中的回流尽可能地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临近线路的干扰，但其干扰效果不如BT供电方式。这种供电方式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，供电性能好一些，但造价较高。 图1.2 带负馈线的直接供电方式 1.2、BT供电方式 BT供电方式通过在接触网中串联吸流变压器（BT）将钢轨中回流电流吸至回流线。BT变比为1:1，其原边串入接触网，副边串入回流线，每两台BT中间安设一根将回流线与钢轨相联的吸上线。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大的回路。一般BT段长为2km-4km，由于需要在接触网中增设开口以串联BT。因此牵引网阻抗、电压和电能的损耗都将增大；同时，开口使得接触网产生电分段间隙，不利于电力机车高速运行，而且能耗也大，供电距离也短，投资比直接供电方式大。因此目前新建线路很少使用这种供电方式。 图1.3 BT供电方式 1.3、AT供电方式 AT供电方式是在金属网中并联接入自耦变压器，其中性点与钢轨连接。自耦变压器将牵引网的供电电压提高一倍，其工作原理如下图所示。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流回变电所。当自耦变压器的一个绕组流过供给电力机车时，其另外一个绕组感应出电流供给机车。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1/4，因此电压损失小，电能损耗低，供电能力大，供电距离长，可达40km-50km。由于牵引变电间的距离加大，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的复杂，因此加大了电气化铁路自身的投资，因此这种供电发供电方式一般用在重载、高速等负荷大的电气化铁路上。AT方式与BT方式相比，在机车取流相同情况下，从变电所至最靠近机车的AT间，接触网与正馈线上电流只有机车电流的一半，对通信线路干扰将大大减弱。另外，在机车取流的两个AT间的区段内，机车电流总是由左右两侧的接触网双边供给，方向相反，对通信线路的干扰互相抵消，因此具有更好的防护效果[3]。 图1.4 AT供电方式 1.4同轴电缆的供电方式 同轴电缆内外导体间的互感系数很大，吸流效果和抑制通信干扰的效果均好于BT和AT供电方式。同轴电缆供电方式供电牵引网阻抗和供电距离与AT方式相近，钢轨电位较低，接触网结构较简单，对净空要求低，宜于重载、高速等大电流运行。但同轴电缆的造价太高，限制了它的广泛应用，一般只在铁路城市、桥隧的低净空地段等特殊场合采用。日本已在局部电气化区段使用，我国还在研究和试验[4]。 图1.5 同轴电缆的供电方式 二、京沪高铁的供电方式 2.1京沪高铁的电气参数 京沪高铁全线共建26座牵引站、26座分区所、50座AT所、2座开闭所、接触网开关控制站798处。每一座牵引变电站由电力系统2座变电站为其提