高速铁路牵引供电系统(组成)97610

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三、牵引变电所、开闭所、分区所和AT所分布

在京沪高速铁路的电气化工程中，牵引变电所(SS)、开闭所(SSP)、分区所(SP)和AT所(ATP)的分布方案除根据上述主要设计原则及技术条件外，还应考虑负荷特点、变电设施规模和牵引网结构等。由于京沪高速铁路的高、中速列车均采用交-直-交动车组，列车在各种工况下的功率因数较高，牵引网末端电压水平不再是制约牵引变电所间距的主要因素；而牵引网各导体的载流量和电力系统的负序承受能力成为限制牵引变电所间距的主要因素。

根据前期牵引计算及方案论证的结论，京沪高速铁路全线分别在李营（北京动车段）、魏善庄、豆张庄、华苑、唐官屯、沧州、东光、德州、禹城、济南、泰山、王庄、东郭、周营、徐州、桃沟、固镇、蚌埠、桑涧、滁州、南京南、下蜀、丹阳、郑陆、无锡、昆山和虹桥设27座牵引变电所，在每座牵引变电所内均不设自耦变压器。

在AT供电区段的分区所内设置上、下行自耦变压器，且自耦变压器互为备用；在AT供电区段内，各牵引变电所的左右供电臂中间附近共设50处AT所，AT所内设置上、下行自耦变压器，且自耦变压器互为备用。在北京南站和天津西站附近各设1处分区所兼开闭所。

在京沪高速铁路的电气化工程中，除新建李营牵引变电所为直接供电方式的变电所外，其余均为AT供电方式的牵引变电所。高速正线接触网除北京南～魏善庄牵引变电所和在本线初期虹桥牵引变电所～虹桥段采用带回流线的直接供电方式外，其余均采用AT供电方式；各枢纽和地区内的高中速联络线、动车组走行线及动车段（动车运用所）车场线均采用带回流线的直接供电方式。

在正线贯通方案上，牵引变电所的平均间距为48.6km，最大间距为58.6km，供电臂最大长度为29.9km。

四、牵引变压器类型与容量

牵引变压器是牵引变电所中的关键设备，它的结线型式较多，如单相牵引变压器、三相V结线牵引变压器、平衡型牵引变压器和三相Y/△牵引变压器等。牵引变压器类型的选择应综合考虑电力系统容量、牵引负荷对电力系统的负序影响、安装容量与基本电价和容量利用率等因素。由于高速铁路的牵引负荷具有波动性、幅值变化大、采用再生制动后牵引变电所左右两供电臂更不易平衡等特点，京沪高速铁路所采用牵引变压器的结线型式必须适应这些特点。

关于单相牵引变压器：它的容量利用率高，牵引变压器安装容量小，有利于动车组再生能量的利用，但对电力系统的负序影响大，故应在电力系统强大的地方优先采用；单相结线具有负荷平稳、电能损耗小、有效利用列车再生电能、运营费用低、结构简单、可靠性高、设备数量少、运营维护方便和工程投资低等优

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点；另外采用单相牵引变压器可减少正常运行条件下的接触网电分相数量，这是其它结线型式的牵引变压器所不及的。

关于三相V结线牵引变压器：在两臂牵引负荷相等的前提下，三相V结线牵引变压器的负序功率等于牵引负荷功率的50%；它结构也较简单，牵引变电所的每个供电臂可单独选取所需要的容量，容量利用率较高；但正由于该类型牵引变压器的每相负荷以供电臂为单元，供电范围小，该类型牵引变压器的安装容量比单相牵引变压器大。

从减少接触网电分相数量、有利于高速动车组运行和降低工程投资及运营费用的角度来看，京沪高速铁路采用单相牵引变压器是适宜的，因此牵引变压器在电力系统条件允许时优先采用单相结线。

从外部条件来看，虽然京沪高速铁路沿线的输配电网络较发达，牵引变电所的外部电源可以很方便地就近取得220kV电源；初步调查结果表明：到2015年时，沿线电力系统的短路容量一般在3000~7000MVA之间。由于京沪高速铁路牵引变电所的牵引负荷较大，而系统短路容量增长有限和受系统负序承受能力的限制，牵引变压器全部采用单相结线型式的难度较大。在上阶段与电力部门协商各牵引变电所的外部电源供电方案时，仍按单相牵引变压器考虑；但沿线电力部门考虑到自身电网的发展情况以及纯单相牵引负荷对发电厂、微电子、精密仪器等高科技加工企业的负序和谐波等影响，强烈建议牵引变电所采用三相接入方式。按国家电网公司和铁道部关于《京沪高速铁路等供电工作协调会议纪要》的精神，除昆山牵引变电所拟与沪宁城际变电所合建、牵引变压器暂采用单相结线型式外，其它变电所中的牵引变压器需采用220kV外部电源供电和三相接入方式，因此在本阶段牵引变压器按采用三相V结线型式配置，这样就保证了牵引变电所主接线在近、远期的一致性、可扩展性和可实施性。

五、接触网悬挂类型和牵引网导线的电流分配及各种导线的选择 京沪高速接触网的悬挂类型采用全补偿弹性链型悬挂。

牵引网导线型号的选择应满足机械强度和牵引网负荷电流等要求，牵引网各导线的截面应保证牵引供电系统载流的要求。在本次京沪高速铁路牵引供电系统的设计中，正线接触线采用合金含量为0.5%的镁铜接触导线；正线承力索采用高导电率（80%）铜合金绞线；正馈线、保护线、供电线和回流线等均采用铝包钢芯铝绞线。

六、枢纽供电

与京沪高速铁路相关的既有牵引供电设施按沿线枢纽地区划分分别包括：在北京枢纽设双桥和丰台牵引变电所，北京和北京西开闭所；在天津枢纽设南仓、豆张庄、杨柳青、军粮城和山岭子牵引变电所，南仓、天津北和天津西分区所兼

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开闭所以及天津开闭所；在济南枢纽设济南西、晏城北和郭店牵引变电所；在徐州枢纽设徐州北和夹河寨牵引变电所，徐州北和徐州开闭所以及徐州西、周宅子和高家营分区所；在南京枢纽设南京东牵引变电所；在上海枢纽设南翔和春申牵引变电所，南翔开闭所；在德州和蚌埠地区分别设德州及蚌埠东牵引变电所。

京沪高速铁路枢纽地区牵引供电系统的主要设计原则如下：

为了保证铁路枢纽供电的合理性和可靠性，枢纽牵引供电设施的规模和布点方案，应统筹考虑近、远期的供电需要和路网电气化发展的远期规划，作为一个整体，统一规划和设计、点线结合，总体方案可结合相关干线电气化工程分期实施。

为保证京沪高速铁路全线牵引供电系统的独立性、完整性、可靠性、系统性和兼容性，高速铁路一般不与常速铁路混合供电，如在枢纽区段确有需要时应通过设置开闭所进行供电，以实现单独计量和独立调度，便于运营、管理和维护；当某一牵引变电所解列时，一般宜由高速线上设置的相邻牵引变电所实行越区供电，为确保供电安全，高速动车组一般不由既有线上所设置的牵引供电设施供电。

京沪高铁所经由的北京、天津、济南、徐州、南京和上海六大铁路枢纽以及德州和蚌埠两个铁路地区均设置了牵引变电所，这些牵引变电所在向高速正线供电的同时，通过增加直馈线的方式兼顾枢纽地区内的高中速联络线、动车组走行线、动车段（动车运用所）以及相邻既有线的供电，直馈线供电采用带回流线的直接供电方式。

京沪高速铁路在各铁路枢纽和地区内所设置牵引变电所的供电范围为：高速正线、高速线与既有线的联络线（已纳入京沪高速铁路工程）和动车段（动车运用所），并为跨线列车的跨线径路和相邻既有线供电或作为备用，实现跨线径路的供电可靠性，保证高速铁路牵引供电系统自成体系及其完整性，并适宜于独立运营的管理模式。

牵引变电所在各铁路枢纽和地区内的设置地点应靠近负荷中心，它首先应保证高速铁路的供电，在必要时可兼顾相邻既有线的供电，并应方便出线。

在牵引变电所出线不便和馈线数目较多的情况下，考虑适当增设开闭所；当本线和枢纽地区的规划电化线路需合建牵引变电所或开闭所时，本着满足供电需要的原则进行一次设计，按工程实施进度进行分期建设。

距离较长的联络线宜单独设直馈线供电；动车段（动车运用所）的直供馈线一般不少于两回，

其中至少有一回馈线应直

第二节 自动过分相工作原理

本系统是基于免维护地面定位技术的车载自动过分相控制系统。机车通过感

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应地面定位信号确定机车与分相点的相对位置，地面定位和机车感应信号分别采用斜对称埋设和备份接收，以保证自动过分相的安全和可靠。

图5 地面感应器的埋设方式

如图5所示，预先根据要求在每个分相区前后分别埋设两个地面感应器。

以机车Ⅰ端向前运行为例，安装在机车Ⅰ端左侧的感应接收器设为1号，右侧设为2号，Ⅱ端左侧的感应接收器设为3号，右侧设为4号(如图6所示)。

T3 T1

Ⅱ端 机车 Ⅰ端

T4 T2

图6 地面感应接收器在机车上安装位置示意图

机车按图5箭头方向运行在通过地面磁性感应器时，T2号或T4号感应接收器接收到车位定位信号(G1感应器信号)，控制装置记录机车即时速度V，控制装置根据速度计算出延时时间t，t=170m/v-t0，t0时间包括司机指令回零时间、各辅助机组断开时间、劈相机断开时间和主断路器断开时间。同时，司机台的过分相指示灯亮，表示控制装置已接收到分相点前车位定位信号，控制装置开始进行自动过分相控制。经过延时t后，控制装置分别执行司机指令回零，通风机、压缩机和劈相机断开动作，最后执行主断路器断开动作。机车无负荷通过分相区间后，如控制装置的任何一个感应接收器接收到车位定位信号，表明机车已通过分相区间，控制装置分别执行主断路器闭合，启恢复司机指令。机车恢复原有状态。司机台的过分相指示灯熄灭，表明控制装置已完成自动过分相控制。

在某些特殊情况下，如：地面感应器丢失、感应接收器故障或信号线断等原因。控制装置的T2号或T4号感应接收器接收不到车位定位信号。控制装置的T1号或T3号感应接收器接收到车位定位信号(G2感应器信号)，司机台的指示信

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