1、2022-3-14第一章第一章 接觸網概述接觸網概述第一節第一節 接觸網的定義與分類接觸網的定義與分類第二節第二節 接觸網的組成接觸網的組成第三節第三節 供電方式供電方式第四節第四節 受電弓受電弓2022-3-14 在牽引供電的發展過程中，出現過低壓直流、三相交流、在牽引供電的發展過程中，出現過低壓直流、三相交流、單相低頻交流、單相工頻交流等多種供電制式。目前仍采用的單相低頻交流、單相工頻交流等多種供電制式。目前仍采用的主要供電制式有：單相工頻主要供電制式有：單相工頻25KV25KV，單相低頻，單相低頻15KV15KV；直流；直流3KV3KV，直流直流1.5KV1.5KV等。等。 中國電氣化鐵

2、路采用的是：中國電氣化鐵路采用的是：單相工頻交流單相工頻交流25KV25KV供電制式供電制式第三節第三節 供電方式供電方式2022-3-14電力系統（發電廠）電力系統（發電廠）牽引變電所牽引變電所 饋電線饋電線接觸網接觸網 T鋼軌鋼軌 R回流線回流線電力機車電力機車第三節第三節 供電方式供電方式2022-3-14 直接供電方式直接供電方式 BTBT供電方式供電方式 ATAT供電方式供電方式 帶回流線的直接供電方式帶回流線的直接供電方式 同軸電力電纜供電方式同軸電力電纜供電方式第三節第三節 供電方式供電方式2022-3-141、直接供電方式、直接供電方式1輸電線；輸電線；2牽引變電所；牽引變電所

3、；3饋電線；饋電線；4接觸網；接觸網；5電力機車；電力機車；6鋼軌鋼軌 兩個牽引變電所之間將接觸網分成兩個供電分區（又稱供電臂）兩個牽引變電所之間將接觸網分成兩個供電分區（又稱供電臂） 2022-3-141、 直接供電方式直接供電方式 兩個牽引變電所之間將接觸網分成兩個供電分區（又稱供兩個牽引變電所之間將接觸網分成兩個供電分區（又稱供電臂），正常情況兩相鄰供電臂之間在接觸網上是絕緣的，電臂），正常情況兩相鄰供電臂之間在接觸網上是絕緣的，每個供電臂只從一端牽引變電所獲得電能的供電方式稱為每個供電臂只從一端牽引變電所獲得電能的供電方式稱為單單邊供電邊供電。若兩個供電臂通過開關設備，在電路上連通，兩

4、個。若兩個供電臂通過開關設備，在電路上連通，兩個供電臂可同時從兩個牽引變電所獲得電能，這種供電方式稱供電臂可同時從兩個牽引變電所獲得電能，這種供電方式稱為為雙邊供電雙邊供電。雙邊供電可提高接觸網電壓水平，減少電能損。雙邊供電可提高接觸網電壓水平，減少電能損耗。但饋線及分區亭的保護及開關設備都較復雜，因此，目耗。但饋線及分區亭的保護及開關設備都較復雜，因此，目前采用較少。前采用較少。2022-3-141、直接供電方式、直接供電方式單邊和雙邊供電為正常的供電方式，還有一種非正常供電單邊和雙邊供電為正常的供電方式，還有一種非正常供電方式（也稱事故供電方式）叫越區供電，如下圖所示。方式（也稱事故供電方

5、式）叫越區供電，如下圖所示。1故障牽引變電所；故障牽引變電所；2越區供電分區。越區供電分區。2022-3-141、直接供電方式、直接供電方式 越區供電是當某一牽引變電所因故障不能正常供電時，越區供電是當某一牽引變電所因故障不能正常供電時，故障變電所擔負的供電臂，經開關設備與相鄰供電臂接通，故障變電所擔負的供電臂，經開關設備與相鄰供電臂接通，由相鄰牽引變電所進行臨時供電。這種供電方式稱越區供電。由相鄰牽引變電所進行臨時供電。這種供電方式稱越區供電。因越區供電增大了該變電所主變壓器的負荷，對電器設備安因越區供電增大了該變電所主變壓器的負荷，對電器設備安全和供電質量影響較大，因此，只能在較短時間內實

6、行越區全和供電質量影響較大，因此，只能在較短時間內實行越區供電，是避免中斷運輸的臨時性措施。供電，是避免中斷運輸的臨時性措施。2022-3-141、直接供電方式、直接供電方式 復線區段供電方式與上述基本相同，但每一供電臂分別向上、下復線區段供電方式與上述基本相同，但每一供電臂分別向上、下行接觸網供電，因此牽引變電所饋出線有四條。同一側供電臂上、行接觸網供電，因此牽引變電所饋出線有四條。同一側供電臂上、下行線實行并聯供電，可提高供電臂末端電壓。越區供電時，通過下行線實行并聯供電，可提高供電臂末端電壓。越區供電時，通過分區亭開關設備來實現。復線區段供電情況如下圖所示。分區亭開關設備來實現。復線區段

7、供電情況如下圖所示。圖圖 復線區段供電示意圖復線區段供電示意圖 2022-3-142、吸流變壓器、吸流變壓器回流線裝置回流線裝置BT 在牽引網中，每相距在牽引網中，每相距1.5km4km間隔，設置一臺變間隔，設置一臺變比為比為1:1的吸流變壓器的吸流變壓器。吸流變壓器設在分段中央，。吸流變壓器設在分段中央，其原其原邊串入接觸網邊串入接觸網，副邊串入沿鐵路架設的回流線副邊串入沿鐵路架設的回流線。回流線。回流線通常就懸掛在鐵路沿線的接觸網支柱外側的橫擔上。通常就懸掛在鐵路沿線的接觸網支柱外側的橫擔上。2022-3-141牽引變電所；牽引變電所；2饋電線；饋電線；3接觸網；接觸網；4電力機車；電力機

8、車；5鋼軌；鋼軌；6回流線；回流線；7吸流變壓器；吸流變壓器；8吸上線。吸上線。2022-3-141接觸網接觸網；2為為軌道軌道；3為為回流線回流線；4為為吸流變壓器吸流變壓器，變比變比1:1，一次線圈，一次線圈串接串接入接觸網，二次線圈串接入回流；入接觸網，二次線圈串接入回流；5為為吸上線吸上線，一端接回流線，另一端與軌道或吸流變壓器，一端接回流線，另一端與軌道或吸流變壓器線圈中點連接，以提供從電力機車到軌道的返回電流流到回線圈中點連接，以提供從電力機車到軌道的返回電流流到回流線中去的通路。流線中去的通路。121234551I2I2022-3-14 這種裝置的這種裝置的防護作用防護作用在于：

9、把本來是尺寸很大的接在于：把本來是尺寸很大的接觸網觸網軌道大地回路改變成尺寸相對很小的接觸網軌道大地回路改變成尺寸相對很小的接觸網回回流線回路。流線回路。 當牽引電流流經吸流變壓器原邊時，副邊在回流線當牽引電流流經吸流變壓器原邊時，副邊在回流線中產生很大的互感電勢。吸流變壓器的作用也就是在接中產生很大的互感電勢。吸流變壓器的作用也就是在接觸網和回流線之間集中地觸網和回流線之間集中地加大互感加大互感。2022-3-14設吸流變壓器原邊電流為設吸流變壓器原邊電流為I1，匝數為，匝數為1 1；副邊電流；副邊電流I I2 2，匝數為，匝數為2 2。根據磁勢平衡關系：根據磁勢平衡關系： I I2 2 2

10、 2 I1 1 1又因為變比為又因為變比為1:11:1，則，則1 1=2 2，所以，所以 I I2 2II1 1 說明：說明：采用吸流變后，只有變壓器原邊的激磁電流仍流經軌采用吸流變后，只有變壓器原邊的激磁電流仍流經軌道和大地，且電流數量很小。道和大地，且電流數量很小。 如果不設吸流變，單憑接觸網和回流線之間的分布互感，僅如果不設吸流變，單憑接觸網和回流線之間的分布互感，僅約約10-20%10-20%牽引電流經回流線流回牽引電流經回流線流回。2022-3-14 同時回流線和接觸網中的電流基本上同時回流線和接觸網中的電流基本上大小相等，方向相反大小相等，方向相反。兩者的交變。兩者的交變磁場基本上

11、可互相平衡磁場基本上可互相平衡(抵消抵消)。顯著地減弱了接觸網和回流線周圍空間的交。顯著地減弱了接觸網和回流線周圍空間的交變磁場，使牽引電流在鄰近的通信線路中的電磁感應影響大大地減小。變磁場，使牽引電流在鄰近的通信線路中的電磁感應影響大大地減小。 缺點：缺點：1. 電力機車處于吸流變壓器附近時防護效果差。機車電流經軌道電力機車處于吸流變壓器附近時防護效果差。機車電流經軌道與大地，然后經回流線流回，接觸網在與大地，然后經回流線流回，接觸網在a、b段中沒有電流，而回流線中有電段中沒有電流，而回流線中有電流，則在流，則在ab段的長度內等于沒有防護。段的長度內等于沒有防護。ab2022-3-14回流線

12、回流線cd 中無電流，在中無電流，在接觸網接觸網cd 段的長度內等于段的長度內等于沒有防護。沒有防護。 兩種情形都使吸流變壓器兩種情形都使吸流變壓器回流線在半段長度里失去效用，這種現象叫做回流線在半段長度里失去效用，這種現象叫做半段效應，失效區相當于分段長度之半半段效應，失效區相當于分段長度之半。 所以實際裝置是在供電臂內設置長度不大的許多所以實際裝置是在供電臂內設置長度不大的許多吸上分段吸上分段，每個分段僅長，每個分段僅長24km，每個分段中央設置一臺吸流變壓器。分段以吸上線為界，吸上線一，每個分段中央設置一臺吸流變壓器。分段以吸上線為界，吸上線一端接回流線，另一端焊入鋼軌。端接回流線，另一

13、端焊入鋼軌。cd2022-3-14 按照這種安排，按照這種安排，半段效應長度大大縮小半段效應長度大大縮小，且只有處在一個分段中的機車的電流而不，且只有處在一個分段中的機車的電流而不是牽引網總電流在該分段產生半段效應影響。是牽引網總電流在該分段產生半段效應影響。2.使使牽引網阻抗顯著增大牽引網阻抗顯著增大。接觸網。接觸網回流線回路比通常牽引網阻抗要高。應用這種裝置回流線回路比通常牽引網阻抗要高。應用這種裝置的牽引網，其阻抗等于接觸網的牽引網，其阻抗等于接觸網回流線回路阻抗與吸流變壓器短路阻抗之和。回流線回路阻抗與吸流變壓器短路阻抗之和。 由于牽引網阻抗增高，有時可能必要由于牽引網阻抗增高，有時可

14、能必要縮短牽引變電所間的距離，或增設串聯電容補縮短牽引變電所間的距離，或增設串聯電容補償，來保證牽引網電壓水平償，來保證牽引網電壓水平。2022-3-14 日本鐵路為防止通訊干擾，在實行交流電氣化的日本鐵路為防止通訊干擾，在實行交流電氣化的前期前期，在，在牽引網中普遍應用了牽引網中普遍應用了BT供電方式供電方式。 但當高速、大功率機車在這種電路中通過吸流變壓器分段但當高速、大功率機車在這種電路中通過吸流變壓器分段時，在受電弓上會產生強烈電弧，為了克服此缺點，時，在受電弓上會產生強烈電弧，為了克服此缺點，后來后來發展發展了一種新的牽引網供電方式了一種新的牽引網供電方式自耦變壓器供電方式自耦變壓器

15、供電方式。2022-3-14T接觸網；接觸網；R軌道；軌道；F正饋線；正饋線；AT自耦變壓器自耦變壓器AT供電方式：供電方式：由接觸網由接觸網T、正饋線、正饋線F、軌道大地系統、軌道大地系統R以及每隔一定距以及每隔一定距離的自耦變壓器離的自耦變壓器(AT)構成。構成。AT并聯于接觸導線與正饋線之間，并聯于接觸導線與正饋線之間，AT中點與鋼軌相連。中點與鋼軌相連。IAT1AT21/2I1/2ITRFn1n2n1n22022-3-14 結構上：結構上：AT方式是用方式是用自耦變壓器代替了吸流變壓器自耦變壓器代替了吸流變壓器，正饋線正饋線代替了回流線代替了回流線。自耦變壓器是。自耦變壓器是并入并入電

16、路，這一改變，首先是消除電路，這一改變，首先是消除了接觸網中的吸流變壓器分段。大部分回流流經正饋線，從而降了接觸網中的吸流變壓器分段。大部分回流流經正饋線，從而降低對鄰近通信線的干擾。低對鄰近通信線的干擾。自耦變壓器的工作原理：自耦變壓器的工作原理： 一次和二次回路共用部分繞組一次和二次回路共用部分繞組(n2部分部分)， 而而n1只有一次電流通過。只有一次電流通過。n1n2I I1 1= =I IH HI IL LU UL LE E1 1E E2 2I I2 22022-3-14 輸入電壓為輸出電壓的輸入電壓為輸出電壓的2倍倍，也就是說，通過自耦變壓器可以輸，也就是說，通過自耦變壓器可以輸入較

17、高的電壓而得到機車所需的低電壓。電流則相反，輸入電流為入較高的電壓而得到機車所需的低電壓。電流則相反，輸入電流為輸出電流的一半。從牽引變電所看，以兩倍接觸網電壓沿線輸送輸出電流的一半。從牽引變電所看，以兩倍接觸網電壓沿線輸送1/2I。 送電電壓加倍，送電電流減半，送電電路中的送電電壓加倍，送電電流減半，送電電路中的電壓損失將降低電壓損失將降低為為1/4。 利用利用AT這個特點，可增大變電所間的距離和增大傳輸功率，這個特點，可增大變電所間的距離和增大傳輸功率，減減少牽引網損耗少牽引網損耗。 缺點：缺點：必須在沿線安設電壓較高、容量較大的自耦變壓器，牽引網必須在沿線安設電壓較高、容量較大的自耦變壓

18、器，牽引網設備的投資相應增加。設備的投資相應增加。2022-3-14 由于由于AT方式設備復雜，一次投資高、運營費用高、維護困難，特別方式設備復雜，一次投資高、運營費用高、維護困難，特別在多隧道區段應用更為困難。在多隧道區段應用更為困難。BT方式由于其半段效應、接觸網分段及牽方式由于其半段效應、接觸網分段及牽引網阻抗大等弱點，對高速和重載行車的適應能力差。因此，引網阻抗大等弱點，對高速和重載行車的適應能力差。因此，常采用直接常采用直接供電加回流線供電加回流線(負饋線負饋線)。DN供電方式：供電方式：由接觸網、鋼軌、沿全線架設的負饋線由接觸網、鋼軌、沿全線架設的負饋線NF(每隔幾公里用每隔幾公里用P金屬線和鋼軌相連金屬線和鋼軌相連)組成。組成。 由于由于NF和鋼軌并聯連接，使得正常運行時鋼軌中負荷電流的一部分分和鋼軌并聯連接，使得正常運行時鋼軌中負荷電流的一部分分流到流到NF中去，因此，可以減少流入大地的電流，減輕對通訊的干擾危害，中去，因此，可以減少流入大地的電流，減輕對通訊的干擾危害，降低鋼軌電位，減小饋電回路的阻抗。降低鋼軌電位，減小饋電回路的阻抗。 DN方式與方式與AT、BT相比相比，其饋電回路和設備簡單、投資省、運營維護，其