电气化铁道牵引回流的分析.doc

关于电气化铁道牵引回流的分析 随着铁路向高速重载方向发展，牵引电流越来越大，牵引回流值也相应增加，再加上多采用整体道床，钢轨-大地之间的泄漏电阻高，造成钢轨电位比既有的电气化铁路高得多。本文主要分析了各种供电方式下的牵引回流以及产生的影响，同时简要的提出了解决的建议。 一、牵引回流和钢轨电位产生的不利影响 钢轨是牵引回流的通道，也是轨道电路中信号电流的通道，由于牵引回流值增加，轨道电路信号设备、道床结构等均受到影响，并可能导致过高的钢轨电位损伤信号设备绝缘，而危协行车安全。不平衡的钢轨电流影响轨道电路正常工作；大量地中电流也会在信号设备尤其是电缆上积蓄电势，影响信号设备正常工作；过高的钢轨电位影响供电系统的运行性能，威胁车站旅客和维修人员安全；出现接触网-钢轨短路时，形成危险的接触电压和跨步电压等。如果在走行轨附近埋有地下管道、电缆和其他金属构件时，一部分杂散电流就会从上面流过。会对地下管道和其他金属构件造成严重腐蚀。 二、 交流牵引供电系统的供电回流方式 交流牵引供电系统是交流电气化铁路从电力系统接引电源，降压转换后给电力机车供电的电力网络。我国交流电气化铁道采用工频单相交流制。接触网架在铁路上方，机车受电弓与其摩擦受电；钢轨既支持列车运行，又是导线，由于钢轨与大地没有绝缘，钢轨、大地一起接受机车的牵引回流；回流线把钢轨、大地中的牵引回流引入牵引变电所的主变压器。 1、牵引网的供电方式 牵引网的供电方式是由牵引网所完成的特殊输电功能的技术要求和经济性能所决定的，按分区所的运行状态，通常分单边供电、双边供电两种方式。我国现行的都是单边供电。按牵引网设备类型可分为直接供电(DF)方式、带回流线的直接供电(DN)方式、吸流变压器(BT)供电方式、自耦变压器(AT)供电方式和同轴电缆力电缆(CC)供电方式等。同轴电缆力电缆供电方式在我国尚未采用。 (1)直接供电方式 这是一种最简单的供电方式，牵引网仅由接触网、钢轨(地)、吸上线组成，如图所示。 直接供电方式钢轨、大地中的电流较大，对邻近通信线路的干扰也较大。随着电气化铁路和通讯的发展，电磁干扰问题变得严重，于是在接触网上采用不同的防护措施，便产生了不同的供电方式。 (2)BT供电方式 BT供电方式即吸流变压器供电方式，有两种形式：有回流线形式和无回流线形式，分别如图所示。BT都是串入接触网的，间隔为1.5-4km，用于吸回地中电流，减少通信干扰。我国采用的BT供电方式都是BT-回流线方式，而英国、法国、瑞典两种方式都有应用，挪威只用BT-钢轨方式。 BT供电方式(BT-回流线方式) BT供电方式(BT-钢轨方式) BT区段因为有吸流变压器“强迫”钢轨、大地中的电流经由回流线流回牵引变电所，钢轨和大地中的电流很小，大大减轻了对通信线路的干扰。BT供电方式增加了接触网的复杂性，提高了造价，因接触网中串联了吸流变压器，牵引网阻抗变大，接触网末端电压下降较快，供电臂长度将减小，约为直接供电方式的3/4。另外，因为存在火花间隙，所以不利于高速、重载等大电流运行。因此，BT供电方式近年来在新建线路已不再采用。 (3)带回流线的直接供电方式 这种供电方式是BT-回流线供电方式的简化形式，也可以看成是直接供电方式的改进形式。回流线与接触网同杆设置，一般在接触网上方或者外侧偏上架设。回流线与钢轨间的横连线间隔可视具体情况确定，一般可按1.5-5km设置。如图所示。 带回流线的直接供电方式 带回流线的直接供电方式能使钢轨电位大为降低，对通讯干扰有较好的抑制作用，其效果与回流线的布置方式、根数，横连线的间隔及有无串联补偿有关。带回流线的直接供电方式由于没有吸流变压器，降低了牵引网的阻抗，使供电臂延长约30%，同时回流线断线不会影响正常供电，这与BT供电方式不同。研究和实践表明，这是一种有前途的供电方式，应用也较为广泛。 (4)AT供电方式 自耦变压器供电方式简称为AT供电方式，由自耦变压器、正馈线、接触网、保护线和钢轨组成。这种供电方式能迫使大部分牵引回流由正馈线和钢轨流回牵引变电所。如图所示。 AT供电方式 AT供电方式牵引变电所输出电压为55kV，经自耦变压器向接触网供电，一端接正馈线，一端接接触网，中点抽头与钢轨相连。AT并联于牵引网中，不仅克服了BT串入接触网中产生BT分段的缺陷，还使供电电压成倍提高，牵引网阻抗较小，供电距离长，约为直接供电方式的170%-200%，接触网电压损失和电能损失都小，因此，AT供电方式是一种适合高速、重载等大电流运行的牵引供电方式。 三、高速铁路供电回流系统的特点 1、对于高速铁路，主要有以下几点和常速铁路不同 (1)列车牵引电流大。目前我国大功率韶山4型电力机车，最大牵引电流约为380A，而16辆编组的动车组的牵引电流可达1000A