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浅谈接触网交流与直流供电的优缺点

摘要：本文以国内地铁供电系统为参考，结合铁路机车车辆与地铁机车

车辆的动力系统设计特点，给出供电方式，内容包括城市轨道1500V直流系统供

电，铁路27.5kV交流供电，高速铁路接触网供电方式，地铁接触网供电方式，

地铁牵引变电所整流系统原理，轨道交通的发展史，轨道列车牵引系统的发展史，

对交流牵引供电系统与直流牵引供电系统在国有铁路与城市轨道交通上的选择应

用进行了对比，使我们对牵引供电系统有一个更加深入了解，这不管是在日后的

工作还是学习研究都能有一定的借鉴性。

关键词：接触网，牵引变电所，交流电，直流电。

1.城市轨道交通牵引变电所

1.1牵引变电所的类型及原理

牵引变电所的电源一般来自电力系统的区域变电所，牵引变电所的任务就是

将电力系统提供的三相工频交流电变为牵引所用的电能。根据牵引制式的不同，

牵引变电所又分为直流牵引变电所和交流牵引变电所。根据不同的牵引制式，变

电所内完成相应的变压、变相、变流作用。目前我国的牵引变电所主要有电气化

铁路的单相工频交流制牵引变电所和城市轨道交通系统（地铁、轻轨）的直流牵

引变电所。

直流牵引变电所的功能是把区域电网的高压电加以降压和整流，使之成为直

流1500、750或城市交通用600电压,再送到接触网，为直流电机车或

电动车辆供电。从电系统或一次供电系统接收电能，通过变压、换相、换流后，

向电机车负荷提供所需电流制式的电能，并完成牵引电能传输、配电等全部功

能的完整系统。城市轨交供电系统的结构有高压供电源系统、牵引供电系统、动

照明、信号供电系统。

1.1．1直流牵引供电系统主要包括：

直流牵引变压器、馈电线、接触网、走行轨线，国际电工委员会拟定的直流

牵引电压标准为：750V、1500V、3000V。而国内的轨道交通大都采用1500V电压。

1.1．2直流牵引变电所的工作原理：

将引自城市电网或轨道交通供电系统内部的35KV或10KV电源降压、整流后

变成750V或1500V直流电源，再由牵引变电所内的直流配电装置将直流电源送

到区间接触网，供电动列车用电。

牵引变电所的一次设备主要有：高压交流配电装置（也称为高压交流开关

柜）、整流机组、直流配电装置（也称为直流开关柜）

2.地铁牵引变电所整流系统及原理

在牵引变电所内通过整流变压器将AC35KV降到AC1180V，经整流器转换成

DC1500V向接触网供电。牵引变电所内，由整流变压器和整流器组成整流机组。

24脉波整流电路由两组12脉波整流电路构成，12脉波整流由两个6脉波3相整

流桥并联组成。其中一个3相整流桥接向整流变压器的二次侧星形绕组,另一个3

相整流桥接向整流变压器的二次侧三角形绕组。由于每台整流变压器二次侧星形

绕组和三角形绕组相对应的线电压相位错开π/6，便可以得到两个三相桥并联组

成的12脉波整流电路。当供给两台12脉波整流器的整流变压器高压网侧并联的

绕组分别采用±7.5°外延三角形联接时，两套整流机组并联运行构成等效24脉

波整流

3.接触网直流电与交流电

3.1铁路接触网交流电

高速铁路接触网的供电方式有多种不同的划分方式，但是一般可以分为BT、

AT和同轴电力电缆三种方式。

3.1.1BT（吸流变压器）方式

BT（吸流变压器）方式不但可以显著降低交流牵引网对平行接近架空通信线

路的危险电压，而且还可以降低杂音干扰电动势。在牵引网当中串联接入一定数

量变化比为1：1的吸流变压器，在回流线的首末两端分别与钢轨连通，将直接

供电方式时流经钢轨和大地的回流全部吸入回流线中，使接触网和回流线的电流

达到完全平衡，减轻对通信线的电磁感应影响。吸流变压器（BT）的BT牵引网

的阻抗与机车至牵引变电所的长度不是简单的线性关系。如果机车的取流的位置

不同，那么牵引网内的电流分布很有可能是不一样的，牵引电在不同位置触发的

牵引总阻抗是不同的。采用吸流变压器后只有吸流变压器的激磁电流流经轨道和

大地，而且这个电流很小，所以采用吸流变压器（BT）可以很大程度地减弱牵引

网周围的磁场，使电气化铁道对与它相邻的通信线路的影响大大降低。

3.1.2AT（自藕变压器）方式

AT（自藕变压器）方式是以2x25KV的电压供电的，在牵引网内分散设置自

耦变压器降压至25KV供电力。自耦变压器与接触网同杆架