【摘 要】電氣化鐵道在國(guó)民經(jīng)濟(jì)飛速增長(zhǎng)中發(fā)揮著越來越重要的作用，其AT供電方式已經(jīng)成為高速、準(zhǔn)高速及重載線路建設(shè)的主要方向。AT供電方式供電電壓比直供方式高一倍，電壓損失降為1/4，防干擾效果好，擴(kuò)大了牽引變電所間隔，自耦變壓器并聯(lián)于接觸網(wǎng)上，不需增設(shè)分段點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】自耦變壓器；供電方式；特點(diǎn)；原理

我國(guó)電氣化鐵道采用單相工頻25Kv交流制，由于單相大電流在線路周圍空間產(chǎn)生較強(qiáng)電磁場(chǎng)，是臨近通信廣播設(shè)備等產(chǎn)生雜音干擾和感應(yīng)電壓。為減少電氣化鐵道對(duì)沿線通信設(shè)備的干擾，保障其設(shè)備、人身安全及正常工作，在牽引供電系統(tǒng)中采取了許多干擾措施，形成了不同的供電方式。目前我國(guó)的牽引供電方式主要有四種：直接供電方式、BT供電方式、直供加回流線供電方式、AT供電方式。AT供電方式又稱自耦變壓器供電方式。日本鐵路為防止通訊干擾，在實(shí)行交流電氣化的前期，在牽引網(wǎng)中普遍應(yīng)用了吸流變壓器一回流線電路。為了克服高速、大功率機(jī)車在這種電路中通過吸流變壓器分段時(shí)，在受電弓上產(chǎn)生強(qiáng)烈電弧的缺點(diǎn)，后來發(fā)展了一種新的牽引網(wǎng)供電方式—AT供電方式。隨著對(duì)外開放和引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，電氣化鐵道在國(guó)民經(jīng)濟(jì)飛速增長(zhǎng)中發(fā)揮著越來越重要的作用，我國(guó)逐漸在新建電氣化鐵道上采用了AT供電方式。

在AT牽引變電所中，牽引變壓器將110Kv三相電降壓至55Kv，然后經(jīng)自耦變壓器兩端分別接到接觸網(wǎng)和正饋線上，自耦變壓器中心抽頭與鋼軌相連。則鋼軌與接觸網(wǎng)間的電壓正好是自耦變壓器兩端電壓的一半25Kv，與正常接觸網(wǎng)電壓相同。

在AT供電方式區(qū)段，與接觸網(wǎng)同桿架設(shè)在田野側(cè)的還有一條保護(hù)線，它相當(dāng)于架空地線，在自耦變壓器處保護(hù)線接接觸懸掛接地部分或雙重絕緣子中部同鋼軌連接。保護(hù)線電位一般在500V以下，正常情況下無電流通過。當(dāng)絕緣子發(fā)生閃絡(luò)時(shí)，短路電流可通過保護(hù)線作為回路，減少了對(duì)鐵路信號(hào)軌道電路的干擾。同時(shí)對(duì)接觸網(wǎng)其屏蔽作用，也減少了對(duì)架空通信線路的干擾，另外起避雷線的作用，雷電可以通過接在保護(hù)線上的放電器入地。

橫向連接線將鋼軌與保護(hù)線并聯(lián)，其目的是在鋼軌對(duì)地泄漏電阻和機(jī)車取流較大時(shí)，降低鋼軌電位。

1 AT供電方式（自耦變壓器）特點(diǎn)

1）2×27.5Kv系統(tǒng)，供電電壓比直供方式高一倍，電壓損失降為1/4，牽引網(wǎng)單位阻抗約為直供方式的1/4（實(shí)際略高），電能損失小，顯示了良好的供電特性；

2）牽引變電所的間距大，易選址，減少了外部電源的工程數(shù)量和投資；

3）減少了電分相數(shù)量，有利于列車的高速運(yùn)行；

4）牽引網(wǎng)回路是平衡回路，防干擾效果好，可改善電磁環(huán)境，并減少防干擾費(fèi)用；

5）牽引網(wǎng)系統(tǒng)需設(shè)正饋線，較一般直供方式復(fù)雜，但在重負(fù)荷區(qū)段不必設(shè)加強(qiáng)導(dǎo)線，可與直供方式相當(dāng)；變電系統(tǒng)較直供方式減少了牽引變電所的數(shù)量，但需設(shè)AT所，一般AT所間距為10-20km，開關(guān)設(shè)備需用雙極隔離開關(guān)；

6）牽引網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，附加導(dǎo)線數(shù)量多，對(duì)跨線建筑物和隧道凈空要求高，投資較大，保護(hù)和維護(hù)難度較大。

2 AT供電方式（自耦變壓器供電方式）原理圖

AT1、AT2為自耦變壓器，變比為2：1。其一端與接觸網(wǎng)連接，另一端與正饋線連接，中點(diǎn)接入軌道。正饋線沿供電分區(qū)架設(shè)，與回流線相似。無論在結(jié)構(gòu)上還是在功能上，AT供電方式是用自耦變壓器代替了吸流變壓器，正饋線代替了回流線。另外，將自耦變壓器并入電路，在結(jié)構(gòu)上消除了接觸網(wǎng)中的吸流變壓器分段。自耦變壓器原邊繞組接人的電源電壓為2×27.5Kv；副邊繞組接負(fù)載，電壓為27.5Kv。相鄰兩臺(tái)自耦變壓器之間的距離稱為自耦變壓器間隔（或稱自耦變壓器段），其長(zhǎng)度一般為10km左右。實(shí)際的AT所間隔按對(duì)通信線防干擾及牽引供電的要求計(jì)算確定。

圖1

AT.單相自耦變壓器；PW.保護(hù)線；AF.正饋線；T.接觸網(wǎng)；R.鋼軌；CPW.橫向連接線；G.放電器

1）設(shè)自耦變壓器阻抗為零（理想變壓器），牽引列車運(yùn)行的電力機(jī)車位于AT2處，電力機(jī)車電流為I。由于自耦變壓器阻抗為零，則AT1副邊回路被AT2旁路，電流流人AT2副邊繞組W2。在AT2原邊繞組中感應(yīng)出電流，該電流由牽引變電所沿接觸網(wǎng)流出，沿正饋線流回牽引變電所。軌道中電流為零。由于接觸網(wǎng)和正饋線中的電流大小近似相等，方向相反，兩者之間的距離也相對(duì)很小，兩者的交變磁場(chǎng)基本上可相互平衡（抵消），所以顯著地減弱了接觸網(wǎng)和正饋線周圍空間的交變磁場(chǎng)，使?fàn)恳娏鲗?duì)鄰近的通信線路中的電磁感應(yīng)影響大大地減小。

2）實(shí)際上，AT變壓器存在著很小的阻抗，因此在全供電臂內(nèi)將有部分牽引電流流經(jīng)軌道、大地返回變電所。這是因?yàn)?，像一般電路中一樣，牽引網(wǎng)電路中的電流是按電路阻抗分配的，當(dāng)電力機(jī)車在供電分區(qū)運(yùn)行時(shí)，在全供電臂內(nèi)都有電流沿各支路，包括軌道、大地流行，并進(jìn)入所有的AT所。所以供電方式的防干擾效果，即使電力機(jī)車位于AT變壓器處，也不像上述那樣理想。不過，流經(jīng)軌道、大地返回變電所的電流極小，故對(duì)鄰近通信線的電磁感應(yīng)影響很小。這部分影響稱為“長(zhǎng)回路”感應(yīng)影響。

3）當(dāng)牽引列車運(yùn)行的電力機(jī)車位于兩臺(tái)AT所之間時(shí)，也產(chǎn)生牽引電流流入軌道、大地的情況，如圖2所示。圖中，由于AT1和AT2的副邊回路中都引入了阻抗，其數(shù)值分別與電力機(jī)車至AT1、AT2的距離L1、L2成正比，而電力機(jī)車電流在軌道、大地中的分路電流I1、I2的數(shù)值分別與兩分路的阻抗成反比，所以兩分路電流、可用下式表示：

圖2

按圖中情形，兩分路電流在流向AT1、AT2時(shí)都有一部分流入大地。不過，由于電磁感應(yīng)影響同電流與通信線平行長(zhǎng)度的乘積成正比，將上式的第一式乘L1、第二式乘L2，可得I1 L1=I2L2。所以在和兩個(gè)長(zhǎng)度內(nèi)的電磁感應(yīng)影響大小相等而方向相反，對(duì)平行長(zhǎng)度延及這個(gè)AT段全長(zhǎng)的通信線不產(chǎn)生電磁感應(yīng)干擾影響。

AT供電方式不但是電氣化鐵路減輕對(duì)鄰近通信線路的干擾影響的有效措施之一，還大大降低了牽引網(wǎng)中的電壓損失，從而擴(kuò)大了牽引變電所間隔，減少了牽引變電所的數(shù)目，提高了供電質(zhì)量，減少了投資。自耦變壓器并聯(lián)于接觸網(wǎng)上，不需增設(shè)分段點(diǎn)，能適應(yīng)高速、大功率電力機(jī)車運(yùn)行。但由于必須在沿線安設(shè)電壓較高、容量較大的自耦變壓器，牽引網(wǎng)設(shè)備的投資須相應(yīng)增加。所以我國(guó)在秦皇島—沈陽客運(yùn)專線、大秦線，哈大客運(yùn)專線以及長(zhǎng)春—吉林等均采用了AT供電方式。

【參考文獻(xiàn)】

[1]于萬聚.接觸網(wǎng)技能[M].西南交通大學(xué)出版社.

[2]王繼芳.全并聯(lián)AT供電牽引網(wǎng)故障測(cè)距研究[D].西南交通大學(xué)，2006.

[3]程偉，徐國(guó)卿，牟龍華.基于分布參數(shù)模型的牽引網(wǎng)故障測(cè)距新算法[J].電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)，2005（06）.

[4]呂曉琴，張秀峰.基于有源濾波器和V/x結(jié)線的同相牽引供電系統(tǒng)[J].電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)，2006（06）.

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