牽引變電所

1　簡介

　　電力牽引的專用變電所。牽引變電所把區(qū)域電力系統(tǒng)送來的電能，根據(jù)電力牽引對電流和電壓的不同要求，轉(zhuǎn)變?yōu)檫m用于電力牽引的電能，然后分別送到沿鐵路線上空架設(shè)的接觸網(wǎng)，為電力機(jī)車供電，或者送到地下鐵道等城市交通所需的供電系統(tǒng)，為地鐵電動(dòng)車輛或電車供電。一條電氣化鐵路沿線設(shè)有多個(gè)牽引變電所，相鄰變電所間的距離約為40～50公里。在長的電氣化鐵路中，為了把高壓輸電線分段以縮小故障范圍,一般每隔200～250公里還設(shè)有支柱牽引變電所,它除了完成一般變電所的功能外，還把高壓電網(wǎng)送來的電能，通過它的母線和輸電線分配給其他中間變電所。

2　結(jié)構(gòu)組成

　　牽引變電所的主要電力設(shè)備是單機(jī)容量為10000千伏安以上的降壓變壓器,稱主變壓器或牽引變壓器。工礦和城市交通大多采用直流電力牽引，故直流牽引變電所里除降壓變壓器外，還有把交流電變成直流電的半導(dǎo)體整流器。此外，各類牽引變電所中還有用來接通和開斷電力電路的主斷路器、為了檢修和安全用的隔離開關(guān)，以及為了自動(dòng)、遠(yuǎn)動(dòng)控制和保護(hù)用的自動(dòng)控制系統(tǒng)和斷電保護(hù)系統(tǒng)。

3　分類

　　牽引變壓所分為直流和交流兩類。直流牽引變電所的功能是把區(qū)域電網(wǎng)的高壓電加以降壓和整流，使之成為直流1500伏、750伏或城市交通用600伏電壓,再送到接觸網(wǎng)，為直流電力機(jī)車或電動(dòng)車輛供電。交流牽引變電所根據(jù)牽引變壓器繞組接線不同，又分為三相、單相和三相-兩相牽引變電所。

　　①三相牽引變電所：變壓器原邊繞組通常為星形連接，副邊繞組為三角形連接。三角形的一個(gè)連接點(diǎn)接鐵路行車軌道，另兩個(gè)連接點(diǎn)分別接牽引變電所左右兩側(cè)的供電分區(qū)接觸網(wǎng)。由于兩側(cè)相位差60°,需要分段。這種牽引變電所的優(yōu)點(diǎn)是變壓器副邊保持三相，可供變電所本身和地方的三相用電；缺點(diǎn)是變壓器的容量未能充分利用。

　　②單相牽引變電所：采用1～2臺(tái)單相變壓器。用一臺(tái)單相變壓器時(shí)，副邊繞組的一端接軌道，另一端同時(shí)供給左右兩側(cè)的供電分區(qū)接觸網(wǎng)。為了檢修方便，兩供電分區(qū)采用相關(guān)分段加以隔離。若用兩臺(tái)單相變壓器時(shí)，其原邊繞組分別接到高壓三相母線中兩對不同的母線上，使三相負(fù)載平衡；兩個(gè)副邊繞組按V形接線,公共點(diǎn)接軌道,其余兩端分別向兩側(cè)的分區(qū)供電,并用相關(guān)分段。單相變電所的優(yōu)點(diǎn)是變壓器容量利用較充分。但地區(qū)負(fù)荷需專用變壓器；簡單的單相接線，還影響三相系統(tǒng)的平衡。

　?、廴?兩相牽引變電所：變壓器原邊繞組接成T形，與三相高壓母線連接；副邊為兩相連接，共用端接軌道，另兩端分別接供電分區(qū),由于兩者相位差90°，兩分區(qū)也需隔開。這種形式的牽引變電所一定程度上克服了三相和單相牽引變電所的缺點(diǎn)。中國早期的牽引變電所大多采用三相牽引變電所，從80年代起出現(xiàn)采用三相－兩相牽引變電所。

　　此外，歐美一些國家由于歷史上的原因，還有頻率為16卭或25赫的單相牽引變電所，但現(xiàn)在發(fā)展的主流是單相工頻交流牽引制及相應(yīng)的變電所。歷史上還出現(xiàn)過三相電力牽引及其變電所,但因三相接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,現(xiàn)在一般不用。中國干線電力牽引采用單相工頻25千伏交流電,牽引變電所把輸入的110千伏三相交流電轉(zhuǎn)變?yōu)?5千伏單相交流電送入接觸網(wǎng)，從而完成電力牽引的供電任務(wù)。

4　任務(wù)

　　牽引變電所的任務(wù)是將電力系統(tǒng)三相電壓降低，同時(shí)以單相方式饋出。降低電壓是由牽引變壓器來實(shí)現(xiàn)的，將三相變?yōu)閱蜗嗍峭ㄟ^變電所的電氣接線來達(dá)到的。

　　牽引變壓器（主變）是一種特殊電壓等級的電力變壓器，應(yīng)滿足牽引負(fù)荷變化劇烈、外部短路頻繁的要求，是牽引變電所的“心臟”。我國牽引變壓器采用三相、三相——二相和單相三種類型，因而牽引變電所也分為三相、三相——二相和單相三類。

　　隨著技術(shù)水平的提高，我國干線電氣化鐵路已推廣使用集中監(jiān)視及控制的遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)，牽引變電所將逐步實(shí)現(xiàn)無人值班，直接由供電調(diào)度實(shí)行遙控運(yùn)行

　　將電能從電力系統(tǒng)傳送給電力機(jī)車的電力裝置的總稱叫電氣化鐵路的供電系統(tǒng)，又稱牽引供電系統(tǒng)，主要由牽引變電所和接觸網(wǎng)兩大部分組成。牽引變電所將電力系統(tǒng)輸電線路電壓從110kV（或220kV）降到27.5kV，經(jīng)饋電線將電能送至接觸網(wǎng)；接觸網(wǎng)沿鐵路上空架設(shè)，電力機(jī)車升弓后便可從其取得電能，用以牽引列車。牽引變電所所在地的接觸網(wǎng)設(shè)有分相絕緣裝置，兩相鄰牽引變電所之間設(shè)有分區(qū)亭，接觸網(wǎng)在此也相應(yīng)設(shè)有分相絕緣裝置。牽引變電所至分區(qū)亭之間的接觸網(wǎng)（含饋電線）稱供電臂。

5　回路

　　牽引供電回路是由牽引變電所——饋電線——接觸網(wǎng)——電力機(jī)車——鋼軌——回流聯(lián)接——（牽引變電所）接地網(wǎng)組成的閉合回路，其中流通的電流稱牽引電流，閉合或斷開牽引供電回路會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的電弧，處理不當(dāng)會(huì)造成嚴(yán)重的后果。通常將接觸網(wǎng)、鋼軌回路（包括大地）、饋電線和回流線統(tǒng)稱為牽引網(wǎng)。

　　牽引供電設(shè)備的檢修運(yùn)行由供電段負(fù)責(zé)，牽引供電系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)度則由供電調(diào)度負(fù)責(zé)。供電調(diào)度通常設(shè)在分局和鐵路局調(diào)度所。

　　我國第一條電氣化鐵路始建于寶成線寶雞~鳳州段，全長91km，于1961年8月正式通車，至今已40余年，截止2002年底全國電氣化鐵路營業(yè)里程已達(dá)18336km，涵蓋鄭州、北京、成都等11個(gè)鐵路局，伴隨著已開工的鄭州~徐州電氣化工程建設(shè)，濟(jì)南鐵路局即將步入電氣化鐵路的運(yùn)營，成為電氣化鐵路的新成員。

　　我國電氣化鐵路采用工頻單相交流電力牽引制，額定電壓25kV。牽引動(dòng)力為電能，牽引供電設(shè)備將國家電力系統(tǒng)輸送的電能變換為適合電力機(jī)車使用的形式，電力機(jī)車則完成牽引任務(wù)，因此牽引供電設(shè)備和電力機(jī)車是電氣化鐵路的兩大主要裝備，鐵路其他裝備和基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)與之相適應(yīng)。