牵引变电所

牵引变电所是指将发电厂经电力传输线送来的电能变换成适合机车车辆所需的电压，并分送到接触网或接触轨(第三轨)的场所。分别是直流牵引变电所和交流牵引变电所。前者将电力传输线送来的高压交流电能经变压器降压，然后经整流器变为直流后，送接触网或接触轨。后者可分为工频、低频单相及工频三相交流牵引变电所，它们分别把电力传输线送来的电能变换成上述三种交流电后，分送到相应的接触网。牵引变电所的主要设备有用于变换电压的变压器、用于接受和分配电能的配电装置以及用于控制和保护的开关等。

简介

电力牵引的专用 变电所。牵引 变电所把区域 电力系统送来的 电能，根据 电力牵引对电流和 电压的不同要求，转变为适用于电力牵引的电能，然后分别送到沿铁路线上空架设的 接触网，为 电力机车供电，或者送到地下铁道等城市交通所需的供电系统，为 地铁电动车辆或 电车供电。一条 电气化铁路沿线设有多个牵引 变电所，相邻变电所间的距离约为40～50公里。在长的 电气化铁路中，为了把高压输电线分段以缩小故障范围，一般每隔200～250公里还设有支柱牵引 变电所，它除了完成一般变电所的功能外，还把高压电网送来的 电能，通过它的母线和输电线分配给其他中间变电所。

结构组成

牵引 变电所的主要 电力设备是单机容量为10000千伏安以上的降压 变压器，称主变压器或牵引变压器。工矿和城市交通大多采用直流 电力牵引，故直流牵引 变电所里除降压 变压器外，还有把交流电变成直流电的半导体整流器。此外，各类牵引 变电所中还有用来接通和开断 电力电路的主断路器、为了检修和安全用的隔离开关，以及为了自动、远动控制和保护用的自动控制系统和断电保护系统。

分类

牵引变电所可按以下方法分类：

(1)按高压输电线的引入方式分类

主要有“T”接线（又称分支接线）和“桥”接线。“其特点是外部的电力系统负载电流不进入牵引变电所。“桥”接线又可分为“内桥”接线所示]和“外桥”接线，其共同特点是允许外部的电力系统负载电流穿越牵引变电所一侧母线。一般来说，“内桥”接线适用于故障较多的长输电线路以及主变压器不需要经常切换的场合；“外桥”接线适用于故障较少的较短输电线路以及主变压器按固定备用方式需要经常切换的场合。

(2)按牵引变压器的联结形式分类

有单相联结（又称简单单相联结，或或单相结）；单相Vv联结；三相Vv联结；三相YNd11联结和三相不等容量YNd11联结；三相YNd11d1十字交叉联结；斯科特联结等。我国台湾省电气化铁道采用的还有列勃兰联结。国外，主要在日本，还有伍德桥联结和改进伍德桥联结等。

(3)按承担供电臂的供电任务分类

有集中供电方式和分散供电方式。集中供电方式是指每个牵引变电所单独承担所辖供电臂的供电任务。分散供电方式是指每个牵引变电所除了在正常情况下承担所辖供电臂的供电任务外，还能在事故或榆修的情况下承担相邻牵引变电所所辖供电臂的供电任务，即越区供电。牵引变电所一般采用集中供电方式，分散供电方式很少采用。

任务

牵引 变电所的任务是将 电力系统三相 电压降低，同时以单相方式馈出。降低 电压是由 牵引变压器来实现的，将三相变为单相是通过 变电所的电气接线来达到的。

牵引 变压器（主变）是一种特殊 电压等级的电力变压器，应满足牵引负荷变化剧烈、外部短路频繁的要求，是牵引 变电所的“心脏”。我国 牵引变压器采用三相、三相——二相和单相三种类型，因而牵引 变电所也分为三相、三相——二相和单相三类。

随着技术水平的提高，我国干线 电气化铁路已推广使用集中监视及控制的远动系统，牵引 变电所将逐步实现无人值班，直接由供电调度实行遥控运行

将 电能从 电力系统传送给 电力机车的电力装置的总称叫 电气化铁路的供电系统，又称牵引供电系统，主要由牵引 变电所和 接触网两大部分组成。牵引 变电所将 电力系统输电线路 电压从110kV（或220kV）降到27.5kV，经馈电线将 电能送至 接触网；接触网沿铁路上空架设，电力机车升弓后便可从其取得电能，用以牵引列车。牵引 变电所所在地的 接触网设有分相绝缘装置，两相邻牵引变电所之间设有分区亭，接触网在此也相应设有分相绝缘装置。牵引 变电所至分区亭之间的 接触网（含馈电线）称供电臂。

回路

牵引供电回路是由牵引 变电所——馈电线—— 接触网—— 电力机车——钢轨——回流联接——（牵引变电所）接地网组成的闭合回路，其中流通的电流称牵引电流，闭合或断开牵引供电回路会产生强烈的电弧，处理不当会造成严重的后果。通常将 接触网、钢轨回路（包括大地）、馈电线和回流线统称为牵引网。

牵引供电设备的检修运行由供电段负责，牵引供电系统的运行调度则由供电调度负责。供电调度通常设在分局和铁路局调度所。

我国第一条 电气化铁路始建于宝成线 宝鸡~凤州段，全长91km ，于1961年8月正式通车，至今已40余年，截止2002年底全国电气化铁路营业里程已达18336km ，涵盖郑州市、北京、成都市等11个铁路局，伴随着已开工的郑州~徐州电气化工程建设，中国铁路济南局集团有限公司即将步入电气化铁路的运营，成为电气化铁路的新成员。

我国 电气化铁路采用工频单相交流 电力牵引制，额定 电压25kV。牵引动力为 电能，牵引供电设备将国家 电力系统输送的电能变换为适合 电力机车使用的形式，电力机车则完成牵引任务，因此牵引供电设备和电力机车是 电气化铁路的两大主要装备，铁路其他装备和基础设施应与之相适应。

设计原则

(1)变电所主接线力求简单可靠，提供灵活的运行方式。

(2)同车站的牵引变电所和降压变电所应尽可能合建为牵引降压混合变电所，以减少投资和便于运营管理，变电所位置选择应与车站建筑设计密切配合，尽量减少土建工程量。

(3)变电所布置方式因地制宜，结合各所址周边地形、建筑物、土建条件，经综合比选后确定。

(4)房屋的布置应便于设备运输，兼顾巡视的安全，相对关系应方便设备接线及电缆敷设。

(5)正线牵引变电所可按无人值班设计，车辆段牵引变电所可按近期有人值班、远期无人值班。

(6)牵引变电所尽可能设在车站，与车站降压变电所合建，节省投资；在长大区间高架段，尽可能没在高架桥下，减少另外征地；在长大区间地面段，设在线路一侧。

(7)牵引变电所应满足牵引负荷要求，在远期高峰负荷时，当一相邻牵引变电所解列时，接触网最低电压高于1000V，钢轨最高电势低于120V。

(8)综合考虑牵引变电所分布对迷流防护的影响。

(9)牵引混合降压变电所和降压变电所的位置应便于设备运输和运营管理。

(10)继电保护装置按满足可靠性、选择性、速动性和灵敏性要求设置。

(11)所内控制、保护设备采用变电所综合自动化系统。

(12)设备选择立足于周内设备，技术性能达到国内先进水平。

布点

1．满足直流牵引供电系统运行方式要求

(1)单牵引整流机组双边供电。各牵引变电所设置一套整流机组，同一供电分区由相邻牵引变电所各经一路馈线同时供电，牵引网电压质量较好且能耗较低。主要在法国巴黎、日本东京等采用，国内没有。

(2)牵引整流机组双边供电。各牵引变电所的两套牵引整流机投入运行电方式和单牵引整流机组双边供电形式相同，牵引网电压质量好，牵引网能耗低。

当一套整流机组故障或检修退出后，另一套牵引整流机组若继续运行．牵引变电所整流方式由双机组等效24脉波变成单机组12脉波，谐波禽量增加。

(3)大双边供电。正常工作状态下，正线接触网南两个相邻牵引变电所构成双边供电；当某个中间牵引变电所退出运行时，相关正线接触网南与该牵引变电所相邻的两个牵引变电所通过直流母线或纵向联络开关等越区供电，即大双边供电方式。

2．满足牵引网电压损失允许值要求

牵引变电所布点一般采用以下方法：

(1)以线路中间车站设牵引变电所为布点基点。考虑等虑牵引变电所与车站相结合。布点基本点：线路中站间距最大的两个车站为基本点

(2)以线路术端车站设牵引变IU所为布点基点。一般牵引变电所与线路末端车站相结合。

(3)合理设置区间牵引变电所。对于地面线路，当因牵引变电所与车站结合，将使本牵引变电所退出运行时，牵引网电压损失超标，可考虑设置区间牵引变电所。

对于地下线路，牵引变电所应与车站结合，不宜考虑设置地下区间牵引变电所。因为地下牵引变电所土建造价高，且运营不方便。

3．兼顾杂散电流腐蚀保护需要

在相同条件下，杂散电流与牵引变电所分区长度关系是：牵引变电所分区长度越长，产生杂散电流越大；反之，牵引变电所分区长度越短，产生杂散电流越小。

技术文件

牵引变电所应具备下列技术文件：

(1)一次接线图、室内外平面布置图、室外配电装置的断面图、保护装置的原理图、二次接线的展开图、安装图和电缆手册等。

(2)制造厂提供的设备说明书。

(3)电气设备、安全用具和绝缘工具的试验结果，保护装置的整定值等。

参考资料

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