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牵引供电系统学习包 《牵引供电系统》学习包
第一章电力系统与牵引供电系统
第一节电力系统
电力系统是指发电、送电、变电和用电组成的整体。电力系统的规模大小、
结构合理与否直接关系到国家工农业生产和交通运输的发展。我国电气化铁道的
建设更与电力能源的发展和建设紧密相关。
电力系统的组成可用图 1 一 1 的示意图说明。图中的电力系统如果把发电厂
的汽轮机、锅炉、水电厂的水轮机、水库等动力部分包括进来,统称为动力系统。

电力系统主要包括以下几部分
一、发电厂
发电厂将其他形式的能源转换为电能。根据能源的不同,发电厂分为火电厂,
水电厂,核电厂等。此外还有地热电厂,风力电厂,潮汐海洋电厂。
(一)火电厂:目前我国仍以燃煤为主的火电厂居多数。这些电厂多建在煤
炭基地附近,故称为“坑口”电厂,其单机容量可达 600 MW(兆瓦)。如果把已
作过功的乏气再供给用户作为热能,这种电厂又称为热电厂。
(二)水电厂:水电厂是建于江河之上并把河流的落差能量变成电能的发电
厂。水能发电不仅效率高,而且水能是在自然界不断循环的再生资源,具有用之
不竭的特点。我国水能资源丰富,水能发电的潜力很大,目前世界最大发电机的
容量为 750 MW o 我国水轮发电机的单机容量为 700 M W,例如长江三峡装设了
数台 700 M W 的水轮发电机。
(三)核电厂:核电厂是将原子核裂变时所产生的核能转变为电能。核电厂
的重要部分是核子反应堆和蒸汽发生器,相当于发电厂的蒸汽锅炉。其发电设备
仍为一般汽轮机和发电机。核电厂建设需要大量公用辅助和防护设施,故为了提
高效益,核电厂的单机容量较大,近年来多在 900 MW 以上。
发电机一般采用三相同步发电机,电压多为 kV。每台发电机都有相应的
升压变压器,组成发电机一变压器组。
二、电力网及电网电压
电力网简称电网,由输电线路,配电线路和变电所组成。输电线路的作用是
输送电能,其特点是电压较高,线路较长;配电线路的作用是分配电能,电压较
低,线路较短。
电网按其规模主要分为地区电网和区域电网,前者多限于一个地区或一个省,
电压等级为 110~220 kV 。区域电网是几个地区或几个省联合而成,电压等级为
330~500 kV 。
国家规定的电网额定电压分别为(kV) :750,500,330,220,110,60,35,10,6 等 9 个
电压等级。
为了提高电网的输送容量和输送距离,世界各国都在探索电压等级更高的输
电线路。同时由于直流电压输电无电抗存在,稳定性好,故受到世界各国的普遍
重视。我国也已建成了多条±500 kV 的直流高压输电线路。
三、变电所
变电所除具有变换电压的作用外,还具有集中电能、分配电能和控制电能以
及调整电压的作用。一般把变电所分为以下 3 种:
(一)枢钮变电所。它通常都有两个及其以上电源汇集,进行电能的分配和
交换,从而形成电能的枢钮,如图 1 一 1 所示的 S1, S2 变电所。此类变电所规模
大,并采用三绕组变压器获得不同级别的电压,送到不同距离的地区。
(二)地区变电所。其作用是供给一个地区用电,如图中的 S3 等。通常也采
用三绕组变压器,高压受电,中压转供,低压直配。
(三)用户变电所。此类变电所属于电力系统的终端变电所,直接供给用户
电能。通常采用双绕组变压器,如图中的 S4,S5 等。铁路牵引变电所就属于此类
变电所。
第二节牵引供电系统
牵引供电是指拖动车辆运输所需电能的供电形式。例如城市电车、城市地下
铁道、工厂矿山的电力交通运输供电等,都可称为牵引供电。电气化铁道供电,
因其用电量大、分布广,因而形成相对独立于电力系统的电气化铁道牵引供电系
统。
一、牵引供电系统的电流制
电气化铁道供电采用何种电流制,关系到许多重大技术问题和铁路运输的经
济效益,故成为每个建造电气化铁道的国家首先要考虑的问题。目前主要有以下 4
种电流制。
(一)直流制
直流制是世界上早期电气化铁道普遍采用的方式,到目前为止,直流制在电
气化铁道中所占的比例仍占 43%左右。其原因是电力机车多采用机械性能好,调
速方便的直流申励电动机牵引,显然,利用直流电向直流电机供电可以极大地简
化机车设备。
但是受直流牵引电动机额定电压的限制,直流制供电电压较低,通常只有
1500 V 。由于供电电压较低,要保证电力机车足够的功率,供电电流就比较大,
线路损耗也大,所以,送电距离较短,一般不超过 20 ~30 km,变电所的数目相对
增加。又由于电流较大,需要导线的截面大,金属消耗增加。另外,牵引变电所
必须有整流设备