第一节　概述

将电能从电力系统传送到电力机车的电力设备总称为电气化铁道的牵引供电系统（图3-1-1）。

发电厂发出的电能，需先在升压变压站进行升压，变成110kV或220kV高压电能后，再通过高压输电线送到铁路沿线的牵引变电所。在牵引变电所里把电流变换成所要求的电流或电压后，再转送到邻近区间和站场线路的接触网上供电力机车使用。

一、电气化铁道的电流制

在整个电力牵引的发展历程中，电气化铁路的电流制经历了由低压直流、三相交流、单相低频交流到单相工频交流的演变过程。现在各国所采用的电流制逐渐趋向统一，电压也逐渐趋向提高。如意大利、波兰等国家采用3000V直流制；德国、瑞典等国家采用的单相低频交流制；中国、法国、日本等大多数国家都采用25kV的单相工频交流制。

根据目前世界各国电气化铁路的发展情况，今后的发展方向主要是采用25kV的单相工频交流制。

1.直流制

直流制是指在牵引网上采用直流供电，使用直流牵引电动机来驱动机车。直流制是电气化铁路最早采用的一种电流制，直流供电最高电压只有3000V，直流电气化铁路里程约占全部电气化铁路总长度的40％。直流制之所以得到这样广泛采用，是它具有牵引性能良好、牵引电动机易于调速，机车构造简单和整流技术比较成熟以及对通信干扰小等优点。但它需要在牵引变电所设置整流装置，因而使得牵引变电所结构复杂、设备昂贵；另外，由于接触网上的电压受到牵引电动机端电压的限制，电压不能太高，为保证必要的牵引电流，就要加大接触网导线的截面积，因此消耗金属多，设备复杂，牵引变电所的距离短，使得投资费、运营费都比较高；此外，还需要采取特殊防护措施，解决泄露电流对沿线地下金属设施的腐蚀。

2.三相交流制

三相交流制是应用两根接触导线和一根钢轨形成三相系统的电路。机车采用三相异步电机。这种电流制虽然具有牵引变电所和机车设备简单、电动机结构简单、维修方便的优点，但是由于异步电动机调速困难，接触网结构复杂而且不安全，所以，这种电流制只在个别国家中采用。

3.单相低频交流制

单相低频交流制主要在西欧一些国家尤其是德国使用，采用的是单相交流15kV、的供电制式。单相低频交流制约占全部电气化里程的16.6％。采用这种制式虽然可以提高牵引网的电压，在电力机车上还可以比较容易地将牵引网的高压降低到牵引电动机所需要的电压。但是它的主要缺点是其频率与工业频率不同，所以不能与工业供电系统统一，使用时需要变频，因此设备复杂、效率低，经济效果并不比直流制好。

4.单相工频交流制

单相工频交流制是20世纪50年代以来发展最迅速的一种牵引供电制度。它的主要优点是供电系统简单，不需要变换频率，即可由工业电网直接供电，能节省铁路牵引供电设备的投资，是目前最经济的一种电流制；其次，它的电压高达25kV，可以延长供电距离，减少牵引变电所数目，缩小接触网导线的截面积，节省基建投资和运营费用；再者可为沿线铁路车站电气集中、装卸机械和养路机械等设备及铁路沿线地方工业提供电源。但是它的缺点是对铁路沿线的通信信号设备产生强电对弱电的干扰，增加了路内外通信设备拆迁或埋设电缆的投资。不过，随着科技的进步这些问题会解决的。我国铁路及日本、法国就采用此种25kV工频单相（50Hz）交流制。

二、牵引供电系统的组成

牵引供电系统主要包括牵引变电所和牵引网两部分，牵引供电系统的任务是保证质量良好地并不间断地向机车（或动车组）供电。

1.牵引变电所是电气化铁路供电系统的心脏。在采用单相工频交流制式条件下，它的主要功能是变压和变相。它将电力系统输送来的高压（110kV或220kV）变成电力牵引所需要的电压并将电力系统输送来的三相电变成电力牵引相适应的单相电。

2.牵引网由馈电线、接触网、轨道回路和回流线组成。牵引网的任务是质量良好地不间断地向电力机车供应电能。电流从牵引变电所馈出，经馈电线送到接触网，然后通过电力机车（或电动车组），再经由轨道回路和回流线流回到牵引变电所。接触网是电气化铁路上的主要供电装置，它直接架设在铁路线路的上方，其功能是通过与电力机车顶部受电弓的滑动接触将电能供给电力机车（或电动车组）。

3.馈电线是牵引变电所与接触网之间的连接线，它的功能是从牵引变电所向接触网供电。它由牵引变电所的母线上引出，在分相装置的两侧连接到接触网上。在一般情况下，馈电线仅采用架空导线，只有在不允许架设架空线的情况下，才使用地下电缆。

4.回流线是轨道回路与牵引变电所之间的连接线，它的作用是将轨道回路内的牵引电流吸回牵引变电所。在电气化铁路上是利用走行轨作为牵引电流的回路的，通常称轨道回路。由于轨道与大地之间是不绝缘的，所以牵引电流的一部分要流经大地，从埋设在牵引变电所下面的接地网回到牵引变电所。回流线一般是先由架空线引到铁路线附近，然后改用地下电缆连到轨道回路上。如果牵引变电所靠近铁路线，则可省去架空线，直接用地下电缆连接。

三、牵引供电系统的管理与安全

牵引供电系统是由铁路部门自己建设和管理的。供电设备主要是牵引变电所和接触网，这些设备的管理、维修工作由供电段负责。供电设备的维护和检修应达到一定的技术标准，才能保证设备和检修人员安全。检修工作中必须严格遵守技术管理规程、操作规程和安全规程，铁路运输工作人员在各项工作时必须遵守作业规范，保证作业安全。

（一）接发列车与调车作业安全

1.为保证人身安全，除供电段专业人员外，任何人（包括所携带的物件）与牵引供电设备带电部分的距离不得少于2m。

2.在带电的接触网下调车时，不许使用棚车上的手制动机（区间和一般中间站，因为接触网较低，也不准使用敞车的手制动机）。在敞车或平车上操纵手制动机时，不准许踏在高于手制动机踏板以上的物体或货物上。

3.在接触网终端附近作业时，应与接触网终端始终保持不少于10m的安全距离停车。

4.发现接触导线断开并侵入建筑界限时，必须照章设置停车防护信号。

（二）装卸和押运人员作业安全

1.在带电的接触网下，不准在敞车、平车、罐车等车辆（棚车、冷藏车、家畜车内除外）上进行装卸作业，不准许用竹竿等测量货物装载高度。

2.接触网带电部分距装载货物的距离不得少于350mm。

3.油罐车、冷藏车的孔盖，装卸完毕后必须盖好，拧紧螺栓；装载原木、成材等货物必须绑好，严禁顶部铁丝翘起。

4.在电气化区段车站指定的装卸线上进行装载作业时，必须在指定的安全区内停电作业，注意作业位置不要超出安全区域的范围。