第一節　概述

將電能從電力系統傳送到電力機車的電力設備總稱為電氣化鐵道的牽引供電系統（圖3-1-1）。

發電廠發出的電能，需先在升壓變壓站進行升壓，變成110kV或220kV高壓電能后，再通過高壓輸電線送到鐵路沿線的牽引變電所。在牽引變電所里把電流變換成所要求的電流或電壓后，再轉送到鄰近區間和站場線路的接觸網上供電力機車使用。

一、電氣化鐵道的電流制

在整個電力牽引的發展歷程中，電氣化鐵路的電流制經歷了由低壓直流、三相交流、單相低頻交流到單相工頻交流的演變過程?，F在各國所采用的電流制逐漸趨向統一，電壓也逐漸趨向提高。如意大利、波蘭等國家采用3000V直流制；德國、瑞典等國家采用的單相低頻交流制；中國、法國、日本等大多數國家都采用25kV的單相工頻交流制。

根據目前世界各國電氣化鐵路的發展情況，今后的發展方向主要是采用25kV的單相工頻交流制。

1.直流制

直流制是指在牽引網上采用直流供電，使用直流牽引電動機來驅動機車。直流制是電氣化鐵路最早采用的一種電流制，直流供電最高電壓只有3000V，直流電氣化鐵路里程約占全部電氣化鐵路總長度的40％。直流制之所以得到這樣廣泛采用，是它具有牽引性能良好、牽引電動機易于調速，機車構造簡單和整流技術比較成熟以及對通信干擾小等優點。但它需要在牽引變電所設置整流裝置，因而使得牽引變電所結構復雜、設備昂貴；另外，由于接觸網上的電壓受到牽引電動機端電壓的限制，電壓不能太高，為保證必要的牽引電流，就要加大接觸網導線的截面積，因此消耗金屬多，設備復雜，牽引變電所的距離短，使得投資費、運營費都比較高；此外，還需要采取特殊防護措施，解決泄露電流對沿線地下金屬設施的腐蝕。

2.三相交流制

三相交流制是應用兩根接觸導線和一根鋼軌形成三相系統的電路。機車采用三相異步電機。這種電流制雖然具有牽引變電所和機車設備簡單、電動機結構簡單、維修方便的優點，但是由于異步電動機調速困難，接觸網結構復雜而且不安全，所以，這種電流制只在個別國家中采用。

3.單相低頻交流制

單相低頻交流制主要在西歐一些國家尤其是德國使用，采用的是單相交流15kV、的供電制式。單相低頻交流制約占全部電氣化里程的16.6％。采用這種制式雖然可以提高牽引網的電壓，在電力機車上還可以比較容易地將牽引網的高壓降低到牽引電動機所需要的電壓。但是它的主要缺點是其頻率與工業頻率不同，所以不能與工業供電系統統一，使用時需要變頻，因此設備復雜、效率低，經濟效果并不比直流制好。

4.單相工頻交流制

單相工頻交流制是20世紀50年代以來發展最迅速的一種牽引供電制度。它的主要優點是供電系統簡單，不需要變換頻率，即可由工業電網直接供電，能節省鐵路牽引供電設備的投資，是目前最經濟的一種電流制；其次，它的電壓高達25kV，可以延長供電距離，減少牽引變電所數目，縮小接觸網導線的截面積，節省基建投資和運營費用；再者可為沿線鐵路車站電氣集中、裝卸機械和養路機械等設備及鐵路沿線地方工業提供電源。但是它的缺點是對鐵路沿線的通信信號設備產生強電對弱電的干擾，增加了路內外通信設備拆遷或埋設電纜的投資。不過，隨著科技的進步這些問題會解決的。我國鐵路及日本、法國就采用此種25kV工頻單相（50Hz）交流制。

二、牽引供電系統的組成

牽引供電系統主要包括牽引變電所和牽引網兩部分，牽引供電系統的任務是保證質量良好地并不間斷地向機車（或動車組）供電。

1.牽引變電所是電氣化鐵路供電系統的心臟。在采用單相工頻交流制式條件下，它的主要功能是變壓和變相。它將電力系統輸送來的高壓（110kV或220kV）變成電力牽引所需要的電壓并將電力系統輸送來的三相電變成電力牽引相適應的單相電。

2.牽引網由饋電線、接觸網、軌道回路和回流線組成。牽引網的任務是質量良好地不間斷地向電力機車供應電能。電流從牽引變電所饋出，經饋電線送到接觸網，然后通過電力機車（或電動車組），再經由軌道回路和回流線流回到牽引變電所。接觸網是電氣化鐵路上的主要供電裝置，它直接架設在鐵路線路的上方，其功能是通過與電力機車頂部受電弓的滑動接觸將電能供給電力機車（或電動車組）。

3.饋電線是牽引變電所與接觸網之間的連接線，它的功能是從牽引變電所向接觸網供電。它由牽引變電所的母線上引出，在分相裝置的兩側連接到接觸網上。在一般情況下，饋電線僅采用架空導線，只有在不允許架設架空線的情況下，才使用地下電纜。

4.回流線是軌道回路與牽引變電所之間的連接線，它的作用是將軌道回路內的牽引電流吸回牽引變電所。在電氣化鐵路上是利用走行軌作為牽引電流的回路的，通常稱軌道回路。由于軌道與大地之間是不絕緣的，所以牽引電流的一部分要流經大地，從埋設在牽引變電所下面的接地網回到牽引變電所?；亓骶€一般是先由架空線引到鐵路線附近，然后改用地下電纜連到軌道回路上。如果牽引變電所靠近鐵路線，則可省去架空線，直接用地下電纜連接。

三、牽引供電系統的管理與安全

牽引供電系統是由鐵路部門自己建設和管理的。供電設備主要是牽引變電所和接觸網，這些設備的管理、維修工作由供電段負責。供電設備的維護和檢修應達到一定的技術標準，才能保證設備和檢修人員安全。檢修工作中必須嚴格遵守技術管理規程、操作規程和安全規程，鐵路運輸工作人員在各項工作時必須遵守作業規范，保證作業安全。

（一）接發列車與調車作業安全

1.為保證人身安全，除供電段專業人員外，任何人（包括所攜帶的物件）與牽引供電設備帶電部分的距離不得少于2m。

2.在帶電的接觸網下調車時，不許使用棚車上的手制動機（區間和一般中間站，因為接觸網較低，也不準使用敞車的手制動機）。在敞車或平車上操縱手制動機時，不準許踏在高于手制動機踏板以上的物體或貨物上。

3.在接觸網終端附近作業時，應與接觸網終端始終保持不少于10m的安全距離停車。

4.發現接觸導線斷開并侵入建筑界限時，必須照章設置停車防護信號。

（二）裝卸和押運人員作業安全

1.在帶電的接觸網下，不準在敞車、平車、罐車等車輛（棚車、冷藏車、家畜車內除外）上進行裝卸作業，不準許用竹竿等測量貨物裝載高度。

2.接觸網帶電部分距裝載貨物的距離不得少于350mm。

3.油罐車、冷藏車的孔蓋，裝卸完畢后必須蓋好，擰緊螺栓；裝載原木、成材等貨物必須綁好，嚴禁頂部鐵絲翹起。

4.在電氣化區段車站指定的裝卸線上進行裝載作業時，必須在指定的安全區內停電作業，注意作業位置不要超出安全區域的范圍。