AT供电系统,全称为自耦变压器供电方式,是电气化铁路中的一种重要供电技术,尤其在高速、大功率机车运行的场景下被广泛应用。这种系统最初在日本铁路中为了解决BT供电方式带来的通讯干扰问题而发展起来。BT供电方式在大功率机车通过时会在受电弓上产生强烈的电弧,因此,AT供电方式应运而生,其间隔通常设计为约10公里。
自耦变压器是AT供电系统的核心设备,它的特点是原边和副边共用一部分绕组,这与传统的双绕组变压器有所不同。在电压和电流的关系上,自耦变压器与双绕组变压器保持一致,即原次边的电压和电流遵循欧姆定律。然而,容量关系方面,自耦变压器的容量并不等于其绕组容量,这是由于原、副边之间存在能量的直接传输。
自耦变压器的工作原理可以理解为,当它作为降压变压器时,输入电压是串联绕组和公共绕组电压之和,而输出电压仅由公共绕组提供。通过这种方式,AT供电系统能够在保持电压稳定的同时,减少电力损失,提高供电效率。
在自耦变压器中,电压和电流的关系可以用以下公式表示:
SECI = SEC + CLV, SECII = SECL + CI
其中,SEC、SECI、SECII分别代表自耦变压器的公共端、升压端和降压端的感应电压,CL和CI是对应的电流。这些关系反映了自耦变压器内部能量的转换和传递。
AT供电系统的优点在于其视在功率的优势。视在功率(SIO)是变压器输入和输出的视在功率,对于自耦变压器,尽管在绕组中的视在功率并不等于实际传递的视在功率,但通过计算可以看出,自耦变压器的视在功率比传统双绕组变压器更大,这意味着在相同的物理尺寸下,AT系统能够传输更多的电能。
具体到AT供电系统的应用,一个典型的配置可能包括220kV主变压器、55kV的AT以及27.5kV的ATII和CTF(正馈线)。这样的设计有助于实现长距离、大容量的电力传输,并有效地控制电气化铁路沿线的电压波动。
AT供电系统是一种高效的电气化铁路供电方案,它利用自耦变压器的特性,降低了线路损耗,增强了系统的稳定性和可靠性。这种技术对于现代高速铁路的发展至关重要,因为它确保了列车在高速运行时的稳定电力供应,同时减少了对周边环境的电磁干扰。