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牽引變電所的功能是將三相的110kV（或220kV）高壓交流電變換為兩個單相的27.5kV的交流電，然后向鐵路上、下行兩個方向的接觸網（額定電壓為25kV）供電，牽引變電所每一側的接觸網都被稱做供電臂。該兩臂的接觸網電壓相位是不同的，一般是用分相絕緣器隔離開來。相鄰變電所間的接觸網電壓一般是同相的[BFQ]，期間除也用分相絕緣器隔離外，還設置了分區亭，通過分區亭斷路器或隔離開關的操作，實行雙邊（或單邊）供電。
牽引變電所外部電源
牽引供電系統一般又由鐵路以外的容量較大的電力系統供電。電力系統有許多種電等級網絡和設備，其中110kV及以上電壓等級的輸電線路，用區域變電所中的變壓器聯絡起來，主要用于輸送強大電力，利用它們向電氣化鐵路的牽引變電所輸送電力，供電牽引用力。為了保證供電的可靠性，由電力系統送到牽引變電所高壓輸電線路無一例外地為雙回線。兩條雙回線互為備用，平時均處于帶電狀態，一旦一條回路發生供電故障，另一條回自動投入，從而保證不間斷供電。
牽引變電所主接線
牽引變電所（包括分區亭、開閉所，AT所等），為了完成接受電能，高壓和分配電能的工作，其電氣接線可分為兩大部分：一次接線（主接線）和二次接線。
主接線是指牽引變電所內一次主設備（即高壓、強電流設備）的聯接方式，也是變電所接受電能、變壓和分配電能的通路。它反映了牽引變電所的基本結構和功能。
二次接線是指牽引變電所內二次設備（即低電壓、弱電流的設備）的聯接方式。其作用是對主接線中的設備工作狀態進行控制，監察、測量以及實現繼電保護與運動化等。二次接線對一次主設備的安全可靠運行起著重要作用。
主接線是根據變電所的容量規模、性能要求、電源條件及配電出線的要求確定的，其基本主接線型式有：單母線分段接線、勞旁路母線的單母線分段接線、雙母線接線、橋式接線、雙T式（即分支式）接線等。
分區亭
分區亭設于兩個牽引變電所的中間，可使相鄰的接觸網供電區段（同一供電臂的上、下行或兩相鄰變電所的兩供電臂）實現并聯或單獨工作。
如果分區廳兩側的某一區段接觸網發生短路故障，可由供電的牽引變電所饋電線斷路器及分區亭斷路器，在繼電保護的作用下自動跳閘，將故障段接觸網切除，而非故障段的接觸網仍照常工作，從而使事故范圍縮小一半。
AT所
牽引網采用AT供電方式時，在鐵路沿線每隔10km左右設置一臺自耦變壓器AT，該設置處所稱做AT所。
開閉所
所謂開閉所，是指不進行電壓變換而用開關設備實現電路開閉的配電所，一般有兩條進線，然后多路饋出向樞紐站場接觸網各分段供電。 進線和出線均經過斷路器，以實現接觸網各分段停、供電靈活運行的目的。又由于斷路器對接觸網短路故障進行保護，從而可以縮小事故停電范圍。
牽引變電所斷路器
斷路器是牽引變電所內非常重要的電氣設備之一，其工作十分繁重，地位非常關鍵（結構很復雜，它依靠本身所具有的強大的滅弧能力，不但可以帶負荷切斷各種電氣設備和牽引網線路，更可與保護裝置配合，快速、可帶地切斷各種短路故障。
牽引變電所變壓器
牽引變電所內的變壓器，根據用途不同，分為主變壓器（牽引變壓器）、動力變壓器、自耦變壓器（AT）、所用變壓器幾種；根據接線方式不同，又有單相變壓器、三相變壓器、三相-二相變壓器等。盡管變壓器的類型、容量、電壓等級千差萬別，但其基本原理都是一樣的，其作用都是變換電壓，傳輸電能，以供給不同的電負荷。
主變壓器是牽引變電所內的核心設備，擔負著將電力系統供給的110kV或220kV的三相電源變換成適合電力機車使用的27.5kV的單相電。由于牽引負荷具有極度不穩定、短路故障多、諧波含量大等特點，運行環境比一般電力負荷惡劣的多， 因此要求牽引變壓器過負荷和抗短路沖擊的能力要強，這也是牽引變壓器區別于一般電力變壓器的特點。
動力變壓器一般是給本所以外的非牽引負荷供電，電壓等級一般為27.5/10kV，容量從幾百至幾千kVA不等。
自耦變壓器（AT）是AT供電的變壓器，自身阻抗很小，一般沿牽引網每10～20km設一臺，用以降低線路阻抗，提高網壓水平及減少通信干擾。
所用變壓器（又稱自用電變壓器）是給本所的二次設備、檢修設備以及日常生活、照明負荷供電的設備，電壓一般為27.5/0.4kV或27.5/0.23kV，容量從幾十至幾百kVA不等。
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