高速铁路电力牵引供电系统分析与研究

高速铁路电力牵引供电系统分析与研究

高速铁路电力牵引供电系统分析与研究
摘要：如今高速铁路飞速发展，在高铁动车组列车大幅投入运营的同时，对高铁安全可靠性也提出了更高要求。在高铁运行各技术系统中，牵引供电系统尤其重要，因牵引供电系统直接关系高铁的可靠运行。本文借鉴了日本、法国模式, 提出一种取电于公用电网同时又相对独立的牵引供电系统。该系统能彻底解决电能质量问题, 并能够完全取消电分相。文中提出了最小补偿容量的同相供电方案, 研究三相接入电力系统平衡接线变压器, 不仅便于今后同相改造, 同时也能与单相变电所实现同相供电。本文在对国内外正使用的AT供电模式借鉴和分析基础之上, 提出建立我国新供电系统。

关键词：高速铁路；牵引供电系统；同相供电；分析研究
一、关于牵引供电系统

1．牵引供电系统能量来源

我国电气化铁路取电于国家公用电网，外部电源是高速列车所需能量来源，它在牵引变压器作用下实现了将电力系统能量转变成牵引供电能量。一般普通铁气化路，牵引变压器工作电压为110KV，但高速铁路牵引变电所需要外部电源电压为220KV，目的是使高速铁路在供电电能提供上有安全可靠外电网保障。

2．牵引供电系统核心

对于整个牵引供电系统来说，牵引变电所作用如同人的心脏。牵引变电所把电力系统传送来的电能，根据对电压和电流不同要求，转变为适用于电力牵引的电能，再分别馈送到铁路轨道上空架设的接触网上，列车通过受电弓取电而产生牵引动力。在一条电气化铁路沿线上有多个牵引变电所，它们之间距离大约为40Km到50Km，并且每个牵引供电所设置二台牵引变压器，采用双电源供电，提高了供电可靠性。牵引变电所中，最主要设备当属牵引变压器，因牵引供电需要，牵引变压器与一般变压器有较大差别，采用接线方式有三相Yd11接线、单相V/V接线、三相-两相斯科特接线等。牵引变压器将电力系统高电压降低至适合列车运行的电压等级，还起着将三相电转换为单相电功能。牵引变电所除了牵引变压器之外，还包括与牵引变压器配套的其它设备，如高压断路器、隔离开关、电压电流互感器、高低压开关柜、全封闭组合电器、电容补偿装置等。

二、电气化铁路电能质量问题。

由于牵引供电系统结构特殊性和负荷在时间、空间上分布随机性，造成了电力系统三相严重不平衡。电气化铁路普遍存在着电能质量问题，因而受到电力系统限制。电气化铁路影响电力系统主要电能质量指标有：谐波电流、功率因数、负序电流。高速铁路动车组采用大功率交直交牵引传动系统，性能良好，功率

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