2014年第21期（总第300期）

NO.21.2014

( CumulativetyNO.300 )

电气化铁路牵引供电系统的研究与分析

马向平

（中国神华神朔铁路分公司河西运输段，陕西 榆林 719311）

摘要：由于电气化铁路不但运输能力大、行驶速度快、工作条件好，而且运营成本低、能源消耗少、自然条件影响小，已经成为了我国铁路运输的主要发展方向。电力机车的大量使用给电力系统的供电负荷带来很大的问题。由于电气化铁路本身具有移动性和波动性，因此对整个电网的接入点造成了一定的影响。文章首先分析了电气化铁路负荷的特点，然后对电气化铁路对电网产生的影响进行了剖析，并就此提出了几点可行性的解决措施。

关键词：电气化铁路；牵引；负荷；供电系统；接触网；供电电压

中图分类号：TM714　　　　　文献标识码：A　　　　　文章编号：1009-2374（2014）21-0112-03DOI:10.13535/http://ki.11-4406/n.2014.21.055

世界上第一条电气化铁路是由西门子和哈尔斯克公司于1879年在德国柏林世界贸易博览会上展出的，虽然很小，但却是电气化铁路的先驱。世界上第一条运行的高速铁路于1964年诞生于日本。由于高速铁路不仅综合能效高，而且运输量大、乘车环境舒适，因此受到全球很多国家的重视，高速铁路已经成为了铁路运输的主要方向之一。继日本之后，法国的TGV高速铁路和德国的ICE高速铁路业相继建成并投入运营。随着大量电气化机车投入使用，其对电网稳定运行的影响逐渐受到铁道部门和电力部门的关注。随着人们生活质量的提高，人们对于供电的要求也相应提高。然而电力机车在运行中产生的谐波和负序对电力系统的稳定性产生了很大的影响。因此研究电气化铁路牵引负荷产生的谐波和负序对电力系统的影响，并提出相应的解决措施是一项十分有意义的工作。

电模块使用。因此高速铁路的运行速度受接触网的电力负荷的影响很大，对铁路运行的稳定性有一定的威胁。为了提高接触网的可靠性，在设计的时候要满足电力机车弓网耦合条件，尽量减少运行中接触网和弓网之间的机械振动和冲击。

接触网是连接变电站和电力机车的枢纽，主要有接触悬挂部分、支持装置部分、定位装置部分以及支柱和基础部分。其中接触悬挂部分主要由接触线、选调机构组成；支持装置部分是一种连接装置，支撑部分通常会被设计成接触悬挂和支柱的形式，主要有横跨类结构和腕臂支持两类；定位装置部分保证了接触线的稳定和弓网良好的耦合，其一般情况下位于接触线和滑板有效接触的地方，定位的零部件有定位管、定位器、连接件等等；支柱和基础部分主要起承受载荷的作用，载荷一般来自自然界的风、冰以及系统自身的接触悬挂装置、支持装置以及附加导线等等，与此同时还可以对附加导线和接触悬挂部分起到固定的作用。

1　电气化铁路和供电方式

当前世界上的高速铁路的供电牵引系统主要由两个部分组成，即变电站和接触网。变电站和接触网需要协调运作才能确保电气化铁路牵引供电系统的变电、配电和送电的工作。变电站作为牵引供电系统的一个核心部分，主要的工作任务是将国家电网输入的三相高压转化为与电力机车输入端相相吻合的电能。除此之外，变电站还要将转换之后的电能输入到接触网中，从而电力机车供电模块就可以随意调用。虽然变电站的职责简单明了，但是其包含了多种电器元件，包括变压器、接地开关、隔离开关、电压互感器、断路器、电流互感器等。

接触网作为连接牵引变电机构和电力机车供电系统的枢纽，能够使经变电站转换之后的电能被电力机车供- 112 -

2　供电电压

当前我国电气化铁路牵引系统采用的是单相50Hz交流制，为牵引变电站的供电电压为110kV或220kV。电压经过牵引变电站变压器降压之后的将输入到铁路上方的接触网中，从而为电力机车提供能源。经变电系统之后，电力机车的母线额定电压为25kV，因此与之相关的动力机车和基础网的额定电压也为25kV。我国外部电源使用最多的还是110kV，然而待哈尔滨到大连的高速铁路建成之后，220kV外部供电电压逐渐在我国出现。

3　接触网

接触网实际上就是一个供电网络，服务对象是动力

机车。动力机车通过介质受电弓能够与电网接触，从而获得所需要的能源。在电气化铁路牵引供电系统中，接触网的应用形式多变，一般有直接供电方式以及允许回流的直接供电模式等等。以前我国的电气化铁路牵引系统主要使用的是溪流变压器供电方式，然而随着应用实践的增加，发现其达能的损耗非常大，因而当前的主要供电方式已经转化为了自耦变压器供电方式。

引出的线接到电力系统的两相，另一条变压器的原边绕组一端引出线接到电力系统的另一相。这种接线方式的优点有：一是只要两臂负荷大小和功率因数相等，电力系统的三相负荷是对称的；二是方便供应变电所内和地区的三相用电；三是变压器容量的利用率高；四是能够实行双边供电。缺点有：一是接线很复杂，所涉及的设备很多，占地面积大，工程造价高；二是系统的维护和检修工作复杂，费用高；三是对牵引变电所绝缘器的绝缘性要求很高；四是可能会引起电力系统的零序电流保< …… 此处隐藏：3028字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……