电气化铁路同相供电技术探究

电气化铁路同相供电技术探究

梁辉,韩爱兵

中铁通轨道运营有限公司 浙江温州市325000

摘 要：改革开放政策的不断深入促进我国经济迅速发展，社会生产水平逐年提升，城市化建设进程逐步推进，铁路建设工程作为技术建设的重要组成部分受到国家政府以及民众的高度重视，在这种情况下，为铁路施工运行带来保障的铁路电气化供电技术也同样受到高度关注。目前我国电气化铁路基本采用单相供电系统，研究发现牵引供电系统存在无功、谐波等不良问题，并且资本投入高，使用寿命短，因此急需技术人员进行供电方式优化。本篇文章对电气化铁路同相供电技术进行了深入探究，希望为后期电气化铁路发展提供参考。

关键词：电气化铁路；同相供电技术；

引言

简单来讲同相供电技术是通过线路上相邻变电供电区段接触网电压相位相同，线路上无电分向环节的牵引供电，不含过分相装置，既能解决传统供电模式存在的无功以及谐波问题，又能解决高速列车自动过分相，使现代化电气化铁路建设现了优化创新，也为牵引供电系统的优化提供技术参考。

1同相供电系统结构探析

探究电气化铁路同相供电，首先要明确此供电系统的内部构造，系统结构等。具体来讲:同相供电系统是指同一相电源系统中的任何跨度都使用单相电源，原来的相位不再随之改变，牵引站和分区可以在联系网络中选用分段绝缘器以此替代分相装置。以110kv的三项电力系统来看，经过牵你边边后，可改变为单相27.5kv，此时再将电压供给车辆，这就实现了一次同相供电。整个供电过程中输出的电压相位是相同的，需要注意的是，为了解决电力转化中所出现的谐波或者无功问题需要安装平衡变换装置以平衡相位。上文所举110kv转换为27.5kv的系统，转换时，变电所出线端分别接触接触网、正馈线等，所有的输出电压相位是一样的，这也是受到内部平衡装置的影响。从多次探究中发现，各种供电系统的供电区别体现最明显的就是牵引变电结构，实际应用时AT供电方式优势更大。

2同相供电装置的安装

电气化铁路施工安装同相供电装置需要重视下列三方面内容:首先，同相供电装置包括多个变压、变流器，为确保安装工作能保质保量，定时完成，正式安装前应该先考虑不同供电区域的时间，安装情况和设备结构，给出科学可行的安装方案后与承包商相协调，选定具体选用的变压器、变流器、高压开关柜等重点设备的类型，确保设备合格后入场安装。其次，专业设备购入、运输、储存、安装工作都必须有专人负责，备入场后专业人员检查确定质量合格，符合此次安装标准投入正式安装使用。最后，明确不同铁路段实际施工状态和电路线的布置方式，正式安装之前要结合施工方案明确施工信息，合理安排施工团队，井井有序完成安装施工任务。

3电气化铁路同相供电方案分析

3.1基于无源对称补偿的同相供电方案

谐波、无功都是常见的电力系统供电缺陷，严重影响电力系统正常的电力供应，如果供电系统出现谐波会造成供电线路的附加损耗，而且有可能影响电器设备的正常工作，严重时还会造成谐振，不仅造成电能浪费，还可能导致设备老化，寿命缩短，谐振有可能造成设备烧毁。无功问题则容易导致电力输送能力下降，电压损失增大等等不良问题。因此，解决电力不良问题是目前铁路电气化高度关注的重点问题之一。无源对称补偿技术可以在一定程度上减少由于牵引负荷所引起的系统失衡、无功问题，并且还能实现同相供电。具体是通过并联电抗器和电容器实现此功能的，从理论上来看，同乡供电无论使用何种牵引变压器都可以做到三相和单相供电系统之间的相互变换，从而实现同相供电，但是不同的连接方式最终提供的电能量也有所区别，例如选用不合适的牵引变电方式既提高安装复杂程度，又造成大量资本的投入，最终所提供的总供电量也不尽如人意，因此技术人员不断进行优化选用补偿装置解决牵引变电所造成的各类不良问题。常规的对称补偿会选择安装牵引变压器，最常见的包括VV变压器等，这种变压器虽然也能在一定程度上解决电能不良问题，但需要安装三个可调节的补偿器，投资成本更高，设备比较复杂，术人员不断优化后，提出了特殊接线的方式，选用无源对称补偿，在端口位置实现容量的补偿，既简化结构，又实现了相互联结。

3.2基于有源补偿的同相供电方案

目前各种补偿方式层出不穷，技术人员也提出了新的有源补偿同相供电技术。这种新型补偿方式同样能够高效解决谐波和无功问题，实现电能的高效传输。随着科学技术的不断发展，电子元件类型愈发多样，功能越来越齐全，在这种环境下，技术人员深入研究了各种对称补偿技术，并投入实际应用。有源补偿的同相供电系统受到铁路电气化系统的青睐，具体操作时需要在原有的牵引变电系统中安装变压器和变流器，然后实现电力耦合确保各个接触网内的电压相位均相同。两个供电臂符合相等意味着电流的幅值和功率因数也是相同的，此时所输出的三相电流是对称的，如果出现了供电臂负荷差，此时系统内部变压器可以平衡两者之间的负荷，解决无功功率问题，最终实现供电功率的平衡。这种新型的供电方式既能实现不同供电臂之间电压和相位的平衡，解决无功问题，又简单可行，实际适用度比较高。

3.3组合式同相供电方案

目前投入铁路电气化同向供电系统研究的专业人员经过长期发展已经提出了多种新型补偿方式，为电气化铁路建设提供新的发展方向，目前已提出了组合同相供电。这种供电方式在原有的供电基础上进行了优化改善，安装简单，补偿容量小，经济实用，因此进行深入研究具有重要意义。单相组合供电是通过牵引变压器和高压的适配变压器形成了不等边的变压器，这种供电方式供电容量是不相等的，属于特殊类型的平衡电压，供电系统正常运行时，计算牵引负荷容量可以直接计算变压器与交直交装置容量的和。而单相和三相组合式的同项供电是现有电气化铁路的优化改造，更加符合现代化设计需求，选用了最新的牵引供电系统，不仅在高速铁路应用广泛，在其他方面也有较好的适用性，并且相对传统优化方案组合式供电使用的变压器更少，对空间要求更小，系统效率更高。

3.4双边供电技术

电力系统供电有多种方式，一般我们将牵引变电与电力系统相连接的防止称为外部供电，这种供电方式相对传统供电更具优势，但与电力系统结构以及变电所位置有着直接联系，易受到牵引变电室影响，大致包括环形单回路，环形双回路，放射式等等供电方式。双边供电是一种新型的供电形式，主要是通过分区内的断路器联通了相邻的牵引变电所，相邻的牵引变电所相互连接就形成了双边供电的形式。技术人员不断优化提出了更新的双边供电方案，具体是希望SSK牵引线连接LK，然后再一次SSK+1连接LK+1，然后共同输入电力输送系统，优化供电。

结束语

综上所述，传统电气化铁路供电系统中存在大量不良问题，例如:谐波、无功等等，这些供电不良问题严重影响了电力能源的高效使用，还有可能造成电力资源浪费，本篇文章简单介绍了传统供电方案的局限性，对同相供电技术进行了深入探讨研究，分析了此系统的内部结构、实际安装、供电方案等等内容，提出了新型的双边供电技术，为后续同相供电技术优化进步以及铁路电气化建设提供新的技术发展方向。

参考文献：

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