电气化铁路牵引供电系统研究现状及关键性技术.pdf

电气化铁路牵引供电系统研究现状及关

键性技术

摘要：随着我国经济发展的加快，铁路电气化牵引的作用越来越重要，电气

化铁路牵引需要供电系统来驱动。电力化技术和电气化铁路技术发展速度不断加

快，但电气化铁路牵引供电系统中仍然还有许多问题需要进行进一步的研究。分

析研究电气化铁路牵引供电系统，加强电气化铁路牵引供电系统将对未来供电系

统的发展大有裨益。本文针对电气化铁路牵引供电系统的研究现状进行分析，探

讨了在供申系统运行过程当中所存在的相关问题，并针对其关键技术进行具体阐

述，希望能够为相关工作人员起到一些参考和借鉴。

关键词：电气化；铁路牵引；供电系统

引言：近年来，人们越来越关注铁路的发展。随着二十世纪末和二十一世纪

初的第一次铁路电气化技术的成功研发，开启了铁路发展的新纪元。我国电气化

铁路近年来飞速发展，随着牵引负荷的不断增多，是其在整个电力系统负荷中的

比重也不断加大。因此，它对电力系统的影响也更明显。电气化铁路牵引车需要

具有一个非常大的供电系统，而由于供电系统中所存在的电容效应、短路不对称、

重载耗散等现象，在一定程度上也阻碍了电气化铁路牵引的发展。通过分析这些

现象产生的原因及产生的相应危害，找出解决措施，最终确保电气化铁路牵引供

电系统的正常运行，以免造成发生不必要的损失。

1、电气化铁路牵引供电系统的问题

(1)电子流动方向

第一，电流的负序通过牵引电路变换接入供电网络，未知隐藏因素多，负序

电流容易引起变压器温度过高。第二，随着海拔高度的增加，变压器的负载容量

会发生变化，从而降低网络电能的质量。第三，供电系统电缆中也存有相关问题

需要首先考虑。

(2)无功率问题

随着科技的发展，电气化铁路车的普及程度不断提高，电气化铁路车辆的工

作每天都在增加。另外，还有机器老化等不可调整的因素，电网消耗大量无用电

力，但仍有漏洞。这是一个值得相关研究人员思考的问题。基于对当前供电方案

和新时代电气化发展的详细分析，提出不使用牵引变压器的新型共模供电系统的

标准化目标，高科技电路的发展是时代发展的必然趋势，也是我们国家的重中之

重。

2.通用解决方案

(1)改变供电思路的顺序

电路系统超载极大地影响着我国新时期电气化铁路的发展。针对这一问题，

提出了一种新的电气化铁路牵引供电系统供电技术。在供电部分采用完全相序轮

换，合理调整车辆运行，在一定程度上减少注入电力系统的负序电流。但在实际

电动列车中，由于各区间的牵引负荷达不到相同的电流和功率因数，甚至出现单

臂供电现象，采用相序轮换的供电方案只能缓解而不能从根本上解决。牵引供电

系统负序电流故障排除。

(2)支持功能的扩展

将能源反馈引入现有电力技术，为新能源塑造可循环性环境，如增加电容器

的容量，降低电气化铁路车辆负荷以补偿车辆负荷产生的无功功率，从而引起电

网利用率的良性变化。使其电气化铁路牵引供电系统更方便、更经济、更可控，

并且更不容易出现运行不稳定的情况。尽管这项技术并不完善，但其具有很好的

发展前景。

3关键技术

（1）注意机械负荷

在电气化铁路上，每种车辆都有不同的有效载荷能力。其中，车辆负载的不

规则变化是一个主要缺点。因此，在开发维修过程中，重要的是要注意电气化铁

路车辆的负载能力。

（2）机器控制技术的变化

通过共模电源系统馈电是电气化铁路牵引供电研究的目标，但在实现这个目

标的过程中，还存在许多函待解决的问题。第一，电气分相环节需要改进，逆变

器的接线方式是改进关键。为了实现发展电气化铁路牵引供电系统的目标，则必

须要解决这个问题。环流过大会造成逆变器之间的短路,并且使得电压电流的波

形发生畸变,是电能质量下降,严重时会损环控制设备导致电力系统崩溃。通过主

从控制方法，分布式控制方法，无连接控制方法，均可实现逆变器并联连接。从

而使整个系统的稳定度和控制精度较好，动态性能良好。

（3）寻找突破口

移相变压器尚未在较新的共模电源的输入端实现，低开关频率也使调制变得

困难并产生许多负面影响。这个问题的影响是增加并联变压器初级侧的低频纹波，

现在需要解决的关键问题是尽快摆脱变压器一次侧电流的低频纹波，以达到最

佳效果。随着行业的快速发展和竞争的日益激烈，对于网络建设的要求也与日俱

增，蜂窝通信基站的数量也会增加。在工程施工及设备维修、维护与故障分析与

解决方案、无线数据传输、系统硬件