高速铁路牵引供电技术

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1、高速铁路牵引供电技术1.高速铁路的特点2.牵引网供电方式的比较3.外部电源对供电方式的影响4.牵引变压器选型及容量5.无功补偿及滤波装置6.牵引供电所设计7.设备选型原则8.综合调度系统1.高速铁路的特点1）线路特点正线数目：双线全封闭客运专线；最大坡度：12‰；到发线有效长度：650m；最小曲线半径：一般7000m，困难5500m；线间距：5.0m；设计速度：列车运行速度在200～350km/h之间，线路平纵断面和基础设施满足350km/h的条件；牵引种类：电力；列车类型：大功率流线型交--直--交动车组；1.高速铁

2、路的特点列车运行控制方式：自动控制；行车指挥方式：综合调度集中；运输组织模式：不同速度等级的高速列车共线运行闭塞方式：车载信号ATC自动闭塞；列车追踪间隔时分：高速列车：3min设计，近期4min使用，设备综合维修天窗：6h。1.高速铁路的特点2）牵引负荷特点列车运行最高速度(km/h)：350km/h列车传动方式:大功率交-直-交动车组列车功率:≥16MW;可以近似为1MW/节负荷电流（A）：单车平均电流为770A左右列车平均带电概率：96%列车单位能耗（kWh/104tkm）：列车平均单位能耗为711左右电制动方

3、式：再生制动功率因数：0.97谐波含量：单次谐波含量低，但频谱较宽追踪运行间隔（min）：3min设计，近期4min2.牵引网供电方式的比较牵引网供电方式有：1）直接供电方式（含带回流线、加强线）2）BT供电方式3）AT供电方式4）CC（同轴电力电缆）供电方式对于高速电气化工程，BT和CC供电方式均存在致命的弱点，是不能予以考虑的供电方式。2.牵引网供电方式的比较2)直接供电方式①在1×25kV系统中，变电设施较为简单，接触网在一般情况下（重负荷除外）也比较简单，但在接触网使用加强导线的情况下，牵引网结构已与AT供电方

4、式相当；②牵引变电所的间距较小，这大大增加了电分相数量，不利于列车的高速运行，外部电源的工程数量和投资较大；③在牵引网的电压损失和电能损失方面较AT供电方式为大；2.牵引网供电方式的比较④牵引网回路是不平衡回路，防干扰性能差，加设回流线后的防干扰效果一般，并需增加防干扰费用；⑤适用于防干扰问题不突出和外部电源投资相对较小的区段及运输繁忙干线、重载和高速线；⑥供电回路结构简单，运行可靠，造价低；⑦要对绝缘子闪络采取保护措施。2.牵引网供电方式的比较3)供电方式选择在AT和直接两种供电方式中，高速铁路供电系统电源取自公共电

5、网的国家，牵引网均采用AT供电方式，电压较直供方式提高一倍，供电臂长度增加一倍，同时满足大功率负荷的需求。牵引网采用直接供电方式只有德国采用，因为德国采用独立自用电源系统，全线接触网可实现纵向并联方式运行，没有电分相，不存在通过电分相对列车速度的影响问题。根据我国国情，应首先选用AT供电方式。3.供电方式对外部电源的要求1）外部电源电压应为220kV京沪高速铁路是繁忙干线和重负荷线路，从高速电铁牵引负荷的需用功率与电力系统相应电压等级所适应的输送功率应相匹配的角度来看，牵引变电所的外部电源电压等级应是220kV。牵引变

6、电所的外部电源是线路的基础设施之一，只有采用220kV电源电压供电才能满足最高时速为350km/h的高速列车稳定正常运行的需要。3.供电方式对外部电源的要求2）采用单相牵引变压器对外部电源的要求采用单相牵引变压器的负序功率等于牵引负荷功率。电力系统公共连接点处的电压不平衡度应满足国家标准（GB/T15543-95）的要求，电压不平衡度εU的最大限值是连接点处三相短路容量的4%。牵引变电所的最大单相功率一般不超过120MVA，因此电力系统在正常的最小运行方式下，公共连接点处的三相短路容量应大于3000MVA，220kV电

7、网的三相短路容量通常在3000MVA以上时，在公共连接点处引起的电压不平衡度和谐波电压畸变率可以满足国家标准要求。4.牵引变压器选型及容量1)牵引变压器接线种类牵引变压器接线型式有单相牵引变压器、V/V接线牵引变压器、平衡型牵引变压器和三相Y/牵引变压器2)牵引变压器接线特点单相牵引变压器：容量利用率高，牵引变压器的安装容量小，负荷平稳，电能损耗小，运营费用低，结构简单，可靠性高，设备数量少，运营维护方便和工程投资低，减少接触网电分相数量和有利于电力机车再生能量的利用等优点，但对电力系统的负序影响大。4.牵引变压器选

8、型及容量平衡型牵引变压器：两臂牵引负荷相等的前提下，平衡型牵引变压器的原边三相是对称的，它的过载能力强，容量利用率较高。可改善牵引变电所发生三相不平衡的概率和减少对电力系统的负序影响，但是其结构复杂，特别是高速列车采用再生制动方式，可能造成牵引变压器的平衡效果的严重恶化。4.牵引变压器选型及容量V接线牵引变压器：两臂牵引负荷相等的