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1、高速鐵路同相供電西南交通大學電氣工程學院高速鐵路負荷特性（一）牽引負荷大，可靠性要求高客運專線列車速度高，高峰時段密度大?？諝庾枇﹄S速度呈幾何級數(shù)增長，列車牽引力主要克服空氣阻力運行，牽引負荷很大。350km/h速度時，列車運行所需功率最高達到24000kW?？瓦\專線速度快，運輸能力大，將成為旅客運輸?shù)闹饕煌üぞ摺Ｔ趪窠?jīng)濟和社會生活中，具有十分重要的作用。高速鐵路運輸必須確保安全、可靠、正點。（二）列車負載率高，受電時間長列車在運行中，主要克服輪軌磨擦阻力、線路坡道阻力和空氣阻力前進。輪軌磨擦阻力、線路坡道阻力與速度關系不大
2、，而空氣阻力隨速度呈幾何級數(shù)增長。高速時，空氣阻力成為列車運行的主要阻力，列車需要持續(xù)從接觸網(wǎng)取得電能。所以，高速列車負載率高，受電時間長。（三）短時集中負荷特征明顯客運專線具有顯著的時段特征。在早、晚時段和節(jié)假日的高峰客流期，根據(jù)客流量需要，可能組織大編組、高密度運輸，甚至在短時形成緊密追蹤，牽引負荷集中特征明顯。牽引供電系統(tǒng)應具有應對各種集中負荷供電的能力和條件。（四）越區(qū)供電能力要求高由于旅客運輸能力和準點的需要，牽引供電系統(tǒng)應具有應對各種各樣條件下的供電能力。在出現(xiàn)某一牽引變電所解列，退出供電的情況下，往往采用由兩相鄰牽
3、引變電所越區(qū)進行供電。為了盡量減少越區(qū)供電對運輸能力和準點的影響，應避免過多的限制列車數(shù)量或降低列車速度，這樣會相應加大兩相鄰牽引變電所的供電負荷。（五）國外普遍采用高電壓、大容量電源供電日本、法國等國家高速鐵路建設起步較早，積累了比較豐富的經(jīng)驗。目前，國外高速鐵路考慮到牽引負荷大，可靠性要求高，絕大多數(shù)都采用220kV或以上的電壓供電，個別采用132kV或154kV時，都要求有較大的系統(tǒng)短路容量。日本高速鐵路建設最早，在電源問題上曾走過彎路。東海道新干線1964年建設時，限于當時電網(wǎng)的條件，采用了77kV電源供電。上世紀80年
4、代，旅客運輸量急增，供電能力嚴重不滿足需要，只得對電源系統(tǒng)進行了改造，改用275kV電源供電，適應了旅客運輸?shù)男枰熊囁俣纫蔡岣叩搅?70km/h，最高300km/h。我國客運專線建設剛開始起步，尚沒有成熟的經(jīng)驗和標準。國外的經(jīng)驗值得我們研究和參考。世界主要高速鐵路國家電鐵供電電源電壓等級一覽表國名序號鐵路名稱最高速度（km/h）供電方式供電電壓（kV）附 注日本1東海道新干線300AT275個別牽引站154kV2山陽新干線300AT275個別牽引站154kV3北陸新干線300AT2754東北新干線260AT275個別牽引站1
5、54kV5上越新干線275AT275法國1巴黎－里昂300AT2251個牽引站400kV2巴黎－圖爾300AT2251個牽引站400kV3巴黎－加萊300AT2251個牽引站400kV4里昂－瓦朗斯300AT2255瓦朗斯－馬賽350AT2256巴黎－斯特拉斯堡350AT2251個牽引站400kV西班牙1馬德里－塞維利亞250直供2203個牽引站132kV，但短路容量不小于2000MVA2馬德里－巴塞羅拉350AT4003個牽引站220kV德國德國高速鐵路最高速度330km/h，采用鐵路自建電網(wǎng)供電。電鐵供電制式為15kV、16
6、2/3Hz，采用獨特的同相供電方式，牽引站間距約為普通不同相供電方式的1/3，牽引變壓器容量一般為2×15MVA。牽引站外部電源采用110kV，系統(tǒng)短路容量不小于1000MVA。電力牽引是實現(xiàn)鐵路貨運重載和客運高速的必由之路，高速與重載鐵路的發(fā)展,使原有的電氣化鐵路供電系統(tǒng)面臨一系列的改造。目前我國牽引供電系統(tǒng)主要采用異相(兩相)供電方式,為求得相對平衡必然要進行換相,即在牽引供電系統(tǒng)中設置分相絕緣器環(huán)節(jié),電力機車受電弓如何平穩(wěn)地通過電分相環(huán)節(jié),采用自動過電分相裝置是解決問題的方法之一,但由于裝置工作電壓高、轉換動作頻繁,可靠性
7、方面還需進一步完善，這對實現(xiàn)貨運重載和客運高速將產(chǎn)生極大制約作用。分相環(huán)節(jié)成為制約列車運行速度的主要障礙。自動過分相技術研究兩相供電方式直接供電方式兩相供電方式AT供電方式車載自動過分相地面自動過分相技術當機車從A相電源駛入位置傳感器1CG范圍，經(jīng)軌道電路1CG動作，啟動、控制真空斷路器1ZK閉合，接觸網(wǎng)的A相電源被輸入到轉換區(qū)給機車供電；當機車駛入中性段轉換區(qū)的位置傳感器2CG范圍，啟動控制真空斷路器1ZK開斷，控制2ZK真空斷路器跟隨閉合，完成轉換區(qū)的供電電源由A相，自動轉換成B相電源，實現(xiàn)了接觸網(wǎng)中性段轉換區(qū)，不同供電電源
8、的相位自動轉換與連續(xù)供電。機車在電分相區(qū)運行時，機車乘務員不用進行任何地操作。機車繼續(xù)行駛前進到達3CG位置傳感器，操作執(zhí)行子系統(tǒng)將真空斷路器2ZK斷開，轉換區(qū)失去供電電源，恢復為無電區(qū)。運行機車始終在機車斷路器閉合狀況下，實現(xiàn)了帶電、帶負荷、免操作自動通過電分
