牽引供電系統(tǒng)外部電源與供電方式

電氣化鐵道牽引供電系統(tǒng)

一、電氣化鐵道概述二、牽引供電系統(tǒng)對(duì)外部電源的要求三、牽引供電系統(tǒng)供電方式一、電氣化鐵道概述軌道交通電力牽引是利用電能作為牽引動(dòng)力，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)鐵路列車、電動(dòng)車組和城市軌道電動(dòng)車輛等載運(yùn)工具運(yùn)行的一種運(yùn)輸形式。軌道交通（電力）牽引供變電系統(tǒng)主要包括電氣化鐵道交流牽引供電系統(tǒng)和城軌交通（地鐵與輕軌等）直流牽引供電系統(tǒng)兩大部分。取決于機(jī)車的供電制式。1、軌道交通的供電制式一、電氣化鐵道概述1900年～1915年低壓直流制500～750V直流串激電動(dòng)機(jī)1915年~1930年低頻單相交流制162/3Hz或25Hz11kV或15kV整流子電動(dòng)機(jī)直流制

1.2kV或1.5kV

直流串激電動(dòng)機(jī)三相交流制

3.6kV三相異步電動(dòng)機(jī)

供電制式發(fā)展一、電氣化鐵道概述1930～1950年

低頻單相交流制直流制1.5kV直流制3kV1932年匈牙利布達(dá)佩斯—黑基也什霍洛姆鐵路工頻單相交流制16kV1950年法國(guó)?？怂?累.班—里亞羅什休爾伏龍區(qū)段工頻單相交流制25kV

供電制式發(fā)展一、電氣化鐵道概述1954年日本仙山—松島間工頻單相交流制20kV1955年前蘇聯(lián)奧熱烈利耶—巴維列茲工頻單相交流制20kV從此以后,工頻單相交流制在俄羅斯、法國(guó)、日本、印度、南斯拉夫、保加利亞等國(guó)家得到了廣泛采用。

供電制式發(fā)展一、電氣化鐵道概述

供電制式采用國(guó)家25kV工頻單相交流制（日本舊20kV）俄羅斯、中國(guó)、日本、印度、英國(guó)、南斯拉夫、羅馬尼亞、保加利亞、匈牙利、芬蘭、烏克蘭、土耳其、澳大利亞、葡萄牙、巴基斯坦、南非、剛果3kV直流俄羅斯、南非、意大利、波蘭、捷克、西班牙、巴西、斯洛伐克、比利時(shí)、智利當(dāng)前干線鐵路主要供電制式一、電氣化鐵道概述

當(dāng)前干線鐵路主要供電制式供電制式采用國(guó)家11kV，15kV低頻單相交流制162/3Hz德國(guó)、瑞士、瑞典、奧地利、挪威低壓直流制和25Hz單相交流制在干線鐵路已逐漸淘汰，前者被廣泛用于城市軌道交通和城市無軌電車。1972年日本山陽(yáng)新干線引入2×25kV自耦變壓器（AT）供電方式，在世界許多國(guó)家的長(zhǎng)距離繁忙干線上得到了推廣使用。一、電氣化鐵道概述一、電氣化鐵道概述380/220V電源車站與區(qū)間機(jī)電設(shè)備照明負(fù)荷通信信號(hào)電力系統(tǒng)牽引變電所降壓變壓器整流機(jī)組牽引網(wǎng)電動(dòng)車組直流負(fù)荷直流電力牽引供變電系統(tǒng)（1）直流制：最初采用直流電力力牽引制的出發(fā)點(diǎn)點(diǎn)有以下幾方面：：（1）直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)機(jī)械性能好、調(diào)速速方便。電動(dòng)車輛應(yīng)用直流流牽引電機(jī)調(diào)速方方便且易于實(shí)現(xiàn)，，借助傳統(tǒng)的電阻阻調(diào)節(jié)控制，改變變牽引電機(jī)端壓或或調(diào)節(jié)勵(lì)磁即可調(diào)調(diào)節(jié)速度；（2）利用直流電向直流電機(jī)供電可以極大地簡(jiǎn)簡(jiǎn)化機(jī)車設(shè)備；（3）直流供電相對(duì)交交流供電的牽引網(wǎng)網(wǎng)電壓損失和功率率損失要小得多，，有利于保持網(wǎng)壓壓穩(wěn)定，確保列車車頻繁啟動(dòng)下的電電壓質(zhì)量，從而有有利于保證列車的的運(yùn)行速度。一、電氣化鐵道概概述直流電力牽引制的的缺點(diǎn)：（1）受直流牽引電動(dòng)機(jī)機(jī)額定電壓的限制制，直流制供電電壓較低，通常只有1500V；（2）供電電壓較低，要要保證電力機(jī)車足足夠的功率，供電電電流就比較大，，線路損耗也大，，送電距離較短，一般不超過20~30km，變電所的數(shù)目相相對(duì)增加；又由于電流較大，，需要導(dǎo)線的截面面大，金屬消耗增增加；（3）三相整流裝置，會(huì)會(huì)產(chǎn)生較大的諧波。（4）雜散電流對(duì)沿線地地下金屬設(shè)施的腐蝕比較嚴(yán)重。一、電氣化鐵道概概述一、電氣化鐵道概概述1950年法國(guó)在?？怂?累.班—里亞羅什休爾伏龍龍區(qū)段試建的25kV工頻單相交流電氣氣化鐵路成功，25kV工頻單相交流制在在世界廣泛推廣，，我國(guó)電氣化鐵路路全部采用25kV工頻單相交流制。單相工頻交流電力牽引供變電系統(tǒng)一、電氣化鐵道概概述電力系統(tǒng)牽引變電所降壓變壓器牽引網(wǎng)電力機(jī)車交流單相負(fù)荷一、電氣化鐵道概概述單相工頻交流制的的牽引供電系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要在變電所所設(shè)置整流和變頻頻設(shè)備；（2）牽引供電電壓增高高，既可保證大功率率機(jī)車的供電，提提高機(jī)車的牽引定定數(shù)和運(yùn)行速度，，又可使變電所之之間的距離延長(zhǎng)，，導(dǎo)線截面減少，，建設(shè)投資和運(yùn)營(yíng)營(yíng)費(fèi)用顯著降低；；（3）地中電流對(duì)地下金屬的腐蝕作用小小，一般可不設(shè)專門門防護(hù)裝置。許多西歐國(guó)家如奧地利利、挪威、瑞典和和德國(guó)等都采用這這種電流制。低頻單相交流電力牽引引供變電系統(tǒng)有兩種構(gòu)成形式：：一種是早期歐洲洲部分國(guó)家所采用用的電氣化鐵路專專用低頻電力系統(tǒng)統(tǒng)，建立完全獨(dú)立立的電力牽引專用用的低頻供電系統(tǒng)統(tǒng)，由發(fā)電廠發(fā)出出單相低頻電流，，經(jīng)高壓輸電線輸輸送到牽引變電所所，在牽引變電所所降壓饋送到牽引引網(wǎng)。一、電氣化鐵道概概述單相低頻交流電力牽引供變電系統(tǒng)另一種低頻單相交流電力力牽引供變電系統(tǒng)統(tǒng)，由三相工頻交流流電力系統(tǒng)獲得電電能，經(jīng)牽引變電電所降壓變頻后，再經(jīng)過升壓變壓器器將電壓升至15kV后饋送至牽引網(wǎng)。。一、電氣化鐵道概概述一、電氣化鐵道概概述低頻單相交流制牽牽引系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：（1）電力機(jī)車或動(dòng)車組組采用牽引特性良良好的單相整流子子牽引電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)動(dòng)；（2）整流子牽引電動(dòng)動(dòng)機(jī)換向困難，在低頻（162/3Hz）情況下，換向條條件較工頻（50～60Hz）時(shí)更為有利；低頻單相交流制牽牽引系統(tǒng)的缺點(diǎn)：（1）單相整流子牽引引電動(dòng)機(jī)設(shè)備復(fù)雜；（2）牽引變電所需要要變頻裝置，結(jié)構(gòu)構(gòu)復(fù)雜。在20世紀(jì)中期以前電力力電子和傳動(dòng)控制制技術(shù)尚不發(fā)達(dá)，，這種技術(shù)選擇在在當(dāng)時(shí)應(yīng)屬可取的的。牽引供電系統(tǒng)直接接入高壓系統(tǒng)統(tǒng)電氣化鐵道牽引供電系統(tǒng)統(tǒng)接入110kV電網(wǎng)，隨著鐵路客運(yùn)高速和貨貨運(yùn)重載的不斷發(fā)發(fā)展，高速鐵路均擬直接接入220kV電網(wǎng)。單相負(fù)載牽引負(fù)載是接入三三相電力系統(tǒng)的單單相負(fù)載，相對(duì)三相電力系系統(tǒng)而言，牽引負(fù)負(fù)荷具有不對(duì)稱性性，將在電力系統(tǒng)中造造成三相不平衡。2、牽引供電系統(tǒng)負(fù)負(fù)荷的特殊性一、電氣化鐵道概概述負(fù)載波動(dòng)頻繁，負(fù)荷大小不均衡列車的負(fù)荷大小，，主要與列車牽引引重量、運(yùn)行速度度、線路坡度等因因素有關(guān)。鐵路線線路條件千差萬別，線路坡度隨時(shí)變化，列車速速度隨時(shí)變化；列列車按信號(hào)運(yùn)行，鐵路運(yùn)輸狀態(tài)隨隨時(shí)發(fā)生變化，供供電臂內(nèi)列車數(shù)量疏密不等；有時(shí)負(fù)載較較重，在節(jié)假日、、鐵路故障后恢復(fù)復(fù)行車等情況下，，會(huì)出現(xiàn)列車緊密密追蹤情況，在軍軍運(yùn)、煤電油運(yùn)、、農(nóng)運(yùn)等特殊運(yùn)輸輸期間，也會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)列車緊密追蹤情情況。此時(shí)，牽引引變電所會(huì)出現(xiàn)負(fù)負(fù)荷高峰值。一、電氣化鐵道概概述功率因數(shù)取決于機(jī)機(jī)車類型交-直（AC/DC整流）電力機(jī)車功率因因數(shù)低、諧波含量大；交-直-交動(dòng)車組，功率因數(shù)數(shù)在0.95以上，諧波含量低低。高速鐵路列車負(fù)載載率高，受電時(shí)間間長(zhǎng)，運(yùn)行密度大大，單相負(fù)載的沖沖擊性更大空氣阻力隨速度呈呈幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)。。高速時(shí)，空氣阻阻力成為列車運(yùn)行行的主要阻力，持持續(xù)從接觸網(wǎng)取得得電能；高速列車車單車電流可達(dá)600～1000A，而普速列車電流一一般不大于300A；高速列車追蹤間間隔一般為3～4分鐘。一、電氣化鐵道概概述交直型電力機(jī)車電力機(jī)車從接觸網(wǎng)取得25kV工頻單相交流電，，經(jīng)車載變壓器降降壓為1500V，整流后向牽引電電動(dòng)機(jī)供電。交直直型電力機(jī)車采用用半控橋式整流，，通過晶閘管控制制導(dǎo)通角來控制機(jī)機(jī)車出力，整流過程中會(huì)產(chǎn)生諧波波，功率因數(shù)較低低。（1）電力機(jī)車的電氣特性一、電氣化鐵道概概述交直交型電力機(jī)車（（動(dòng)車組）交直交機(jī)車采用四象象限整流，通過GTO或IGBT控制導(dǎo)通和關(guān)斷角角來控制機(jī)車的出出力，可分別控制制導(dǎo)通和關(guān)斷機(jī)車車主變壓器的若干干個(gè)低壓繞組的整整流，使電流波形形逼近正弦波，且且電流與電壓的相相位基本同步。交交直交型電力機(jī)車車的諧波含量很小小、功率因數(shù)高。。一、電氣化鐵道概概述二、牽引供電系統(tǒng)對(duì)外部電電源的要求電氣化鐵道的外部部電源——電力系統(tǒng)（公用電電網(wǎng)）中小型電廠電氣化鐵路牽引供供電系統(tǒng)二、牽引供電系統(tǒng)對(duì)對(duì)外部電源的要求電力系統(tǒng)優(yōu)質(zhì)的供供、用電應(yīng)具有以以下特征：(1)供電電壓具有穩(wěn)定定的標(biāo)稱頻率、幅幅值和波形；(2)保持三相電壓和電電流的平衡，保證證電網(wǎng)最大傳輸效效率；(3)持續(xù)穩(wěn)定和充足的的電能供應(yīng)；(4)低廉的電價(jià)；(5)對(duì)環(huán)境的不良影響響較小。二、牽引供電系統(tǒng)對(duì)對(duì)外部電源的要求GB/T12325-2008電能質(zhì)量供電電電壓偏差GB/T15945-2008電能質(zhì)量電力系系統(tǒng)頻率偏差GB/T15543-2008電能質(zhì)量三相電電壓不平衡度GB/T12326-2008電能質(zhì)量電壓波波動(dòng)和閃變GB/T14549-1993電能質(zhì)量公用電電網(wǎng)諧波電能質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)二、牽引供電系統(tǒng)對(duì)對(duì)外部電源的要求牽引變電所牽引供電系統(tǒng)牽引網(wǎng)單相工頻交流25kV饋線回流線接觸網(wǎng)鋼軌牽引變壓器220kV或110kV發(fā)電機(jī)升壓變壓器高壓輸電線路降壓變壓器用電設(shè)備降壓變壓器三相工頻交流二、牽引供電系統(tǒng)對(duì)對(duì)外部電源的要求電能質(zhì)量公共連接點(diǎn)（PCC）或供用電協(xié)議規(guī)定的的電能計(jì)量點(diǎn)牽引供電系統(tǒng)牽引網(wǎng)牽引變電所牽引變電所饋線回流線接觸網(wǎng)鋼軌電力系統(tǒng)牽引供電系統(tǒng)與其其電源，即三相電電力系統(tǒng)（公用電電網(wǎng)）之間通過PCC點(diǎn)的電能質(zhì)量相互互約束。25kV二、牽引供電系統(tǒng)對(duì)對(duì)外部電源的要求電能質(zhì)量供電電壓偏差GB12325-2008實(shí)際運(yùn)行電壓對(duì)系統(tǒng)標(biāo)稱電電壓的偏差相對(duì)值值，以百分?jǐn)?shù)表示示。大容量波動(dòng)性負(fù)載載；整流型機(jī)車功功率因數(shù)低供電電壓偏差電力系統(tǒng)牽引供電系統(tǒng)25kV饋線回流線接觸網(wǎng)鋼軌牽引變電所二、牽引供電系統(tǒng)對(duì)對(duì)外部電源的要求電能質(zhì)量三相電壓不平衡度度GB/T15543-2008三相電力系統(tǒng)中三三相不平衡的程度度。用電壓、電流流負(fù)序基波分量或或零序基波分量與與正序基波分量的的方均根值百分比比表示。三相-兩相的結(jié)構(gòu)電壓不平衡度電力系統(tǒng)牽引供電系統(tǒng)25kV饋線回流線接觸網(wǎng)鋼軌牽引變電所二、牽引供電系統(tǒng)對(duì)對(duì)外部電源的要求電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波GB/T14549-1993對(duì)周期性交流量進(jìn)進(jìn)行付立葉級(jí)數(shù)分分解，得到頻率為為基波頻率大于1整數(shù)倍的分量。整流型機(jī)車諧波含含量豐富諧波電力系統(tǒng)牽引供電系統(tǒng)25kV饋線回流線接觸網(wǎng)鋼軌牽引變電所二、牽引供電系統(tǒng)對(duì)對(duì)外部電源的要求電能質(zhì)量——電壓偏差GB/T12325—2008電能質(zhì)量供電電電壓允許偏差交流50Hz電力系統(tǒng)供電電壓壓偏差定義為實(shí)測(cè)測(cè)電壓與額定電壓壓之差，以額定電電壓的百分?jǐn)?shù)表示示。35kV及以上供電電壓正正、負(fù)偏差的絕對(duì)對(duì)值之和不超過額額定電壓的10%；二、牽引供電系統(tǒng)對(duì)外外部電源的要求機(jī)車受電點(diǎn)電壓=牽引變壓器空載電電壓-牽引變電所壓損-牽引網(wǎng)壓損在牽引供電系統(tǒng)的的設(shè)計(jì)中要求牽引引網(wǎng)電壓水平不低于20kV，需要考慮最小短短路容量，即在系系統(tǒng)短路阻抗較大大的情況下，能否否滿足列車牽引的的需要。電氣化鐵路牽引供供電系統(tǒng)的電壓水水平受電力系統(tǒng)電電壓損失、牽引變變壓器電壓損失和和牽引網(wǎng)電壓損失失三方面制約。二、牽引供電系統(tǒng)對(duì)外外部電源的要求牽引變電所牽引變電所饋線回流線接觸網(wǎng)鋼軌25kV二、牽引供電系統(tǒng)對(duì)外外部電源的要求電壓損失概念及計(jì)計(jì)算方法壓降：壓損：矢量差算數(shù)差很小，近似工程上二、牽引供電系統(tǒng)對(duì)外外部電源的要求計(jì)算到負(fù)荷端口，，系統(tǒng)電壓損失表表達(dá)式如下式中，XS為負(fù)荷端口看出的的電網(wǎng)等值相電抗抗，；Q為該相線路傳輸?shù)牡臒o功功率，kvar；UN為線路額定相電壓壓，kV；為負(fù)荷功率因數(shù)角角，感性負(fù)荷取正正值。忽略電阻或二、牽引供電系統(tǒng)對(duì)外外部電源的要求按三相負(fù)荷，系統(tǒng)統(tǒng)電壓損失表達(dá)式式如下式中，UN為線路額定相電壓壓，kV；Sk為負(fù)荷端口的系統(tǒng)統(tǒng)三相短路容量，，MVA；ST為負(fù)荷三相容量，，kVA；負(fù)荷功率因數(shù)角。二、牽引供電系統(tǒng)對(duì)外外部電源的要求進(jìn)一步，計(jì)算電壓壓偏差式中，Sk為負(fù)荷端口的系統(tǒng)統(tǒng)三相短路容量，，MVA；ST為負(fù)荷三相容量，，kVA；負(fù)荷功率因數(shù)角。二、牽引供電系統(tǒng)對(duì)外外部電源的要求牽引供電系統(tǒng)牽引網(wǎng)牽引變電所牽引變電所饋線回流線接觸網(wǎng)鋼軌負(fù)荷的變化使PCC點(diǎn)電壓幅值在額定定值附近變化①減小系統(tǒng)等值阻阻抗，即選擇短路路容量大的電源。。25kV②減小無功功率在在系統(tǒng)的傳輸，即即提高功率因數(shù)：：采用交-直-交型電力機(jī)車；無無功就地補(bǔ)償二、牽引供電系統(tǒng)對(duì)外外部電源的要求當(dāng)前我國(guó)電氣化鐵鐵路的已有牽引變變電所用電容量最最大達(dá)到80MVA，高速客運(yùn)專線牽牽引變遠(yuǎn)期規(guī)劃容容量達(dá)120MVA。對(duì)應(yīng)不同容量的的牽引變壓器，為為保證供電臂未端端電壓不低于20kV，系統(tǒng)短路容量如如下：二、牽引供電系統(tǒng)對(duì)外外部電源的要求電能質(zhì)量——諧波牽引供電系統(tǒng)牽引網(wǎng)牽引變電所牽引變電所饋線回流線接觸網(wǎng)鋼軌電源為工頻（基波波）50Hz的正弦波機(jī)車為非線性負(fù)載載，是諧波電流源源25kV負(fù)載的非線性使得得系統(tǒng)的電壓、電電流波形發(fā)生畸變變二、牽引供電系統(tǒng)對(duì)外外部電源的要求根據(jù)GB/T14549-93，電網(wǎng)公共連接點(diǎn)點(diǎn)第h次諧波電壓含有率率HRUh按下式計(jì)算式中，Ih為注入電網(wǎng)公共連連接點(diǎn)的總h次諧波電流，A；h為諧波次數(shù)；Sk為公共連接點(diǎn)的三三相短路容量，MVA；UN和UL分別為公共連接點(diǎn)點(diǎn)的額定相電壓和和線電壓，kV。二、牽引供電系統(tǒng)對(duì)外外部電源的要求牽引供電系統(tǒng)牽引網(wǎng)牽引變電所牽引變電所饋線回流線接觸網(wǎng)鋼軌①減小系統(tǒng)等值阻阻抗，即選擇短路路容量大的電源。。25kV②減小注入系統(tǒng)的的諧波電流：采用用交-直-交型電力機(jī)車；裝裝設(shè)濾波器二、牽引供電系統(tǒng)對(duì)外外部電源的要求電能質(zhì)量——電壓不平衡度牽引供電系統(tǒng)牽引網(wǎng)牽引變電所牽引變電所饋線回流線接觸網(wǎng)鋼軌三相對(duì)稱電源（正正序）負(fù)載的不對(duì)稱使得得系統(tǒng)電壓、電流流不再對(duì)稱機(jī)車為單相負(fù)載25kV二、牽引供電系統(tǒng)對(duì)外外部電源的要求大功率單相負(fù)荷對(duì)對(duì)系統(tǒng)的沖擊，要要求系統(tǒng)有足夠的的承受能力。采用用單相牽引變電所所的負(fù)序功率等于于牽引負(fù)荷功率。。GB/T15543-2008三相電壓允許不平平衡度電力系統(tǒng)公共連接接點(diǎn)處的電壓不平平衡度應(yīng)滿足國(guó)家家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T15543-95）的要求，正常電電壓不平衡度允許許值為2％，短時(shí)不得超過過4％。電壓不平衡度二、牽引供電系統(tǒng)對(duì)外外部電源的要求式中，I2為注入電網(wǎng)公共連連接點(diǎn)的A相負(fù)序電流，A；Sk為公共連接點(diǎn)的三三相短路容量，MVA；UN和UL分別為公共連接點(diǎn)點(diǎn)的額定相電壓和和線電壓，kV。二、牽引供電系系統(tǒng)對(duì)外部部電源的要要求牽引供電系系統(tǒng)牽引網(wǎng)牽引變電所牽引變電所饋線回流線接觸網(wǎng)鋼軌三相對(duì)稱電電源（正序序）負(fù)載的不對(duì)對(duì)稱使得系系統(tǒng)電壓、、電流不再再對(duì)稱機(jī)車為單相相負(fù)載①減小系統(tǒng)統(tǒng)等值阻抗抗，即選擇擇短路容量量大的電源源。25kV②減小負(fù)載載的不對(duì)稱稱性：各牽牽引變電所所的循環(huán)換換相；平衡衡變壓器；；補(bǔ)償裝置置。二、牽引供電系系統(tǒng)對(duì)外部部電源的要要求電力系統(tǒng)短短路容量大大小是反映映該點(diǎn)短路路時(shí)短路電電流的大小小，同時(shí)也也就反映了了該點(diǎn)至恒恒定電壓點(diǎn)點(diǎn)之間總電電抗的大小小。短路容容量值越大大，說明該該點(diǎn)與電源源聯(lián)系越緊緊密，電氣氣量越穩(wěn)定定。短路容量是是估計(jì)電力力系統(tǒng)供電電能力的重重要依據(jù)。。電力系統(tǒng)發(fā)發(fā)電容量越越大，短路路容量越大大；負(fù)載點(diǎn)點(diǎn)距離電力力系統(tǒng)電源源越近，短短路容量越越大。一方面：電電力系統(tǒng)短短路容量越越大，電能質(zhì)量越好。高速鐵路普普遍采用高高電壓、大大容量電源源供電。二、牽引供電系系統(tǒng)對(duì)外部部電源的要要求世界主要高高速鐵路國(guó)國(guó)家電鐵供供電電源電電壓等級(jí)國(guó)名鐵路名稱最高速度(km/h)供電電壓(kV)附注日本東海道新干線300275個(gè)別站154kV山陽(yáng)新干線300275個(gè)別站154kV北陸新干線300275東北新干線260275個(gè)別站154kV上越新干線275275法國(guó)巴黎－里昂3002251個(gè)站400kV巴黎－圖爾3002251個(gè)站400kV巴黎－加萊3002251個(gè)站400kV里昂－瓦朗斯300225瓦朗斯－馬賽350225巴黎－斯特拉斯堡3502251個(gè)站400kV二、牽引供電系系統(tǒng)對(duì)外部部電源的要要求世界主要高高速鐵路國(guó)國(guó)家電鐵供供電電源電電壓等級(jí)西班牙馬德里－塞維利亞2502203個(gè)站132kV，短路容量不小于2000MVA馬德里－巴塞羅那3504003個(gè)站220kV高速鐵路普普遍采用高高電壓、大大容量電源源供電。二、牽引供電系系統(tǒng)對(duì)外部部電源的要要求韓國(guó)電鐵接入系統(tǒng)的短路容量韓國(guó)電力變電所短路容量(MVA)高速鐵路變電所陵谷10,140高陽(yáng)

一洞8,418安山

秋八4,003平澤

清原12,286新清州

沃川7,504沃川

金泉4,325金泉

凡川7,611釜山韓國(guó)電力系統(tǒng)最高電壓354kV，下一級(jí)是154kV，沒有220kV的電壓等級(jí)。由于354kV不能直接給用戶供電，所以電鐵的電力系統(tǒng)接入電壓等級(jí)為154kV，但其系統(tǒng)短路容量很大。二、牽引供電系系統(tǒng)對(duì)外部部電源的要要求隨著電網(wǎng)發(fā)發(fā)展，系統(tǒng)統(tǒng)短路容量量呈日益加加大的趨勢(shì)勢(shì)，則系統(tǒng)統(tǒng)的短路阻阻抗減小，，對(duì)牽引供供電系統(tǒng)的的影響：①使得系系統(tǒng)電壓損損失降低，，從而牽引引變壓器出出口電壓水水平提高，，牽引網(wǎng)電電壓水平提提高。②負(fù)序電電壓、諧波波電壓畸變變對(duì)系統(tǒng)的的影響相對(duì)對(duì)減小；系系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)發(fā)生變化，，使得負(fù)序序電流和諧諧波電流在在系統(tǒng)中的的滲透發(fā)生生改變。③牽引變變壓器進(jìn)線線短路容量量增大。牽牽引變電所所高、低壓壓側(cè)的各種種電氣設(shè)備備、開關(guān)電電器等將承承受更大的的短路電流流。系統(tǒng)短短路容量不不可能無限限制變大，，目前部分分地區(qū)已經(jīng)經(jīng)因?yàn)槎搪仿啡萘刻蟠髮?dǎo)致開關(guān)關(guān)選擇的困困難。二、牽引供電系統(tǒng)對(duì)對(duì)外部電源源的要求主要有兩種種方案：（一）源頭頭控制。在在干擾負(fù)荷荷主電路上上改進(jìn)，如如改交直型型機(jī)車為交交直交機(jī)車車或動(dòng)車組組，可以從從根本上解解決諸如功功率因數(shù)、、諧波等問問題。（二）綜合合補(bǔ)償技術(shù)術(shù)。綜合作作用：提高高功率因數(shù)數(shù)、濾除諧諧波、減少少負(fù)序電流流。另一方面，，作為用戶戶，牽引供供電系統(tǒng)本本身要采取取措施減小小對(duì)電力系系統(tǒng)電能質(zhì)量的影響。二、牽引供電系系統(tǒng)對(duì)外部部電源的要要求牽引變電所所換相連接接在減小負(fù)荷荷不對(duì)稱造造成的負(fù)序序電流方面面，歐洲各各國(guó)大都采采用單相變變壓器，為為減小單相相牽引負(fù)荷荷在電力系系統(tǒng)中的電電流不平衡衡，各變電電所采取按按相序輪換換方式接入入系統(tǒng)，使使全區(qū)達(dá)到到平衡的措措施。法國(guó)國(guó)為改善不不平衡狀態(tài)態(tài)，最初采采用Scott平衡變壓器器，但沒能能解決電壓壓不平衡對(duì)對(duì)電力系統(tǒng)統(tǒng)的影響。。后來，隨隨著電網(wǎng)的的發(fā)展，全全部以單相相變壓器代代替，并且且使用輪換換相序接入入電力系統(tǒng)統(tǒng)，使不同同變電所產(chǎn)產(chǎn)生的負(fù)序序電流部分分抵消，削削弱了電鐵鐵產(chǎn)生的負(fù)負(fù)序電流。。二、牽引供電系系統(tǒng)對(duì)外部部電源的要要求單相牽引變變電所換相相連接方案1：由3臺(tái)單相變構(gòu)構(gòu)成相別循循環(huán)電分相上承承受電壓為為二、牽引供電系系統(tǒng)對(duì)外部部電源的要要求方案2：由6臺(tái)單相變構(gòu)構(gòu)成相別循循環(huán)電分相上承承受電壓為為二、牽引供電系系統(tǒng)對(duì)外部部電源的要要求Vv接線變壓器器換相連接接（1）按對(duì)稱要求規(guī)定供電分區(qū)電壓順序?yàn)?、、、等。兩相鄰變電所間分區(qū)所的供電分區(qū)的電壓相同。（2）所有變電所變壓器副邊以同名端接地。二、牽引供電系系統(tǒng)對(duì)外部部電源的要要求二、牽引供電系系統(tǒng)對(duì)外部部電源的要要求YNd11接線：AA-B-BCC-A25kV電分相電分相Vv接線：ABAB-BC-BCCACA-AB單相接線：：AB-BC-BCCACA-AB-AB牽引變電所所的換相連連接二、牽引供電系系統(tǒng)對(duì)外部部電源的要要求采用平衡變變壓器與法國(guó)不同同，日本采采用Scott接線或變形形WB接線的平衡衡變壓器，，變壓器一一次側(cè)不換換相接入電電源。當(dāng)兩兩個(gè)供電臂臂上的負(fù)荷荷完全相同同時(shí)，一次次側(cè)就不會(huì)會(huì)產(chǎn)生負(fù)序序電流，利利用這種特特殊接線方方式的變壓壓器來消除除電氣化鐵鐵路負(fù)荷不不對(duì)稱對(duì)電電力系統(tǒng)所所造成的影影響。日本RPC平衡變次邊電流兩供電臂負(fù)載電流二、牽引供電系系統(tǒng)對(duì)外部部電源的要要求三、牽引供電系系統(tǒng)供電方方式1、直接供電電方式（TR）三、牽引供供電系統(tǒng)供供電方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，，投資最少少，維護(hù)費(fèi)費(fèi)用低。直接供電方方式的鋼軌軌電位高；；對(duì)弱電系系統(tǒng)的電磁磁干擾較大大。改進(jìn)供電方方式目標(biāo)：①降低鋼軌軌電位；②②減小對(duì)弱弱電系統(tǒng)的的電磁干擾擾。③具有有更強(qiáng)的供供電能力（（更小的牽牽引網(wǎng)電壓壓損失和電電能損失）），供電距距離更長(zhǎng)，，變電所數(shù)數(shù)量更少，，減小分相相數(shù)量。25kV2、BT(吸流變壓器器)供電方式三、牽引供電電系統(tǒng)供電電方式接觸網(wǎng)中串串接吸流變變壓器，間隔約1.5km-4km。吸流變壓器器變比：1：1；回流線與接接觸網(wǎng)同桿桿架設(shè)牽引變電所回流線接觸網(wǎng)鋼軌吸流變壓器器吸流變壓器器IIIIIBT供電方式實(shí)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)：：①長(zhǎng)回路中中鋼軌電位位降為0；②長(zhǎng)回路路磁場(chǎng)完全全平衡，電電磁干擾降降至最低。。III25kV接觸網(wǎng)串入入吸流變壓壓器牽引網(wǎng)阻抗抗增大供電臂電壓壓損失增大大供電臂末端端電壓水平平降低為電壓水平平，縮短供供電臂的距距離2、BT(吸流變壓器器)供電方式牽引變電所回流線接觸網(wǎng)鋼軌吸流變壓器器吸流變壓器器25kV三、牽引供供電系統(tǒng)供供電方式2、BT(吸流變壓器器)供電方式三、牽引供供電系統(tǒng)供供電方式BT供電方式供電能力最最差。BT供電方式不不適合高速速列車的運(yùn)運(yùn)行。牽引變電所回流線接觸網(wǎng)鋼軌吸流變壓器器吸流變壓器器IIIII25kVIII3、帶回流線線的直接供供電方式(TRNF)三、牽引供供電系統(tǒng)供供電方式回流線與接接觸網(wǎng)同桿桿架設(shè)，兩兩組導(dǎo)線之之間有互感感，鋼軌電電流部分由由回流線回回流。帶回流線的的直接供電電方式實(shí)現(xiàn)現(xiàn)目標(biāo)：相對(duì)直接供供電方式，，①鋼軌電電位一定程程度上有所所降低；②②電磁干擾擾一定程度度上有所減減小。IIII25kV3、帶回流線線的直接供供電方式(TRNF)回流線與鋼鋼軌并聯(lián)牽引網(wǎng)阻抗抗減小供電臂電壓壓損失減小小供電臂末端端電壓水平平提高供電臂的距距離增長(zhǎng)約約30%25kV三、牽引供供電系統(tǒng)供供電方式3、帶回流線線的直接供供電方式(TRNF)三、牽引供供電系統(tǒng)供供電方式帶回流線的的直接供電電方式實(shí)現(xiàn)現(xiàn)的目標(biāo)：：③具有更強(qiáng)強(qiáng)的供電能能力（更小小的牽引網(wǎng)網(wǎng)電壓損失失和電能損損失），變變電所數(shù)量量更少，減減小分相數(shù)數(shù)量。IIII25kV4、AT(自耦變壓器器)供電方式三、牽引供供電系統(tǒng)供供電方式nn自耦變壓器器器兩端繞繞組匝數(shù)相相等；理想想變壓器正饋線與接接觸線同桿桿架設(shè)。I/2I/2自耦變壓器自耦變壓器自耦變壓器II/2I/225kV4、AT(自耦變壓器器)供電方式三、牽引供