青藏铁路公司西宁供电段
1.牵引供电系统构成
在铁路系统中，电气化高铁从整个供电系统中得到接引电源称作为牵引供电系统，在电网传输给高铁机车的同时，需要进行降压处理，将电力转化成需要的压力，保证电力机车的正常运行，在使用电力机车进行机车牵引主要是因为功率大同时在机车运行的时候，提速特别快,因此要根据专门的外部装置来提供所需电能。如图1.1所示。
图1.1牵引供电系统
通过对整个牵引系统的分析，可以将牵引系统进行分类，牵引变电所和牵引网是主要的两种方式。对于这两种牵引方式，特点是不同的，前一种是对牵引过程中电能的变换和控制，主要的优点就是可以满足高铁在运行时候的电能，同时在运行过程中还可以将三相交流一次供电系统与单相电力牵引系统的接口与系统变换,在这个电力转换和控制中，牵引变压器是最重要的，系统中每个电网和线路的主要作用就是传输。
在高铁运行的线路网中，每条铁路都需要建设变电所，这个变电所就是为了提供牵引动力的，同时数量要求也是非常多，电压的变换也是非常巨大，可以将llOkV或220kV进线电压由牵引变压器降为27.5kV或55kV (2×27.5kV)后,电压的变换是整个系统中的第一步，然后是将电能输出，通过线网中的馈线、接触网、钢轨及回流线构成的牵引网,最后是将电能传递到高铁列车上，实现对机车的供电，在供电的过程中，不同的供电方式需要的设备还不同，同时辅助设备也是必要的供电元件，例如电臂，它的作用就是连接馈线和接触网末端的元件，在整个供电系统中，在引变电所出口处和两相邻牵引变电所中间会设置电分相环节.
2.高速铁路牵引供电方式
在我国的电力系统中，由原来的电力不足到家家户户用上电，电力的发展速度非常快，在电力输送中，220kV线路已经不是特殊输电干路了，只是普通的主干通道,而对于高铁事业的发展，电力系统也是不断在提升的，需要配合高铁的运行和需求，要研制高能效，高效率的输电系统，以便满足我国高速铁路大功率动车组的高速运行，在国内高铁的输电系统中，均优先釆用220kV电源电压,牵引变电所设置2回独立220kV进线,互为热备用,保证供电质量。
通过对铁路系统的研究，电力系统中供电的方式可以分为四种，直接供电方式、BT供电方式、AT供电方式和CC供电方式四种。以上几种供电方式都需要满足高铁运行速度快，牵引的时候动力大，所以电力系统中需要的电流要大，受流质量高、电压水平高,同时在供电系统工作电网中电分段和电分相的数量要少。
BT供电方式的不同之处是存在断点，断点的位置就是接触导线在串入吸流变压器的时候形成一个断开点,在这个断点位置，通电的时候会产生电弧，这种电弧在机车运行的时候是影响安全行驶的，同时BT的供电方式还存在缺点，它不能满足长距离供电，同时阻抗还大。CC供电方式缺点是在制造成本上非常大，工艺条件比较复杂，不利于施工，这个原因限制了这种供电方式的使用。通过上述的介绍可以发现,AT供电方式和直接供电方式(尤其是带回流线的直接供电方式)是可以满足高铁的运行。
（1）直接供电方式
通过名称可以看出，供电方式非常直接，同时也是应用最广泛的一种，直接供电电网非常简单,机车供电仅由接触网(T)和钢轨(R) -地直接构成回路,同时加入不同的绝缘和防护装置，这样可以减小阻抗，同时在设计和实施上也会节约成本，图2.1（a）就是直接供电方式的原理图。一般用在铁路沿线无架空通信线路或通信线路已改用地下屏蔽电缆的区段;必要时,也常将通信线远迁。
(b)带回流线的直接供电方式
图2.1直接供电方式
直接供电方式也不是一种的，还有一种供电方式为带回流线的直接供电方式，它的原理图2.1（b），通过字面的解释就是在a的供电方式上增加一个流线,通过这样的结构可以实现接触网与回流线之间存在的互感作用,可以将接触网产生的干扰信号屏蔽掉一些，带回流线的直接供电方式的一些技术指标介于BT供电方式和AT供电方式之间,是高速电气化铁路可选择的供电方式之一。
（2）AT供电方式
AT的英文是通过Auto-transformer这个单词缩写来的，用中文表达的意思是自耦变压器,该供电方式是将AT并联在接触网(T)和负馈线(NF)之间,并将其中点与钢轨(R)相接,其工作原理如图2.2所示。
AT供电方式比较特殊，它的工作原理是通过绕组阻数之间的自稱，在通过运行过程中不断的增加牵引网绝缘，通过它们之间的作用可以为机车提供两倍的电力，同时在提供电力的同时还可以降低阻抗，相比直接供电的方式，也就是它的1/4左右,通过这种方式可以减少电压和电能的损伤，节省能耗，为机车提供更长的电能，保证运行的路线更长，从而降低高铁的运行成本，减少建设部门对其电力系统的投资，负馈线中与接触网中的的牵引负荷电流方向相反,减轻了接触网对通信线路的部分干扰,其对通信线路的干扰防护能力与BT-回流线供电方式相当,通过这些作用，在结合AT供电方式，可以将高铁供电系统向着高速、大功率的方向前进。
图2.2 AT供电方式
结论
在我国高速铁路牵引的研究中，需求是功率大，负荷电流大，交-直-交动车组功率因数高、谐波含量低的特点 ，同时在运行中能耗要低，可以保证机车的运行平稳，通过本文的分析与研究，供电的结构和供电系统的组成得到了分析，可以更好的为高铁机车服务。
参考文献
[1]李群湛,贺建闽.牵引供电系统分析[M].成都:两南交通大学出版社,2007.
[2]李向国.高速铁路技术[M].北京:中国铁道出版社,2005.
论文作者:孙国泰
论文发表刊物:《中国电气工程学报》2019年第1期
论文发表时间:2019/4/22
标签：方式论文; 供电系统论文; 高铁论文; 机车论文; 变电所论文; 电能论文; 系统论文; 《中国电气工程学报》2019年第1期论文;