第一章高速铁路外部供电电源

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1、第一章高速铁路外部供电电源第一节我国外部供电电源的电压选择电气化铁路供电系统的外部电源来自公用电力系统的电力网，而限制电力网 送电能力的因素有4个方面： 导线发热； 电压损失； 功率和能量损耗； 稳定破坏。这4个方面都是由电流引起的。解决方法就是提高供电电压，减 小电流。因为三相功率和线电压、线电流的关系为S=如3UI,当输入功率一定时， 电压越高，电流越小，所以提高电压是提高电网输送能力、降低网损、提高电能 质量的有效措施。但是电压提高会导致电器设备的投资增大因此，选择一个合 适的电压电压等级牵引变电所设计中的一项重要工作。电力网的电压等级一般根 据输送功率和输电距离来选择，其应用的大致范围

2、可参照表1-1表1-1电力网电压与输送功率、输电距离的关系额定电压/KV输送功率/MVA输送距离/KM11010-5050-150220100-150100-3005001000-1500150-850我国第一条电气化铁路宝风段1961年建成开通时，牵引变电所外部电源即 采用110KV电源供电，随后建成的其他电气化铁路一直习惯采用110KV，应该说 均保证了安全、可靠供电。对于高速铁路牵引负荷增大较为明显。一般来说，时 速350KM/H铁路按间隔3min16辆编组运行时，牵引变电所的负荷瞬间可达 170MVA，高峰小时可达130MVA。由于牵引负荷电流大，波动比较剧烈，谐波含 量丰富，并且属于

3、单项负荷，为了增大电网对谐波、负序的承受力，减少牵引变 电所母线电压的波动，降低输电线路损耗，保证输电线路的动态、静态稳定，需 牵引变电所进线电压等级与负荷匹配；同时，20世纪80年代后，是我国500KV 电网大发展时期。目前我国已运行750KV超高压电网和正在试运行1000KV特高 压电力线路。结合负荷需要和电网发展，牵引变电所进线电压等级选择220KV。目前在我 国西北地区因无220KV电压等级，因此西北地区电压等级可选择330KV。牵引变 电所进线电压等级选择220KV/330KV，由于系统具有较强的负序和谐波承受能 力，有利于牵引变压器采用单项接线。在我国目前已经实施的武广、郑西、石太

4、、京石、石武、京津、京沪、合武 等客运专线、高速铁路均采用220KV电压等级；郑西客运专线河南省境内采用 220KV电压等级，陕西省境内采用330KV电压等级。第二节国外高速铁路外部供电电源的有关数据世界各国采用工频、单项、交流接触网额定电压为25KV的高速电气化铁路， 毫无例外的均采用高压供电。日本山阳等新干线，牵引变电所的进线电压采用275KV。这与原来的70KV 电压相比，电源的变动和不平衡承受能力都有所提高，因而更能保证机车稳定、 高速运行，从经济角度看也更为有利。法国但部分牵引变电所的进线电压为225KV，只有一个变电所为63KV。德国牵引网电压采用15KV，牵引变电所进线电压采用1

5、10KV。另外，它使用2. 一 16 - HZ频率给铁路专门供电，有其特殊性。3世界各国高速电气化铁路的电源电压，也是我们值得借鉴的。第三节高速铁路变电所、分区所主接线及接触网标称电压牵引变电所电源侧主接线应结合外部电源条件确定，宜采用变压器组接线或 分支接线；馈线侧接线宜采用上下行断路器互为备用的接线型式，并符合上下行 分别供电和并联供电的运行方式要求。3.1牵引变电所电源侧主接线牵引变电所电源侧主接线应结合外部电源条件确定，在牵引变电所两路电源 均非常可靠的条件下，采用线路变压器组接线型式。牵引变电所电源侧采用分支 接线，在两回进线之间设置由隔离开关分段的跨条，实现电源进线与变压器交叉 供

6、电的运行方式，提高运行方式的灵活性。我国目前已经实施的京沪、郑西、京 津、合武等高速铁路、客运专线工程中牵引变电所采用线路变压器组接线方式； 武广、京石、石武客运专线采用分支接线，在两回进线之间设置由隔离开关分段 的跨条，实现电源进线与变压器交叉供电的运行方式。3.2牵引变电所馈线侧接线馈线侧配电装置当采用户外单体布置时，实现上下行断路器互为备用的联络 开关设置在所内线路侧；当采用GIS柜布置时，实现上下行断路器互为备用的联 络开关设置在所外上网开关的线路侧。上、下行并联的供电方式在目前已开通的京津城际、合武客专中得到验证， 带来的问题是故障测距系统在线路瞬时性故障时不能判断上下行，并且对TF

7、（正 馈线）故障不能测距。目前国内生产厂家已经改进，能够在上、下行并联供电的 方式下，正确识别故障上、下行故障类型和故障点距离，但还需要运行考验。3.3高速铁路分区所主接线应按同一供电臂的上、下行并联供电及非正常供 电运行的越区供电设计。上、下行并联供电应采用断路器接线方式，越区供电应 采用隔离开关接线方式。我国目前已经实施的武广、郑西、京津、合武、京沪等高速铁路、客运专线 的分区所、自耦变压器所的接线是采用上、下行馈线分别通过断路器、电动隔离 开关接入并联母线，每台自耦变压器通过断路器和隔离开关或只有电动隔离开关 接入并联母线。各上、下行馈线出口设电压互感器或所用变压器，可分别对馈线进行检压

8、分、 合闸，避免将有故障需检修或正在检修已退出运行的馈线投入运行，出现人身和 设备事故。3.4高速铁路接触网标称电压：TB10621-2009高速铁路设计规范已经明确规定接触网的标称电压为25KV, 长期最高电压为27.5KV，短时（5 min）最高电压为29KV，设计最低电压为20KV。这样规定是因为供电电压高于最低电压（20KV）即可保证动车组运行，但该 电压并不能保证动车组功率完全发挥。目前IEC62313 （等效EN50388）轨道交 通供电系统和机车车辆运行匹配技术标准已提出“平均有效电压”的概念，该 参数是评估电压与机车性能关系的重要指标。受电弓的平均有效电压达到 22.5KV及以上时，动车组才能发挥最佳性能。