李金玲
（中国铁路乌鲁木齐局集团公司调度所 新疆 乌鲁木齐 830000）
摘要：本文针对电气化铁路牵引供电系统的研究现状进行分析，探讨了在供电系统运行过程当中所存在的相关问题，并针对其关键技术进行具体阐述，希望能够为相关工作人员起到一些参考和借鉴。
关键词：电气化铁路牵引；供电系统；研究现状；关键性技术
本文针对电气化铁路牵引供电系统的研究现状进行分析，探讨了在供电系统运行过程当中所存在的相关问题，并针对其关键技术进行具体阐述随着改革开放的不断深入，社会经济发展速度不断加快，而电气化铁路牵引所具有的作用也得到了明显体现。在电气化铁路牵引过程当中需要具有庞大的供电系统，而由于供电系统中所存在的电容效应、短路、不对称以及甩负荷等问题，进而导致电气化铁路牵引的发展受到了一定阻碍。对此，需要进一步完善供电系统的运行，提升供电系统的相关性能，有效解决相关质量问题，确保电气化铁路牵引供电系统的正常运行。
一、电气化铁路牵引供电系统研究现状
（一）负序电流问题
将三相供电电网在牵引供电网当中进行引入，由于电力机车属于单相交流负载，因此往往会使其电力系统出现相关的负序电流。而该负序电流具有较强的破坏性，因此容易使变压器出现附件发热等相关问题，同时还会降低变压器的容量利用率。而该问题在出现后，会对电网的电能质量产生极大影响，同时也会给输电线路造成巨大的损失，严重影响了电网内相关电力设备的安全稳定运行。
（二）谐波问题
在牵引供电系统中，不可控整流型机车是十分重要的谐波源，虽然目前交-直-交型电力机车的应用变得十分广泛，但多科机车并存的现象还将持续一段时间，进而导致出现了相关的谐波问题，对牵引供电系统产生影响。当谐波问题出现后，会导致电网中元件所受到的附加损害有所增大，同时对电气设备的正常运行也会产生严重影响，最终导致沿线的通信出现扰乱问题或中断问题，同时还会造成相关继电器出现误动作，从而增大安全隐患。电网中所使用的相关仪器仪表也会由于此问题，进而降低其测量准确性。
为了对上述问题有效进行解决，需要对大量铁路专用电厂和输电系统进行使用。具体来说，可以通过10千伏供电模式来有效解决相关的取电问题，但这与我国目前50赫兹电压的相关情况并不符合，因此需要结合实际情况来合理采取相关对策，从而使电气化铁路牵引供电系统中所存在的问题得到有效解决[1]。
二、电气化铁路牵引同相供电系统方案
（一）电力电子平衡变换装置合并牵引变压器
在电气化铁路牵引过程当中，相关牵引变压器所采用的连接方式通常包括以下几种，分别为改进型非主抗平衡变压器/单向联结、三相YNdll型联结以及斯科特联结等。而为了使牵引往低压到高压的转换过程和隔离能够得到有效实现，需要对参降压变压器进行合理使用。而同相供电系统的应用，能够使平衡变换装置和牵引变压器得到有效结合。为了更好的实现装置扩容目标，在许多大容量高压系统当中的多数中级联型多电平变换器，主要采用6000伏以上电压来有效进行高压输出，可对多个独立直流电源以级联的方式进行利用。而这两种拓扑方法均为在牵引变压器上的两端进行接入和利用，从而调节双臂负载电流平衡，确保实现同相供电。
同时，采取此方法还能够对电流进行有效控制，实现谐波问题的综合治理，因此电子平衡变换装置能够对供电系统中所存在的问题进行有效解决，不仅可以保留原有牵引变压器，降低改造成本，而且还能够使供电系统的性能得到提升，综合治理负序、无功、谐波等相关问题。但该方式往往属于被动补偿，因此无法进行主动控制，对电分相问题无法彻底进行解决。
图1平衡变换装置结构示意图
（二）无牵引变压器方案
公共电网在具体运行过程当中，由于电气化铁路牵引供电系统所带来的高电压和大功率等问题而受到相应的影响，对此可以采用多电平技术来有效解决相关问题。通过该技术的应用，可以使大功率和高压有效实现直接变换，并能对公共电网的电能质量进行综合治理。同时，拓朴结构还能确保各功率单元的均衡分配，使电力系统的三相保持平衡，并极大的降低了拓扑体积和成本。通过采取切分变压器的二次侧漏抗等相关方式，可完成各功率单元中的单向整流器输入电抗器的取值过程。而整流器还能够有效控制输入电流的单位功率因素，并通过直流母线电容将斜坡电流进行隔离，采用单相交流的方式来提供供电电压。因此，在拓扑结构中采用电子电力变换方式，可将原本的电力电子变换设备作为辅助牵引的这种方式进行合理替代，对牵引供电系统的电能质量问题进行有效解决[2]。
三、新型同相供电系统关键技术分析
随着我国经济的快速发展，电气化铁路牵引所发挥出来的作用也得到了有效体现。电气化铁路牵引需要由相关供电系统来为其提供电力，而目前供电系统在具体应用过程当中还存在着一些问题，并产生了许多电路系统漏洞，因此相关工作人员需要进一步加大研究力度，对电气化铁路牵引供电系统进行深入分析，合理采取相关的控制措施，从而确保供电系统的稳定运行。
（一）功率单元扰动量全前馈控制
机车负载容易出现相关变化，所以往往会具有非线性、感性以及阻性等相关负载特性，在机车的具体制动和启动等过程当中，容易向电网中进行反馈或者将能量进行吸收，从而出现相关的能量变化。对于无牵引变压器同相供电拓扑，其可以采取综合结构，从而和切分变压器的二次侧以及单侧进行有效连接。而二次侧和其他单元可以单向与接触网进行供电，同时还能够减小扰动量，提升负载电流的动态响应性能。
（二）多台无牵引变压器同相供电装置的并联控制
想要使同相供电系统将电分相环节取消，电力电子变换同相供电系统往往会出现相关 的并联环流现象，当环流过大时，会使并联系统中的效率和可靠性出现明显下降。目前所采用的逆变器并联方式可以具体分为三种控制法，分别是分布式、主从式以及无互联线。针对传统并联角度进行探讨，其在牵引供电网当中无法直接使用，而牵引变压器以及同相供电系统和电力电子变换变压器则可以在变压器的二次侧当中形成相应的并联，但无法将电分项情况彻底消除。对此，需要使用无牵引的变压和同相供电系统，从而将分项环节取消。
结束语：
综上所述，在电气化铁路牵引过程当中，供电系统是必不可少的一项装置，而目前在供电系统运行中还存在着一些故障问题，对此，相关工作人员需要加大研究力度，采取有效对策，从而进一步保障供电系统的安全稳定运行。
参考文献：
[1]周京华,祝天岳,曾鹏, 等.电气化铁路牵引供电系统研究现状及关键性技术[J].电气传动,2018,45(6):3-9.
[2]陈维荣,王璇,李奇, 等.光伏电站接入轨道交通牵引供电系统发展现状综述[J].电网技术,2019,43(10):3663-3670.