及供电方案相关问题的建议
景德炎
铁道部工程设计鉴定中心（铁道部经济规划研究院）电气化咨询部摘要：在介绍电铁工作原理的基础上，详细分析了电铁牵引负荷特性及其供电需求，提出了对电铁供电方案和改善电能质量的建议，以及加强铁路、电力协商与合作，促进共同和谐发展的期待。 关健词：电铁负荷 供电方案 电能质量
Abstract: On the basis of introduction of the electric railway work- principle, the specialities and power supply requirement of electric railway traction loads were detailedly analyzed, suggestion of improving electric railway power supply scheme and electric power quality, reinforcement the cooperation of electric railway with electric power, hope of accelerating jointly and harmoniously develop were put forward.
Key words: electric railway traction loads, power supply scheme, electric power quality
我国电气化铁路从1961年8月15日宝成线宝鸡至凤州段建成通车开始，经过四十多年的建设和发展，到2006年底，电气化总里程已达24000公里，位居世界第二位。京广线、陇海线、京沪线、哈大线等主要干线都已实现电气化。一本珍贵的书
铁路具有占地少、能耗低、污染小、成本低、运量大、全天候的比较优势，特别是电气化铁路运输能力大，综合能源利用率高，节能减排优势明显，是我国铁路的发展方向。
按照国家批准的《中长期铁路发展规划》，到2020年，全国电气化铁路总里程将达到50000公里，电化率超过50%，将承担铁路运输80％以上的运量。电气化铁路将成为
中国铁路运输的主体，在铁路网中的地位及对铁路运输和安全的影响将日益重要和突出。
一、电气化铁路牵引供电系统原理
牵引供电系统是电气化铁路从电力系统接引电源，降压转换后给电力机车供电的电力网络。它由牵引变电所和牵引网两部分组成。牵引变电所采用2路电源进线，2台牵引变压器，一主一备方式运行。110或220kV 电源经牵引变压器后，降压为1×27.5kV 或2×27.5kV，然后供给牵引网。牵引网如同电力系统的输电线路，它由供电线、接触网、轨道回路等组成。接触网架设在铁路上方，电力机车通过受电弓与接触线滑动接触而获得电能。如下图所示：
二、电气化铁路的负荷特性
电气化铁路牵引供电系统的任务是向电力机车供电。牵引供电系统的负荷特性，主要取决于电力机车的电气特性、牵引变电所
电分相接触网
钢轨列车
低乳糖
牵引变电所
电分相
回流线牵引供电系统电气原理示意图
铁路线路条件和运输组织方案等因素。
(一) 电力机车的电气特性
1.交直型电力机车
电力机车从接触网取得25kV 工频单相交流电，经车载变压器降压为1500V，整流后向牵引电动机供电。交直型电力机车工作原理如下图所示：
交直型电力机车采用半控桥式整流，通过晶闸管控制导通角来控制机车出力，所以，交直机车在整流过程中会产生谐波，功率因数较低。
2．交直交型电力机车（动车组） 为克服交直型电力机车的缺点，世界各国竞相开展了交流传动电力机车的研制，1979年德国开发了世界首台大功率干线交流传动电力机车，随后欧洲等主要发达国家迅速推广采用。
我国于1991年开始进行交流传动电力机车的研究，先后研制成功了交直交动车组和交直交货运电力机车。近年已从国外引进技术合资合作生产高速动车组，第六次大提速已开始大量投入运行，今后将全面推广交直交型电力机车和动
受电弓 断路器 车载变压器 钢轨 交直型电力机车工作原理图辅助回路
开化县实验小学牵引电流从钢轨回流至变电所交流25kV 接触网独立他励系统 整流器直流电机
1500V
车组。交直交型电力机车工作原理如下图所示：
交直交机车采用四象限整流，通过GTO 或IGBT 控制导通和关断角来控制机车的出力，可分别控制导通和关断机车主变压器的若干个低压绕组的整流，使电流波形逼近正弦波，且电流与电压的相位基本同步。所以，交直交型电力机车的谐波含量很小、功率因数高。
（二） 列车的负荷特性
列车的负荷大小，主要与列车牵引质量、运行速度、线路坡度等因素有关。
1．列车负荷与牵引质量的关系
在运行速度、线路坡度相同的情况下，列车负荷与牵引质量成正比。
2．列车负荷与运行速度的关系
交流25kV 接触网受电弓 断路器 车载变压器 钢轨 牵引电流从钢轨回流至变电所辅助回路交流电机 整流器逆变器
直流交直交型电力机车工作原理图
步进电机驱动器
列车运行速度越高，空气阻力越大，空气阻力随速度呈几何级数增长。在牵引质量、线路坡度相同的
情况下，运行速度越高，牵引功率和能耗大幅度提高。列车单位质量需要牵引功率随速度变化曲线如下图：
互动通
列车在高速运行时，主要是克服空气阻力前进，且持续受流时间长。
3．负荷与线路坡度的关系
列车在爬坡的情况下，需克服重力运行，在运行速度较低时，空气阻力较小，线路坡度对牵引负荷的影响较大。高速列车的空气阻力较大，列车主要克服空气阻力运行，线路坡度对牵引负荷的影响变小。
（三）
铁路运输组织方案对牵引负荷的影响 Km/h 100
飞向美国论坛200
300
400
2.8 4.6 7.41
3.318.62
4.8
列车单位质量需要牵引功率曲线实例（kW/t)
豫公网安备41160202000603
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