軌道交通牽引供電系統綜述

何洋陽，黃康，王濤，張葛祥

(西南交通大學 電氣工程學院，四川 成都 610031)

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軌道交通牽引供電系統綜述

何洋陽，黃康，王濤，張葛祥

(西南交通大學 電氣工程學院，四川 成都 610031)

摘要:探討普速鐵路、高速鐵路及地鐵三者牽引供電系統的聯系與區別。首先從供電方式、變壓器、牽引變電所接線及保護配置4個方面介紹普速鐵路、高速鐵路和地鐵的牽引供電系統，然后綜述其關鍵技術發展歷程，并在此基礎上分析總結三者牽引供電系統的聯系與區別。最后指出牽引供電技術未來發展方向。

關鍵詞：牽引供電系統；軌道交通；普速鐵路；高速鐵路；地鐵；變壓器

近年來，我國軌道交通建設成績斐然。根據《中長期鐵路網規劃》，至2020年全國鐵路運營里程將達12萬 km以上，電氣化率將達60%以上。城市軌道交通建設快速發展，據國家發改委統計，截至2014年5月，全國已有36座城市的軌道交通建設計劃獲批[1-2]。軌道交通系統主要由列車、車站、線路、控制系統、通信系統、供電系統等組成，其中牽引供電系統作為其重要組成部分，為軌道交通的運營提供安全、優質、可靠的電能。因此，牽引供電系統的研究一直是軌道交通領域的研究熱點[3-6]，并在同相供電、牽引變壓器的研究中取得豐碩成果。但卻鮮有研究關注牽引供電系統在普速鐵路、高鐵、地鐵之間的聯系與區別。為了明確將普速鐵路、高鐵、地鐵牽引供電系統區分與聯系起來，本文首先從供電方式、變壓器、牽引變電所接線、保護配置4個方面介紹普速鐵路、高速鐵路和地鐵的牽引供電系統，然后介紹牽引供電系統關鍵技術發展歷程，最后給出3類牽引供電系統的聯系與區別。

1牽引供電系統簡介

牽引供電系統主要由牽引變電所和牽引網組成，其中牽引變電所關心的是牽引變壓器類型和牽引變電所接線方式的選擇，牽引網的電壓水平受供電方式影響。同時，牽引供電系統的可靠運行依賴于電氣保護配置。因此，本節分別從普速鐵路、高速鐵路、地鐵三者的供電方式、牽引變壓器、牽引變電所接線、保護配置這4個方面介紹牽引供電系統。

1.1供電方式

1.1.1普速鐵路供電方式

我國電氣化普速鐵路采用多種供電方式，包括直接供電方式(Ii)、帶回流線直接供電方式(DN)、吸流變壓器供電方式(BT)、自耦變壓器供電方式(AT)，其中應用最為廣泛的是帶回流線直接供電方式(DN)，如圖1所示。DN供電方式的電流回路由接觸網、鋼軌和沿線架設并聯于鋼軌的吸流線組成。采用DN供電方式，一部分電流可由吸流線返回牽引變電所，減少鋼軌電流與回路阻抗，并且能夠減少對通信的干擾。同時，這種供電方式在穩定接觸網電壓、增加供電臂距離方面也有明顯優勢，且具有系統結構簡單，便于維護的優點。

圖1　帶回流線的直接供電方式Fig.1 Direct feeding system with return wire

1.1.2高速鐵路供電方式

我國高速鐵路采用AT供電方式，如圖2所示。牽引變壓器出口電壓為55 kV，變壓器出口一端與接觸網相連，另一端與正饋線相連，在接觸網與正饋線之間接入自耦變壓器，自耦變壓器中間抽頭與鋼軌連接。采用AT供電方式，可將牽引變壓

器端口輸出電壓提高一倍，增長供電臂長度，減少線路牽引變電所設置，增強輸電能力，減小牽引網阻抗，減少對通信的影響[7]。

圖2　AT供電方式Fig.2 AT power supply mode

1.1.3地鐵供電方式

地鐵均采用雙邊供電，如圖3所示，其牽引網電壓為DC1 500 V或DC750 V。目前發展趨勢是選擇更高電壓等級的供電方式[8]。地鐵采用雙邊供電方式，一段牽引網由其左右兩側牽引變電所共同負擔，因此可減少牽引網上電壓損失及改善牽引網電壓水平。

為便于管理變電所并減少對城市電網的影響，近年來建設的地鐵線路均采用集中供電方式[9]，其功率流向如圖4中箭頭方向所示。主所1引出兩路電源接入牽引變電所2，同時牽引變電所2連接1號牽引變電所，從而完成對整個供電分區的供電，其中1和2號牽引變電所組成一個供電分區，3號牽引變電所單獨成一個供電分區。當主所1解列時，主所2可通過聯絡開關為整條線路供電。

圖4　地鐵牽引變電所聯系簡圖Fig.4 Relationship of metro traction substations

1.2牽引變壓器

1.2.1普速鐵路牽引變壓器

根據《TB 10009—2005鐵路電力牽引供電設計規范》規定：“電氣化鐵路應為一級負荷，牽引變電所應由兩路電源供電，當一路故障時，另一路仍能正常供電”[9]。牽引變電所內設置2臺互為備用的牽引變壓器，原邊電壓等級多為110 kV。文獻[10]綜合分析了牽引變壓器的各種接線形式，得出電氣化鐵路牽引變壓器宜選擇V/v接線。但是當外部電源容量較大時，也可采用單相接線形式的牽引變壓器。

V/v接線牽引變壓器如圖5所示，與三相接線牽引變壓器與平衡變壓器相比，其結構簡單，且當兩臂供電負荷相等時，對電力系統三相不平衡度的影響僅為單相接線牽引變壓器的1/2，容量利用率為100%。

圖5　V/v接線接線牽引變壓器Fig.5 V/v traction transformer

1.2.2高速鐵路牽引變壓器

我國在建和擬建的高速鐵路牽引供電系統普遍采用大容量V/x接線牽引變壓器[11]。V/x接線牽引變壓器接線方式，如圖6所示，由2臺單相變壓器組合構成，變壓器牽引側一端與接觸網相接，另一端與負饋線相接，中間抽頭與鋼軌相接。V/x接線牽引變壓器能夠提供一個接地中性點，結構較簡單，投資較少，容量利用率高，且對負序電流的抑制效率與V/v接線相當，適用于AT供電系統。

圖6　V/x接線牽引變壓器Fig.6 V/x traction transformer

1.2.3地鐵牽引整流變壓器

地鐵牽引整流變壓器由移相變壓器和整流機組兩部分構成。移相變壓器從中壓網絡吸收三相對稱電源，降壓后送至整流機組，然后整流機組整流為直流十二脈波。

圖7　十二脈波整流電路圖Fig.7 12-pluase rectifier circuit

圖8　延邊三角接線原理圖Fig.8 Wye -zigzag delta connected transformer

地鐵牽引網上電流為二十四脈波直流，二十四脈波由兩個相位相差15°的十二脈波疊加而成[12]。移相變壓器能使系統側的三相電源移相±7.5°，使之在整流后得到一個相位超前7.5°的十二脈波和一個相位滯后7.5°的十二脈波。圖7與圖8分別給出了整流電路和采用延邊三角接線的移相變壓器原理圖。采用二十四脈波對諧波有較好的抑制效果，功率因數較高，電壓平穩性高等優點，但在遠期客流量較大時，諧波污染較嚴重[13]。

1.3.1普速鐵路牽引變電所主接線

牽引變電所的進線電源來自110 kV電力系統的兩條獨立線路，經過2臺互為備用的牽引變壓器向接觸網供電。牽引變壓器與供電方式共同決定了牽引變電所接線方式。但無論選擇哪種供電方式與牽引變壓器接線方式，均必須保證一級負荷供電的可靠性，通過設置備用的牽引變壓器，保證牽引變壓器在檢修或故障時另一臺能負擔起負荷使系統繼續工作[8]。采用YNd11牽引變壓器的牽引變電所如圖9所示，圖中兩路不同電源分別為2臺牽引變壓器供電，互為備用。

圖9　普速鐵路牽引變電所接線示意圖Fig.9 Wiring diagram of traditional railway traction substation

1.3.2高速鐵路牽引變電所主接線

我國高速鐵路供電方式采用大容量V/x牽引變電所與AT供電方式[14]。如圖10所示，正常運行時，電力系統兩路220 kV進線提供電能，互為熱備用。牽引變電所內采用2臺220/2×27.5 kV牽引變壓器，互為備用。

圖10　高速鐵路牽引變電所接線示意圖Fig.10 Wiring diagram of high-speed railway traction substation

1.3.3鐵路分區所

為了提高供電靈活性，增強運行可靠性，常在兩牽引變電所供電臂之間設置分區所。分區所常用于雙邊供電和上下行接觸網末端并聯[7]。值得指出的是，分區所接線方式與供電方式相關，以AT供電方式為例，分區所主接線簡化示意圖如11所示。正常情況下，AT分區所由2個不同供電臂末端的AT所組成，當分區所任一側的牽引變電所出現故障時，越區隔離開關合閘，實現越區供電。

1.3.4AT所接線

AT供電方式下，須在沿線每隔10～15 km設置自耦變壓器和相應配電裝置。AT所有二大作用：一是向接觸網供電；二是維持接觸網電壓水平。AT所的主接線簡化示意圖如圖12所示，正常情況下，上下行在AT所處實現并聯，共用一臺自耦變壓器，一臺運行，另一臺備用，以增強供電可靠性。

圖11　AT分區所主接線簡圖Fig.11 Wiring diagram of subsection posts based on AC power supply mode

圖12　AT所主接線簡化示意圖Fig.12 Autotransformer post diagram

1.3.5地鐵牽引變電所接線

國內地鐵線路牽引變電所多采用單母線分段并設置母線聯絡開關的方式，如圖13所示。中壓母線分為35 kVⅠ段和Ⅱ段。

圖13　地鐵牽引變電所電氣主接線簡圖Fig.13 Wiring diagram of metro traction substation

母線電源進線來自同一座主變電所的2臺不同主變壓器，因此在一路電源無法正常供電時，可通過母聯開關將兩段母線聯絡起來，使用同一路電源供電。當一臺牽引整流變壓器解列時，由另一臺牽引整流變壓器輸出十二脈波供機車使用。當2臺牽引整流變壓器都解列時，則采用大雙邊供電。

1.4主要電氣保護

1.4.1鐵路保護配置

無論普速鐵路，還是高速鐵路，合理的繼電保護配置是鐵路牽引供電系統安全和穩定運行的保證。無論高鐵還是普速鐵路，牽引變電所內都設置了相同類型的繼電保護，只是保護整定值由于牽引網阻抗、機車密度等因素不同而不同。

保護的具體配置與電氣化鐵道所采用供電方式、電氣設備、工作環境相關，所以保護種類眾多，本節不一一羅列。牽引供電系統與配電網的主要區別在于其單相供電性與負荷波動性，這主要反映在饋線與變壓器之上。因此，本節主要介紹電氣化保護中的饋線保護與變壓器保護。

1)饋線保護

鐵路牽引供電系統各個部分的饋線保護配置如表1所示。

表1　鐵路牽引供電系統饋線保護配置

牽引變電所饋線設置雙重主保護，即阻抗保護和低壓啟動過流保護；設置電流增量保護為其近后備保護。同時，饋線的阻抗保護又是越區供電時分區所至相鄰變電所之間接觸網的遠后備保護。

AT分區所設置失壓保護的作用是在故障發生時解除接觸網饋線與AT分區所的電氣連接。但是當相鄰變電所故障時，即在越區供電下，須在分區所設置Ⅰ段阻抗保護、低壓啟動過流保護作為越區供電線路的主保護，電流增量保護為其后備保護。

AT所設置失壓保護的作用是在故障發生時解除接觸網饋線與AT所的電氣連接。

2)變壓器保護

①牽引變壓器：設置差動保護作為牽引變壓器的主保護，以應對牽引變壓器內部繞組相間短路和單相嚴重匝間短路等內部故障。同時，在變壓器一、二次側設置低壓啟動過流保護作為變壓器的近后備保護，其中二次側的低壓啟動過電流保護是27.5 kV母線的主保護，同時也是饋線保護的遠后備保護。牽引變壓器還設置了非電量保護，如瓦斯保護、溫度保護。此外，在一次側進線還設置失壓保護，以應對電力系統向牽引變電所兩路進線電源出現故障。

②自耦變壓器：設置差動保護為自耦變壓器主保護，設置低壓啟動過流保護為后備保護。同時，自耦變壓器還設置了瓦斯保護、溫度保護等非電量保護。此外，自耦變壓器設置碰殼保護，以應對變壓器高壓套管絕緣損壞以及引出線碰到變壓器外殼上所造成的單相接地故障。

1.4.2地鐵保護設置

地鐵牽引供電系統中既有交流AC35 kV的中壓網絡，也有DC1 500 V牽引網直流網絡。由于同時包括交、直流系統保護，種類繁多，這里不一一贅述。本節僅對直流饋線、整流機組保護配置做簡要介紹，其他主要部分保護配置見表2。

表2　地鐵保護配置

直流饋線主保護包括DDL保護、熱過負荷保護、雙邊聯跳保護。DDL保護即電流上升率及電流增量保護。文獻[15]給出牽引網短路電流與機車啟動電流的特點：

1)近端短路電流上升率與近端列車啟動電流上升率有明顯差別；遠端短路電流上升率與遠端列車啟動電流上升率差別不大；

2)近端短路電流增量大于近端列車啟動電量；

3)遠端短路電流持續時間大于遠端列車啟動電流時間。

DDL保護綜合了電流增量、電流上升率、持續時間三類信息，能區分遠端列車啟動電流與短路電流。牽引網短路電流會使牽引網溫度上升，所以采用熱過負荷保護檢測牽引網溫度，從而判斷是否出現故障。由于地鐵采用雙邊供電，所以設置雙邊聯跳保護以保證牽引網出現故障時兩側電源被同時切除。

整流機組的主保護是內部短路保護，由兩部分構成：一是內部過電壓保護，可防止工作中出現過高的反向過電壓將大功率二極管反向擊穿；二是快速熔斷器和逆流監視，可防止大功率二極管被反向擊穿后出現逆流和過電流[16]。

2牽引供電系統發展歷程

牽引供電系統是電力機車的能源系統，主要由牽引變電所和牽引網組成。牽引變壓器作為變電所中的核心元件，其作用是將電力系統提供的電能轉換并送至牽引網。同時，牽引網電壓水平直接受牽引網供電方式影響。因此，本節主要從牽引變壓器、牽引網供電方式兩個方面依次介紹牽引供電系統技術發展歷程。

2.1鐵路牽引供電系統技術發展

2.1.1牽引變壓器

牽引負荷為單相負荷且具有隨機波動的特點，所以對電力系統而言，牽引負荷是不對稱負荷，其產生的負序電流將影響電能質量。另外，牽引變壓器容量也隨著鐵路運量與列車速度的增長而不斷增加。因此，牽引變壓器的技術發展過程是負序抑制效果逐步提高與變壓器容量不斷增大的過程。

早期鐵路運量較小，列車運行速度低，對牽引變壓容量要求小，單相牽引變壓器足以滿足需求。同時，單相牽引變壓器還具容量利用率高、制造簡單、維護方便、工程建設投資較少等優點。因此，單相牽引變壓器在早期的鐵路線路中采用較多。但隨著國內經濟發展，容量較小的單相牽引變壓器逐漸不能負擔起不斷增長的鐵路運量與更高的列車運行速度。

為了滿足鐵路對大容量變壓器的需求，YNd11接線牽引變壓器得到廣泛采用。YNd11接線牽引變壓器容量較大、結構簡單、制造工藝成熟，且其次邊仍保持三相，不但能為接觸網供電，同時也能為變電所提供三相電源，文獻[7]分析了其運行特性。YNd11接線變壓器雖滿足了對容量的需求，但它對負序電流卻沒有抑制效果，影響電網電能質量[17]。

為了改善Ynd11接線變壓器的負序問題，我國1985年在京秦線上采用了Scott接線牽引變壓器，此后在大秦線、鄭武線等區段上也廣泛運用。Scott接線變壓器具有較大的容量與優良的負序抑制效果。文獻[18]～[19]分析了Scott接線變壓器的運行特性，并給出其可用于穩暫態分析的數學模型。文獻[20]給出了Scott接線變壓器負序電流表達式、電流不平衡度以及電壓不平衡度。眾多研究和實際運行結果表明，Scott接線變壓器能很好地抑制負序電流。但Scott接線變壓器也具有結構復雜、制造難度大、占地面積大、工程建設成本高的缺點。

隨著鐵路運量不斷增大和高速鐵路及重載鐵路的發展，同時具有一定負序抑制效果及較大容量的V型接線牽引變壓器在新建工程中得以應用。與Scott接線變壓器相比，V型接線牽引變壓器具有更高的容量利用率、相對較低的制造成本、更少的占地面積及工程投資等優點，文獻[21]～[23]對它們做了深入研究。因此，V型接線牽引變壓器在我國電氣化鐵路廣泛應用。

2.1.2牽引網供電方式

牽引網供電方式技術發展過程是牽引網供電能力不斷增強與其對通信影響不斷減小的技術發展過程。為此，我國電氣化鐵路牽引供電方式主要經歷了3種供電方式：直接供電方式、吸流變壓器-回流線供電方式、帶回流線的直供方式和自耦變壓器供電方式。

我國最初的電氣化鐵路廣泛采用直接供電方式，如圖14示，由接觸網和軌-地直接構成回路。直接供電方式具有結構簡單，投資少，維護方便的優點，適合我國當時鐵路運量小，線路少，列車運行速度低的基本情況。隨著鐵路運輸量日趨增大且逐漸向平原經濟發達地區和城市延伸，直供方式暴露了其對周圍通信線路電磁干擾大的缺點。

圖1　直接供電方式簡圖Fig.1 Direct feeding system diagram

為了減少對通信的影響，國內部分線路開始采用吸流變壓器-回流線供電方式，簡稱BT供電方式，如圖15所示。BT供電方式通過在牽引網上裝設變比為1∶1的吸流變壓器，使電流通過回流線流回牽引變電所，從而減少對周圍通信的影響。但采用BT供電方式，又會造成牽引網阻抗增大、供電距離縮短、工程造價高、易造成火花間隙等缺點，這些缺點限制了BT供電方式在我國的廣泛應用。

圖2　BT供電方式簡圖Fig.2 Boost transformer feeding system diagram

考慮到直接供電方式和BT供電方式的缺點，我國鐵路開始廣泛采用帶回流線的直供方式和自耦變壓器供電方式，簡稱DN供電方式和AT供電方式，它們不僅具有較強的供電能力和較小的牽引網阻抗，而且還能減輕對周圍通信的影響。并且AT供電方式因為其供電能力強、供電距離大，牽引網壓損、能量損失小的特點，廣泛應用于我國高速、重載鐵路及客運專線。同時，對AT供電方式的改進產生了全并聯AT供電方式，電壓損失相對于普通的AT供電方式更小，具有更強的供電能力，文獻[24-27]等對此做了充分的研究。

2.2地鐵牽引供電系統技術發展

2.2.1牽引整流變壓器

我國早期地鐵線路運量低，主要采用不可控整流電路的牽引整流變壓器。但這種傳統的牽引整流變壓器無法回收列車制動能量。隨著經濟發展，為了適應地鐵能耗的不斷上升以及國家節能減排的要求。牽引整流變壓器正在逐步向大功率PWM整流器過渡。文獻[28]～[30]研究表明，采用大功率PWM裝置不僅具有較強的供電能力，而且還能回收列車制動能量，提高能源利用率，降低地鐵運營成本。

2.2.2牽引網供電方式

地鐵牽引供電系統牽引網供電方式的發展過程是其供電能力不斷增強的過程。早期，我國地鐵運量小，牽引網采用主要采用直流750 V第三軌供電。隨著地鐵運量的不斷上升，要求牽引網具有更強的供電能力，從2000年至今，牽引網主要采用直流1 500 V架空接觸網供電，有些城市甚至已經采用直流3 000 V架空接觸網。文獻[31]詳細分析了750 V第三軌供電不足之處，及DC1500V架空接觸網供電的優勢。

3普速鐵路、高鐵、地鐵聯系與區別

本節分析了普速鐵路、高鐵、地鐵三者牽引供電系統不同之處，具體結果見表3。

1)供電制式：考慮到今后發展重載、高速鐵路，牽引供電系統選擇供電制式為25 kV/50 Hz單相工頻交流制。城市軌道交通牽引供電系統選擇供電制式為DC1500/750V，原因如下：

①直流供電制無電抗壓降，相對于交流來說電壓損小；

②地鐵牽引供電系統供電范圍小，機車功率小，所需電壓低；

③城市軌道交通供電線路處在建筑群之間，供電電壓不宜過高；

④直流電機具有較好的調速性能。

2)牽引供電系統進線電壓等級: 普速鐵路牽引供電系統進線電壓等級多為110 kV；考慮高鐵速度快、列車密度大，其牽引供電系統進線電壓等級為220 kV；地鐵牽引供電系統電源來自主變壓器的35 kV中壓網絡或由開閉所引入城市電網10 kV電源，進線電壓等級為35 kV或10 kV。

3)運行速度：高鐵是指設計運營速度在250 km/h以上(含預留)，并且初期運營速度200 km/h以上的客運專線鐵路[32]。一些未經改造的既有線路，運營速度能力低于200 km/h的都稱作普速鐵路。

4)牽引變壓器接線方式：普速鐵路牽引變壓器接線方式多為單相V/v，阻抗匹配平衡變壓器；高鐵牽引變壓器接線方式為單相V/x接線。地鐵采用牽引整流變壓器。

5)牽引網供電方式：普速鐵路牽引網供電方式多為DN供電方式，高鐵牽引網供電方式為AT供電方式。

6)接觸網材料：高速鐵路的牽引負荷主要是列車克服高速行駛下空氣阻力所需的動力，而普速鐵路牽引負荷主要是牽引負載和克服線路阻力，故高鐵牽引負荷特點相對于普速鐵路來說負荷大且具有持續性。因此，高速鐵路接觸網必須提供大且持續的負荷電流，接觸網載流量也因此變大。所以，在接觸網選材中，普速鐵路所用的銀銅接觸線已不再適用于高鐵，取而代之的是強度更高，導電率更大的錫銅合金、鎂銅合金導線[33]。

7)GIS組合開關柜：由于高速鐵路供電可靠性要求高，所以廣泛采用GIS組合開關柜。普速鐵路則采用27.5 kV敞開式高壓電氣設備，以空氣為絕緣介質。地鐵牽引供電系統設備大都處于地下，空間狹小，采用GIS組合開關柜可大大減少空間占用，且能提高供電可靠性，不對通信產生影響。

8)綜合接地系統：由于高速鐵路牽引負荷大，牽引變電所回流電流較大，繼續采用普速牽引變電所接地系統會面臨兩大嚴重問題：一是回流電流造成地網電位不相等，對人身以及設備安全造成威脅，對保護、測量、信號裝置造成影響；二是機車起動、制動使得母線電流波動，波動產生電磁信號對通信造成干擾。文獻[34]對無渣軌道綜合接地系統的研究表明，高速鐵路無渣軌道采用綜合接地系統后滿足軌道電位和設備通信的要求。

9)單雙邊供電與電分相：鐵路為單邊供電形式，在兩個牽引變電所供電臂之間使用電分相，隔離相鄰供電臂。普速鐵路采用器件式或者錨段關節式分相，而高速鐵路由于其速度快的特點，使得器件式分相有如下缺點：自身重量產生的硬點導致異常磨耗、接頭處打碰弓進而引發弓網故障[35]；絕緣部分老化，性能降低，惡劣天氣下存在短路風險。所以，高鐵采用錨段關節式分相。但電分相的存在，使得接觸網出現電氣斷點，機車不能持續從接觸網上取得電能[36]，同時也造成電網三相不對稱[37]。地鐵牽引網上為直流電，采用雙邊供電方式，故無電分相。

表3　普速鐵路、高鐵、地鐵牽引供電系統區別

4總結與展望

軌道交通的快速發展使得牽引供電系統成為研究熱點之一。本文著手于牽引供電系統，對普速鐵路、高鐵、地鐵三者的牽引供電系統做出介紹，階段性地分析了供電方式、牽引變壓器技術在我國軌道建設過程中的發展歷史，并在此基礎上，總結三者牽引供電系統的聯系與差別。

鐵路運輸量與列車運行速度的不斷上升，線路建設逐步延生至中小城市，對鐵路牽引供電系統也提出更高要求。因此，鐵路牽引供電系統將會面對2個方面的問題，一方面要增強其供電能力，另一方面要減小其對電力系統電能質量及鐵路線周圍通信的影響。因此，對大容量、高容量利用率且具有較好負序抑制效果牽引變壓器的研究和具有更強供電能力供電方式的研究有利于我國鐵路牽引供電系統的發展。

對地鐵牽引供電系統而言，存在2個問題：一是列車頻繁的制動造成能源浪費；二是牽引變電所供電距離較短，增加了線路牽引變電所數量和工程建設成本。對于以上2個問題，一方面新建線路中可采用反饋式新型直流牽引供電系統實現對列車制動能量的回收，另一方面可適當提高牽引網電壓，增強供電能力，減少線路牽引變電所數量。

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(編輯陽麗霞)

Overview of traction power supply system for rail transportation

HE Yangyang, HUANG Kang, WANG Tao, ZHANG Gexiang

(School of Electrical Engineering，Southwest Jiaotong University，Chengdu 610031，China)

Abstract:This paper discussed the connections and distinctions of three kinds of traction power supply systems of universal speed railway, high-speed railway and metro. First, these three kinds of traction power supply systems were analyzed from the perspectives of power supply, transformers, traction substation connection and protective configuration. And then, key technology developments of traction power supply systems were summarized as well as the connections and distinctions among the three kinds of traction power supply systems. Finally, the trend of traction power supply technology was presented.

Key words:traction power supply system; rail transit; universal speed railway; high-speed railway; the subway metro; transformer

中圖分類號：U22

文獻標志碼：A

文章編號：1672-7029(2016)02-0352-10

通訊作者：張葛祥(1974-)，男，四川綿陽人，教授，博士，從事自然計算及智能電網研究; E-mail: zhgxdylan@126.com

基金項目：國家自然科學基金資助項目(61170016，61373047)

收稿日期：2015-07-28