摘要：電氣化鐵路采用雙邊供電方式可以取消牽引網(wǎng)供電臂末端的電分相，但雙邊供電后牽引負(fù)荷電流分布規(guī)律改變，因此有必要進(jìn)一步深入研究雙邊供電系統(tǒng)的供電能力。本文根據(jù)平行雙邊供電系統(tǒng)電路拓?fù)涮攸c，首先理論推導(dǎo)了多工況時牽引所分流系數(shù)、牽引網(wǎng)電壓損失公式，并結(jié)合實例，分別探究了分流系數(shù)和牽引網(wǎng)電壓損失與相位差和機(jī)車位置之間的關(guān)系;其次提出了一種適合電壓移相器的控制算法;最后搭建了雙邊供電系統(tǒng)仿真模型，分析了單車工況下兩牽引所的分流系數(shù)和牽引網(wǎng)電壓損失。結(jié)果表明：使用上述控制算法，電壓移相器可以有效的調(diào)節(jié)饋線電壓相位，降低負(fù)載不平衡度，并有效地減小了牽引網(wǎng)上的電壓損失。

　　關(guān)鍵詞：電氣化鐵路;雙邊供電;分流系數(shù);電壓損失;電壓移相器

　　我國正在迅速的建設(shè)大規(guī)模電氣化鐵路來促進(jìn)經(jīng)濟(jì)繁榮[12]，主要體現(xiàn)在高速和重載鐵路上。為滿足高速重載運(yùn)輸?shù)男枰�，設(shè)計了新型大功率機(jī)車組，并在一些主要線路上得到應(yīng)用,4。電氣化鐵路廣泛采用單相25kV交流牽引供電系統(tǒng)，為減輕對電力系統(tǒng)的負(fù)序影響，基本都采用輪流換相的措施，因此在牽引變電所出口處和分區(qū)所處均設(shè)置有電分相環(huán)節(jié)。

　　電分相作為牽引供電系統(tǒng)中較為薄弱的環(huán)節(jié)，很大制約機(jī)車的安全高速運(yùn)行，并且容易造成勵磁涌流、過電壓、機(jī)車失速等問題影響機(jī)車的正常運(yùn)行，因此解決電分相的問題迫在眉睫。 近年來，大量研究表明當(dāng)電氣化鐵路采用雙邊供電方式后，可取消分區(qū)所處的電分相，減少列車斷電時間，同時可以減小牽引網(wǎng)能耗，保證足夠的牽引變電所間距，因而可以減少舊線改造和新線建設(shè)的投資。但雙邊供電后由于兩牽引變電所間的牽引網(wǎng)被連通成為電力系統(tǒng)高壓側(cè)的低壓并聯(lián)支路，由此引起的均衡電流不僅會造成大量額外的電度電費(fèi)，而且也會對電力系統(tǒng)的潮流分布造成極大影響10。

　　為了消弭均衡電流帶來的缺點，文獻(xiàn)11根據(jù)電壓相位差與循環(huán)功率的關(guān)系，提出一種用于交流電氣化鐵路雙邊供電的電壓移相器，該移相器可實現(xiàn)27個級差的分級相位調(diào)節(jié)，因此可以降低本牽引所與相鄰牽引變電所饋線電壓的相位差，進(jìn)而減小均衡電流。目前，針對平行雙邊供電方式牽引負(fù)荷電流分布和沿線電壓損失的研究，主要集中于利用牽引供電系統(tǒng)等值電路來分析它們與機(jī)車位置之間的關(guān)系12，未考慮相鄰兩牽引所饋線電壓相位差對分流和電壓損失的影響。然而在實際環(huán)境中兩相鄰牽引所饋線電壓的相位并不相等13，相位差對牽引所分流系數(shù)和牽引網(wǎng)電壓損失都有著不可忽視的影響。

　　本文揭示了雙邊供電后個牽引變電所饋線電壓相位差與分流系數(shù)和牽引網(wǎng)電壓損失的關(guān)系，并提出了一種適合電壓移相器的控制算法。在simulink環(huán)境下搭建了包含電壓移相器在內(nèi)的牽引供電系統(tǒng)仿真模型，并在單車負(fù)載工況下對兩牽引所的分流系數(shù)和牽引網(wǎng)電壓損失進(jìn)行分析。

　　1平行雙邊供電系統(tǒng)

　　在我國高壓電力系統(tǒng)中，發(fā)電廠與變電站之間，往往通過架空線路構(gòu)成環(huán)式接線，這樣可以提高供電可靠性，并且比較經(jīng)濟(jì)。采用平行雙邊供電方式的相鄰兩牽引變電所是從兩個不同的電力變電站取電，這種取電方式也是我國大多數(shù)牽引變電所采用的取電方式，由于兩個電力變電站之間存在一定長度的輸電線路，從電路結(jié)構(gòu)上看，牽引供電系統(tǒng)與電力系統(tǒng)輸電線并聯(lián)，因此當(dāng)牽引網(wǎng)上空載時，會在牽引供電系統(tǒng)中產(chǎn)成附加電流，即均衡電流。

　　2電氣特性分析

　　2.1牽引負(fù)荷電流分布規(guī)律

　　當(dāng)牽引供電系統(tǒng)實施雙邊供電后，牽引網(wǎng)上有負(fù)荷時，沿線實施雙邊供電的牽引所均要向牽引負(fù)荷供電，牽引負(fù)荷電流遵循的原則是近者多分，遠(yuǎn)者少分，距離牽引負(fù)荷最近的牽引所承擔(dān)的分流任務(wù)最大，對應(yīng)的牽引變壓器容量利用達(dá)到最大。

　　2.2牽引網(wǎng)電壓損失分析

　　當(dāng)牽引網(wǎng)上有機(jī)車行駛時，單邊供電牽引網(wǎng)的最大電壓損失發(fā)生在牽引網(wǎng)末端，這與各供電區(qū)間機(jī)車的取流位置有關(guān)。雙邊供電時機(jī)車向相鄰兩個牽引變電所取流，相比于單邊供電的一個牽引變電所供電，牽引網(wǎng)上流過的電流有所減小，相應(yīng)的會降低牽引網(wǎng)上的電壓損失。本小節(jié)主要對兩個牽引變電所單邊供電和雙邊供電的牽引網(wǎng)電壓損失進(jìn)行討論分析。

　　3相位補(bǔ)償措施

　　本文利用前期研究所提出的適用于牽引供電系統(tǒng)的電壓移相器來調(diào)節(jié)饋線電壓，并提出了一種調(diào)相控制算法。

　　4仿真分析

　　4.1仿真模型搭建

　　為驗證電壓移相器的可用性以及其減小負(fù)載不平衡和牽引網(wǎng)電壓損失的有效性，使用Matlab/simulink軟件搭建27.5kV直供帶回流線的雙邊供電系統(tǒng)仿真模型。

　　5結(jié)論

　　(1)牽引網(wǎng)負(fù)載時，隨著相位差的增大，相位超前的牽引所分流系數(shù)逐漸增大，負(fù)載不平衡度加劇，牽引網(wǎng)最大電壓損失也在不斷增大，且電壓損失最大時機(jī)車所處的位置也在后移，當(dāng)相位差大到一定程度時，牽引網(wǎng)上有均衡電流流過。

　　(2)所提出的電壓移相器控制算法可以有效地調(diào)節(jié)饋線電壓相位，減小相位差。

　　(3)不同相位差下，安裝電壓移相器后個牽引所的分流系數(shù)曲線近似相同，且其值均在內(nèi)，牽引網(wǎng)上不存在均衡電流，牽引網(wǎng)電壓損失也有所降低。當(dāng)機(jī)車位置相同時，相位差越大補(bǔ)償后的牽引網(wǎng)電壓損失也會略微偏大。

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　　作者：李鑫，劉炯，陳偲，馬海木呷，朱長青，鄧?yán)?/p>