高速铁路的牵引供电系统特点

（1）动车组的负载率高、受电时间长。列车在运行中，牵引力主要克服轮轨摩擦力、线路坡道阻力和空气阻力三大逆向力。传统的电力机车在运行中主要克服前两项阻力。但是随着速度的增加，空气阻力也呈几何级数增长。因此，对于高速铁路动车组来说，空气阻力成为列车驱动首要考虑的因素。其负载率基本保持平稳，受电时间也较长，从系统取流的时间与取流的大小将大大增加，所以整个牵引系统的负载率将增加。

（2）牵引负荷具有显著的时段特征。短时集中负荷特征明显，在早晚时段和节假日的高峰客流期，根据客流量实际需要，可能组织大编组高密度的客运方案，甚至在短时间内形成密集追踪的行车态势。电力牵引供电系统应具有应对各种集中负荷供电的能力和条件。

（3）需要较高的系统供电能力。以国产高速动车组 CRH3 为例，在350 km/h速度下，8辆编组时，动车总功率为 8 800 kW，加之高速铁路的行车密度大，因此，要求电力牵引供电系统应具备更大的供电能力，即必须对牵引变压器容量、牵引网的电流传输能力进行大幅度提高与加强。

（4）需要较强的越区供电能力。由于高速铁路的重要性以及正点率、动车组本身特点的需求，电力牵引供电系统应具备应对各种异常条件下的供电能力。在出现某牵引变电所解列退出运行的情况下，需通过相邻牵引变电所进行越区供电。对于高速铁路而言，此项功能较之传统的电气化铁道供电系统显得更为重要。

（5）需要采用较高等级的外电系统。由于高速铁路电力牵引供电系统对外电系统的可靠性、系统短路容量要求高，目前高速铁路电力牵引供电系统的受电电压等级均采用 220 kV。普速铁路电力牵引供电系统一般均采用110 kV供电。(www.xing528.com)

（6）对弓网间受流提出了更高的要求。高速铁路受电弓——接触网系统是动车组获取电能的唯一途径。弓网系统服役形态直接关乎中国 2.5 万千米高速铁路的运营安全。围绕高速铁路弓网系统在复杂环境下服役形态的检测监测，诊断评估与养护、维护、修护等技术问题开展系统研究，对保障高铁安全运营与效能提升具有重大意义。接触网是电气化铁路电力牵引供电系统的重要组成部分之一，其与电力系统输电线路的最大区别在于：电力系统的输电线路是向静止的负荷供电，而接触网的用电负荷是移动的。移动的速度即为高速列车的运行速度，目前在中国高速铁路的运行速度已达350 km/h，列车通过受电弓弓头在接触线下的滑动来实现受流。所以，良好的受流要求弓头在接触线下平稳滑动，这在低速运行工况下是易于实现的。随着列车速度的提高，接触网的运行条件变得越来越复杂、恶劣。在高速受电弓的激励下，接触悬挂的振动频率、幅度都在加剧，尤其在双弓或多弓运行模式下，由于后弓受流条件的恶化，在加剧接触悬挂振动的同时，也恶化了弓网间牵引电流的传输，严重影响着高速列车的正常运行。因此，在接触网设计中要充分考虑列车运行速度、受电弓性能、同时工作数量以及空气动力学的影响等因素，正确选择接触网的悬挂方式、线材、张力配置以及主要的技术参数，以满足高速动车组的取流要求。

（7）对设备的安全可靠性提出了更高的要求。高速铁路牵引网正常牵引电流及短路电流均有较大的提高，其流经钢轨产生的钢轨电位也将大幅度提高，因此，牵引回流通道的安全问题更加凸显，即牵引回流网络在安全上对人、轨旁设备的影响及与其他系统的电磁兼容问题更加突出。高速铁路牵引变电所、AT所、分区所及开闭所采用无人值班的运营管理模式，这对牵引变电设备的安全可靠性、设备及其运行环境的监控以及相关系统的联动均提出了更高的要求。接触网应保证在一定的环境条件下能安全、可靠地全天候运行，这要求接触网在高速运行和恶劣的气候条件下，能保证受电弓的正常取流；接触网线材及零部件应具有足够的抗振动、抗疲劳、抗腐蚀和耐磨性能，并有较长的使用寿命，紧固用零部件要具有良好的抗振能力并要采取有效的防松措施。

（8）对设备系统的互通提出了更高的要求。在高速铁路电力牵引供电系统中，内外部设备系统间的互联及互操性越来越多，这就要求开放各设备系统，统一规划系统间信息交换的标准和传输技术，并对各子系统产生的大量信息进行统一加工、发掘与共享，为电力牵引供电系统正常运营和事故抢修提供决策依据。