中国干线电气化铁路均采用工频单相交流制。截至2017年底，中国电气化铁路里程达8.7万km，铁路电气化率达到68.2%，其作用越来越大。为降低牵引负荷对电力系统不平衡的影响，世界各国通常采用轮换相序、分相分区供电的方案，此时，需在分相分区处设置电分相。电分相是牵引网最薄弱的环节，会造成牵引网供电间断，制约着电气化铁路高速和重载的发展，同时可能对电气化铁路的安全运营构成威胁。

近期，国内相继展开了市域铁路及交流地铁的建设，目前设计模式仍以借鉴干线铁路为主，其行车密度大、站间距离短、再生制动能量大、选址要求高等特点，电分相的设置成为难题，这对电气化铁路科研及设计人员亦提出了新的要求。

显然，消除电分相不良影响的根本途径是取消电分相。德国电气化铁路供电模式自成体系，可实现电气化铁路的同相贯通供电，使电分相得以取消，但该供电制式代价太高，只有德国及其周边少数国家采用。前苏联各国电气化铁路广泛使用双边供电，该方式可省去变电所之间分区所处的电分相，但是会产生均衡电流和保护配合、电能计费等问题。铁路功率调节器由日本学者提出，能够有效实现负序等电能质量问题的治理，但是机车过电分相出现的问题仍无法得到解决。

国内，西南交通大学在同相供电领域进行了开创性的工作和大量卓有成效的研究，例如，最早提出了同相供电概念和初步技术方案；有学者论述了我国高速铁路牵引供电发展的若干关键技术问题；有学者提出新一代牵引供电系统并阐述了其关键技术，采用组合式同相供电技术治理负序，同时取消变电所出口处电分相，采用新型双边供电技术取消分区所处电分相；有学者则进一步提出干线铁路与城市轨道的统一牵引供电方式，为未来发展打下理论基础。

现阶段，西南交通大学电气工程学院、中铁第一勘察设计院集团的研究人员李群湛、王辉 等，在2021年第5期《电工技术学报》上撰文，提出并研究了一种牵引变电所群贯通供电方案，着重研究了系统方案构成、负序补偿技术方案、贯通牵引网分段保护与状态辨识技术及外部电源方式等关键技术方案，

PS：牵引变电所群贯通供电系统

定义电网同一变电站三相中的相同两相（每相同一母线的不同分段）以树形（辐射式）结构给n（n≥2）个牵引变电所供电的这n个牵引变电所为1个牵引变电所群，牵引变电所群贯通供电系统示意如图1所示。

图1中，牵引网为直供方式，显然也适用于自耦变压器供电等其他供电方式，n个牵引变电所依次为SS1, SS2,…, SSn。群内各牵引变电所之间实施贯通供电，构成牵引变电所群贯通供电系统。

该系统牵引变压器采用单相变压器，一次侧接自电力系统三相中相同的两相，二次侧牵引网实现贯通供电。当公共连接点（Point of Common Coupling, PCC）处负序超过相关规定时，利用负序补偿装置进行负序补偿。根据负序补偿方式的不同，将牵引变电所群贯通供电方案分为集中式补偿和分布式补偿两类。

图1 牵引变电所群贯通供电系统示意

研究人员指出：

• 1）基于无功型的负序补偿方式适用于N模式与N+1模式的集中式补偿方案，集中式补偿方案在一定程度上可以降低补偿装置的容量；
• 2）贯通牵引网分段保护与状态辨识技术能够保证电气化铁路的正常运营，及时发现、隔离和排除故障，并把故障限制在最小范围，使故障影响降到最低；
• 3）牵引变电所群贯通供电系统中各牵引变电所由同一电网变电站的分段母线供电，理论分析和实测数据表明，在构成树形结构下，若各牵引变压器的电压比一致，则可使均衡电流为0。因此，本方案可以作为实现贯通供电的一种有效途径之一。

研究人员表示，该方案能够有效地取消变电所出口处和分区所处电分相、消除无电区，进一步提高供电可靠性，始终保持列车牵引力和（电）制动力，保证供电能力和运输能力良好发挥，同时降低建设成本，保证供电灵活和可靠性，并且能够有效解决均衡电流和穿越功率问题。

同时，该系统地提出不仅能够攻克高原铁路（青藏铁路与川藏铁路）坡道长、大、多而不宜设分相（产生无电区）的难题，也对交流地铁、市域铁路、高速和重载干线铁路等交流电气化铁路的建设具有重要的参考推广价值。

本文编自《电工技术学报》，原文标题为“电气化铁路牵引变电所群贯通供电系统及其关键技术”，作者为李群湛、王辉 等。