中國干線電氣化鐵路均采用工頻單相交流制。截至2017年底，中國電氣化鐵路里程達8.7萬km，鐵路電氣化率達到68.2%，其作用越來越大。為降低牽引負荷對電力系統不平衡的影響，世界各國通常采用輪換相序、分相分區供電的方案，此時，需在分相分區處設置電分相。電分相是牽引網最薄弱的環節，會造成牽引網供電間斷，制約著電氣化鐵路高速和重載的發展，同時可能對電氣化鐵路的安全運營構成威脅。

近期，國內相繼展開了市域鐵路及交流地鐵的建設，目前設計模式仍以借鑒干線鐵路為主，其行車密度大、站間距離短、再生制動能量大、選址要求高等特點，電分相的設置成為難題，這對電氣化鐵路科研及設計人員亦提出了新的要求。

顯然，消除電分相不良影響的根本途徑是取消電分相。德國電氣化鐵路供電模式自成體系，可實現電氣化鐵路的同相貫通供電，使電分相得以取消，但該供電制式代價太高，只有德國及其周邊少數國家采用。前蘇聯各國電氣化鐵路廣泛使用雙邊供電，該方式可省去變電所之間分區所處的電分相，但是會產生均衡電流和保護配合、電能計費等問題。鐵路功率調節器由日本學者提出，能夠有效實現負序等電能質量問題的治理，但是機車過電分相出現的問題仍無法得到解決。

國內，西南交通大學在同相供電領域進行了開創性的工作和大量卓有成效的研究，例如，最早提出了同相供電概念和初步技術方案；有學者論述了我國高速鐵路牽引供電發展的若干關鍵技術問題；有學者提出新一代牽引供電系統并闡述了其關鍵技術，采用組合式同相供電技術治理負序，同時取消變電所出口處電分相，采用新型雙邊供電技術取消分區所處電分相；有學者則進一步提出干線鐵路與城市軌道的統一牽引供電方式，為未來發展打下理論基礎。

現階段，西南交通大學電氣工程學院、中鐵第一勘察設計院集團的研究人員李群湛、王輝 等，在2021年第5期《電工技術學報》上撰文，提出并研究了一種牽引變電所群貫通供電方案，著重研究了系統方案構成、負序補償技術方案、貫通牽引網分段保護與狀態辨識技術及外部電源方式等關鍵技術方案，

PS：牽引變電所群貫通供電系統

定義電網同一變電站三相中的相同兩相（每相同一母線的不同分段）以樹形（輻射式）結構給n（n≥2）個牽引變電所供電的這n個牽引變電所為1個牽引變電所群，牽引變電所群貫通供電系統示意如圖1所示。

圖1中，牽引網為直供方式，顯然也適用于自耦變壓器供電等其他供電方式，n個牽引變電所依次為SS1, SS2,…, SSn。群內各牽引變電所之間實施貫通供電，構成牽引變電所群貫通供電系統。

該系統牽引變壓器采用單相變壓器，一次側接自電力系統三相中相同的兩相，二次側牽引網實現貫通供電。當公共連接點（Point of Common Coupling, PCC）處負序超過相關規定時，利用負序補償裝置進行負序補償。根據負序補償方式的不同，將牽引變電所群貫通供電方案分為集中式補償和分布式補償兩類。

圖1 牽引變電所群貫通供電系統示意

研究人員指出：

• 1）基于無功型的負序補償方式適用于N模式與N+1模式的集中式補償方案，集中式補償方案在一定程度上可以降低補償裝置的容量；
• 2）貫通牽引網分段保護與狀態辨識技術能夠保證電氣化鐵路的正常運營，及時發現、隔離和排除故障，并把故障限制在最小范圍，使故障影響降到最低；
• 3）牽引變電所群貫通供電系統中各牽引變電所由同一電網變電站的分段母線供電，理論分析和實測數據表明，在構成樹形結構下，若各牽引變壓器的電壓比一致，則可使均衡電流為0。因此，本方案可以作為實現貫通供電的一種有效途徑之一。

研究人員表示，該方案能夠有效地取消變電所出口處和分區所處電分相、消除無電區，進一步提高供電可靠性，始終保持列車牽引力和（電）制動力，保證供電能力和運輸能力良好發揮，同時降低建設成本，保證供電靈活和可靠性，并且能夠有效解決均衡電流和穿越功率問題。

同時，該系統地提出不僅能夠攻克高原鐵路（青藏鐵路與川藏鐵路）坡道長、大、多而不宜設分相（產生無電區）的難題，也對交流地鐵、市域鐵路、高速和重載干線鐵路等交流電氣化鐵路的建設具有重要的參考推廣價值。

本文編自《電工技術學報》，原文標題為“電氣化鐵路牽引變電所群貫通供電系統及其關鍵技術”，作者為李群湛、王輝 等。