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采取高压大功率GTO多电平PWM变换器 改善铁道电气化供电质量重大技术价值的研讨 李世林徐庆标陈报生匿：!习 (铁道部科学研究院标准所、电子所) 摘要： 铁道电气化供电是一种严重的“电污染”源。对供电系统及用电部门带来不少危害．本论文 试图采用现代已基本成熟的高科技电力电子成果，即。高压大功率GTO多电平PWM变换器” 技术一从根本上治理铁道电气化的。电污染”，改善铁道电气化供电系统质量。 一、引言 采用单相交流27．5kV、50Hz铁道电气化供电的大功率电力机车．对铁路的“重载和快速” 运输·起到了十分重要作用。从直观而言．电力机车牵引运输对大气环保却似乎是“无污染”的 运输工具。 但是一确切来说，如果发电厂是以煤和油(第一能源)为燃料．对电力机车与内燃机车而言． 内燃机车的废气对空气造成分散污染，电力机车则为集中污染。而且能量传输到机车轮轨关系 上做功的总敏率电力机车为20蟛；内燃机车则是30％。电力机车有lo％总效率的浪费．亦即 第一能埚【的浪费．这些浪费又增加了废气对大气的进～步污染。 在这一点上，还不是主要的。更严重的是铁道电气化供电质量各类问题的“电污染”．对供 电系统及用电部门与社会用电，带来了不少危害。 针对铁道电气化供电的“电污染”．本篇论文试图以现代比较成熟的高科技的电力电子变 换器技术-对其。电污染”进行治理．以改善铁道电气化的供电质量。基本上消除。电污染”的危 害。 如果铁道电气化供电．采用水力发电供电，不仅电力机车的能量转换总效率可达到60％． 再加上采用电力电子变换器技术治理“电污染”．电力机车则是清洁大气、清洁电力成为比较 理想、比较完善的运输工具。 二、铁逋电气化供电“电污染”的各类问题 我国第一条干线铁道电气化铁路“宝～风”线的供电制：是单相交流50I-k、27．5kv。从此 我国以后发展起来电气化铁路，都采用这唯一的国标供电制。 典型27．5kv／50t．-两种单相牵引变电所供电方式，见圈l所示。 13 发电厂 发电厂 ⑤ U0}(V／27 单相降压 d 删日供电接 啦网 (ajv／v4妻班牵引空电所 (bJY／△接践牵{f主电所 图I 典型27·5KV／50Fk两种单相车引变电所供电方式 图l标示了发电厂输电至变电所牵引变压器和供电接触网的各个主要环节。 单相YIY接线和三相Y／△接线方式各有独到的优点+也有它固有的不足之处。在这里不 予以评论。 这里着重指出铁道电气化单相工频交流制产生“电污染”的各类问题一及对电力系统、用电 部门及社会用电的影响。各类问题主要表现以下几个方面： ¨)单相交流电力牵引负荷对电力系统产生的负序影响问题 铁道电气化单相供电的牵引负荷。造成电力系统三相电压的严重不平衡而产生负序电流· 对三相发电机和电动机的工作状态，产生不稳定运转的影响。致使铁道电气化区段周围的农业 用电和居民家电用电都不能正常工作运转。为解决负序问题，虽然曾采用过三相中的两相·如 A、B两相向变电所相反方向接触网供电，和加大变电所变压器窖量等方法，但由于电力牵引列 车的不均衡性的频繁波动，仍然没能彻底解决问题。 (2)供电接触网换相问题 电力机车由单相供电．而在铁路上的供电网则是分别由不同相(例如A相和B相)间隔供 电的。其相位相差IZO度。两相之间有段无电隔离区。当电力机车通这条铁路时，因电力机车 有关电机和电器与相位有关．致使机车过这段无电区时，必须关闭机车供电开关，靠机车惯性 14 速度闯过无电区后·供电重新启动a这给司机控