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随着我国高速重载铁路发展,我国电气化铁路电能质量问题日益凸显,其中比较重要的两个方面是电分相及负序问题。在既有的牵引供电系统中,频繁的过分相过程不仅影响了列车安全运行而且严重制约了列车速度和牵引力。针对这两个问题,同相供电技术可以取消电分相环节,具有补偿负序、谐波、无功等优势,能够有效改善电气化铁路电能质量问题。近年来,组合式同相供电技术更是大大降低了同相供电方案设备投资,使得同相供电技术成为高速重载铁路发展新思路。本文首先对组合式同相供电系统方案进行了介绍,阐述了该方案优点与应用前景；其次对该方案牵引变电所容量设计方法进行了介绍,分析了其关键器件补偿原理,对同相补偿装置中主要器件可靠性进行了分析；基于k/n(G)系统对同相补偿装置不同备用方式可靠性进行了研究,分析了同相补偿装置备用数量与可靠性关系；最后对同相补偿装置基本运行方式进行了介绍,对在1/2备用方式下牵引变电所内同相补偿装置运行方式进行了分析,基于实测负荷结合变压器温升模型对同相补偿装置运行方式对牵引变压器温升及寿命损失影响进行了分析,基于实测负荷结合构成单相组合式不等边SCOTT接线变压器中性点电位模型分析了同相补偿装置运行方式对单相组合式同相供电系统中性点电位漂移影响。在论文的最后,基于牵引负荷特性进行组合式同相供电系统设计,利用论文中的分析结论对同相补偿装置运行与备用方式进行优化,进一步降低组合式同相供电系统方案投资。