铁路作为我国交通大动脉,在其快速发展的过程中,铁路的电分相环节和以负序为代表的电能质量问题日益凸显。同相供电技术能够在补偿负序的同时,取消变电所出口处的电分相装置,对铁路技术的发展和实际生产应用有着巨大意义。新一代的组合式同相供电技术,在原有眉山同相供电技术的基础上做出了技术性突破,在新线修建和既有线改造方面,能够经济有效地改善负序问题,同时取消电分相环节,解决现有电气化铁路矛盾,被誉为电气化铁路领域具有革命性的创新成果。本文的主要工作是围绕单三相组合式同相供电系统展开。首先本文对现有铁路供电系统做了简要说明,介绍了既有同相供电系统的构成和实现方法,并分析了眉山同相供电方案的系统原理、系统优势和局限性。其次对组合式同相供电方案和同相补偿装置作原理性论述,并对单相组合式和单三相组合式同相供电方案作比较,介绍了组合式同相供电系统方案中牵引变压器和同相补偿装置的容量设计方法,并分析了组合式同相供电系统的经济性和安全可靠性。同时基于单三相组合式同相供电试验系统的试验数据,对其实际运行情况进行分析。最后基于京沪高铁变电所既有供电方式下的实测数据,分析变电所运行情况；同时预测了该变电所的远期负荷,并在该负荷下分析变电所运行情况；针对分析结果提出两种单三相组合式同相供电改造设计方案,并从技术经济性方面做比较。