鐵道牽引供電系統(tǒng)存在的問(wèn)題及其應(yīng)對(duì)措施

崔巖

摘 要：在實(shí)際的鐵道牽引供電系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，存在著各種各樣的問(wèn)題，這些問(wèn)題的存在，嚴(yán)重的制約了鐵道牽引供電系統(tǒng)的穩(wěn)定、良好的運(yùn)行。而在實(shí)際的運(yùn)行維護(hù)中，相關(guān)的技術(shù)人員應(yīng)該對(duì)存在的問(wèn)題，深度分析原因，并且采取有效的措施進(jìn)行解決，進(jìn)一步提高鐵道牽引供電系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

關(guān)鍵詞：鐵道牽引供電系統(tǒng)；問(wèn)題；應(yīng)對(duì)措施

1 鐵道牽引供電系統(tǒng)中存在的問(wèn)題

1.1 諧波電流的問(wèn)題

鐵道是一種交通中使用的工具，在交通運(yùn)輸系統(tǒng)中占有重要的位置，由于鐵道牽引供電系統(tǒng)是一項(xiàng)感性負(fù)載的系統(tǒng)，這也使得系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中經(jīng)常會(huì)由于牽引機(jī)、變壓器等設(shè)備的非線形關(guān)系而產(chǎn)生諧波電流，而諧波電流對(duì)供電系統(tǒng)中的線路、設(shè)備都會(huì)造成一定的影響，對(duì)鐵道供電系統(tǒng)以及人員的安全造成嚴(yán)重的影響[1]。例如，諧波電流對(duì)變電站的影響，變電站是供電系統(tǒng)中的樞紐部位，而在諧波電流的影響下，會(huì)使得變電站的電壓上升、電流增大，直接增加了變壓器的荷載，在超出變壓器的荷載能力范圍后會(huì)造成變壓器燒毀的現(xiàn)象；對(duì)電網(wǎng)輸電線的影響，諧波電流會(huì)增加線路上的功率，使得線路材料的電阻變大線路輸送電的熱度升高，對(duì)線路的使用壽命造成直接的影響，甚至?xí)斐删€路燒毀的現(xiàn)象，最終導(dǎo)致供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障；諧波電流對(duì)繼電保護(hù)裝置的影響，繼電保護(hù)裝置是供電系統(tǒng)中的安全保鏢，是保證系統(tǒng)安全運(yùn)行的主要設(shè)備，而在諧波電流的影響下，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備功能失常，失去了對(duì)供電系統(tǒng)的保護(hù)作用，為供電系統(tǒng)運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患[2]。

1.2 負(fù)序電流的問(wèn)題

正常供電中產(chǎn)生的負(fù)載主要分為單相負(fù)載和三相負(fù)載，單相負(fù)載主要對(duì)居民用電，而三相負(fù)載則是對(duì)工業(yè)、生產(chǎn)、建筑等行業(yè)的供電，包括鐵道牽引供電系統(tǒng)也是三相負(fù)載[3]。然而，在鐵道牽引供電系統(tǒng)正常運(yùn)行的過(guò)程中，由于三相電流之間的不平衡而產(chǎn)生三相負(fù)載不平衡的現(xiàn)象，如負(fù)序電流、零序電流等。在鐵道牽引供電系統(tǒng)中負(fù)序電流的產(chǎn)生對(duì)系統(tǒng)的安全運(yùn)行造成極大的影響，例如，負(fù)序電流對(duì)變電器的影響，變電器是電能的主要輸出工具，而受到負(fù)序電流的影響會(huì)導(dǎo)致輸出功率下降，致使供電系統(tǒng)的運(yùn)行效率下降，對(duì)鐵道的正常安全運(yùn)行造成一定的影響；對(duì)線路輸電能力的影響，負(fù)序電流的產(chǎn)生會(huì)占用輸電線路大量的電流容量，使正常電流的輸送量降低，導(dǎo)致輸電能力直接下降，不能將正常的輸電能力發(fā)揮出來(lái)，對(duì)整個(gè)鐵道牽引供電系統(tǒng)的運(yùn)行效率造成一定的影響；對(duì)輸送電線路以及設(shè)備的影響，負(fù)序電流的產(chǎn)生會(huì)增加輸電線路以及設(shè)備的荷載，荷載過(guò)高導(dǎo)致線路或設(shè)備的熱度不斷升高，造成線路和設(shè)備的使用壽命縮短，直接增加供電系統(tǒng)的維護(hù)成本，而且對(duì)供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行也有著一定的影響[4]。

2 鐵道牽引供電系統(tǒng)問(wèn)題的應(yīng)對(duì)措施

2.1 諧波電流問(wèn)題的解決對(duì)策

諧波電流對(duì)鐵道牽引供電系統(tǒng)的影響極其嚴(yán)重，甚至?xí)?lái)一些安全隱患，而鐵道交通是交通行業(yè)中的重要交通工具，卻因?yàn)橹C波電流的影響而對(duì)鐵道交通埋下安全隱患，為了鐵道交通行業(yè)更好的發(fā)展，必須做好牽引供電系統(tǒng)的保障工作，要有效的解決諧波電流對(duì)供電系統(tǒng)造成的影響[5]。首先，要分析諧波電流的產(chǎn)生原因，大多數(shù)都是因?yàn)殍F道電車性能而產(chǎn)生的，因此，應(yīng)對(duì)這方面實(shí)施有效的解決措施，可以及時(shí)更新鐵道機(jī)車的性能，通過(guò)提高性能來(lái)減少諧波電流的產(chǎn)生，例如，我國(guó)的動(dòng)車組和諧號(hào)的機(jī)車性能較高，該類型的機(jī)車在運(yùn)行的過(guò)程中，牽引供電系統(tǒng)可以有效的避免或降低諧波電流的發(fā)生率；其次，要加強(qiáng)對(duì)鐵道機(jī)車供電系統(tǒng)的線路以及設(shè)備的維護(hù)工作，因?yàn)橛泻芏嘀C波電流的產(chǎn)生來(lái)自設(shè)備的問(wèn)題，主要出現(xiàn)設(shè)備使用期較長(zhǎng)出現(xiàn)老化的現(xiàn)象，這都是諧波電流產(chǎn)生的主要因素，在加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)的過(guò)程中要根據(jù)需求以及市場(chǎng)的科技情況適當(dāng)?shù)母略O(shè)備，利用高科技設(shè)備來(lái)提高供電系統(tǒng)的運(yùn)行效率，避免或降低諧波電流的產(chǎn)生；第三，加強(qiáng)對(duì)無(wú)功功率的控制，諧波電流的產(chǎn)生會(huì)導(dǎo)致供電線路或設(shè)備上出現(xiàn)無(wú)功功率，從而造成線路或設(shè)備的損毀現(xiàn)象，對(duì)此，可以引用先進(jìn)的科技設(shè)備，如，功率校正裝置，無(wú)功功率的產(chǎn)生也就預(yù)示著有諧波電流的產(chǎn)生，通過(guò)功率校正裝置可以實(shí)現(xiàn)對(duì)功率的自動(dòng)校正的功能，從而避免了諧波電流的產(chǎn)生；另外，諧波電流對(duì)供電系統(tǒng)的電容設(shè)備會(huì)造成直接的影響，而且，受到諧波電流的影響會(huì)使電容器中的電阻成倍增長(zhǎng)，對(duì)電容器有著極大的危害，對(duì)于這種情況的應(yīng)對(duì)措施可以采用并聯(lián)電容來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率的補(bǔ)償作用等。通過(guò)多種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)避免或降低諧波電流對(duì)鐵道牽引供電系統(tǒng)造成的影響，有效的提高了牽引供電系統(tǒng)的運(yùn)行效率，從而提高鐵道交通的安全性。例如，在軌道牽引供電系統(tǒng)中，可以根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求來(lái)安裝濾波器，并對(duì)濾波器進(jìn)行分組，根據(jù)公共連接點(diǎn)的三相數(shù)據(jù)，來(lái)判斷牽引變壓器的兩相側(cè)諧波電流和接線的方式的相位變化，計(jì)算三相不平衡的動(dòng)態(tài)，并及時(shí)做以調(diào)整，從而保證三相平衡以避免諧波電流對(duì)供電系統(tǒng)造成危害。濾波器分組如下圖（如圖1所示）。

圖1 濾波器分組接線圖

2.2 負(fù)序電流問(wèn)題的解決對(duì)策

在鐵道牽引供電系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)負(fù)序電流，而且負(fù)序電流對(duì)供電系統(tǒng)造成的影響也是非常大的，影響供電系統(tǒng)的供電效率以及安全性等，這對(duì)于鐵道交通來(lái)說(shuō)都有著一定的威脅，因此，必須采取相應(yīng)的措施來(lái)解決負(fù)序電流的問(wèn)題。負(fù)序電流的產(chǎn)生主要是三相不平衡負(fù)載而產(chǎn)生的，而在鐵道牽引供電系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，三相不平衡電流是在所難免的，只能將其降至最下，而一旦產(chǎn)生也會(huì)占用線路的容量，因此，要加大電源線路的容量，從自身做起提高容量來(lái)承受可能出現(xiàn)的負(fù)序電流，而且，通過(guò)高壓大容量的電源可以有效的降低負(fù)序電流的產(chǎn)生，從而有效的提高供電系統(tǒng)的性能；其次，要對(duì)供電系統(tǒng)的變壓器進(jìn)行改進(jìn)，負(fù)序電流的產(chǎn)生與變壓器有著密不可分的聯(lián)系，一旦變壓器的性能過(guò)低就會(huì)出現(xiàn)負(fù)序電流的現(xiàn)象，而且變壓器的兩端負(fù)荷也很難掌握，這更造成負(fù)序電流的產(chǎn)生，可以通過(guò)單相、三相結(jié)線的方式來(lái)做好三相電流的平衡，有效的避免負(fù)序電流的產(chǎn)生，增加系統(tǒng)的運(yùn)行效率。在使用單相、三相結(jié)線時(shí)，必須注意觀察兩供電臂的狀態(tài)。此外，針對(duì)供電系統(tǒng)三相不平衡的問(wèn)題，可以采用新科技的相序輪換技術(shù)，所謂相序輪換技術(shù)就是將牽引變壓器的進(jìn)線端子按照一定的順序?qū)ζ溥M(jìn)行改變，并確定與三相電力系統(tǒng)中的三相的接線關(guān)系，最終實(shí)現(xiàn)將各相承受的功率和負(fù)載之和實(shí)現(xiàn)相等，最終達(dá)成三相平衡的目的。相序輪換技術(shù)是后期發(fā)展的新興技術(shù)，但是發(fā)展卻極為迅速，相比于傳統(tǒng)的技術(shù)來(lái)說(shuō)，技術(shù)效果較好，功能設(shè)備較為完善，是解決鐵道牽引供電系統(tǒng)中三相不平衡問(wèn)題的主要方式。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)鐵道牽引供電系統(tǒng)存在著的問(wèn)題的分析，可以全面的了解存在著問(wèn)題的原因，進(jìn)而結(jié)合存在著問(wèn)題的原因采取有效的措施，能夠?qū)崿F(xiàn)鐵道牽引供電系統(tǒng)的良好運(yùn)行。

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