電氣化鐵道節(jié)能技術(shù)探討

寧 磊 新疆交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院

電氣化鐵道節(jié)能技術(shù)探討

寧 磊 新疆交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院

鐵路電氣化節(jié)能；變電所牽引；接觸網(wǎng)技術(shù)；電力機(jī)車

1.電氣化鐵道的概念

鐵路機(jī)車按照其動力能源供給類型的不同基本分為三種，①內(nèi)燃型機(jī)車②蒸汽型機(jī)車③電力型機(jī)車。本文將主要論述電力型機(jī)車。電氣化鐵道就是外部提供電源作為能源動力來牽引機(jī)車的一種方式。他是通過外部的電源和牽引變電所系統(tǒng)把電源轉(zhuǎn)換之后轉(zhuǎn)送至機(jī)車的牽引電動機(jī)當(dāng)中，電機(jī)轉(zhuǎn)動使得機(jī)車車輪轉(zhuǎn)動從而使機(jī)車行駛。

2.變電所牽引節(jié)能技術(shù)

電力機(jī)車在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的電能損耗主要包括超負(fù)荷和載重?fù)p耗、空載載重。這兩種電能的消耗情況在全部的電氣化鐵路運(yùn)行電能消耗中占據(jù)著大量的比例，所以我們必須從變壓器牽引方面進(jìn)行有效的節(jié)約節(jié)能方案措施和手段，只有這樣才能實現(xiàn)電氣化鐵道節(jié)能減排的目的。

2.1 采用節(jié)能型變壓器?，F(xiàn)今我國大部分地區(qū)都采用著節(jié)能型變壓器，在選用變壓器之前要考慮當(dāng)前地區(qū)鐵道運(yùn)行的實際能源損耗情況綜合判斷。以此依據(jù)來選擇參數(shù)適合的變壓器，選擇電能負(fù)荷和容量都合適的變壓器，這樣就基本可以滿足設(shè)施的告訴正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.2 采用換接相序的方式來減少負(fù)序電流帶來的電能損耗。把變電所相鄰的變壓器的原邊的各個端子與電力系統(tǒng)中不同的相相接，叫做換接相序。在機(jī)車運(yùn)行中變電所牽引超負(fù)荷運(yùn)行時會出現(xiàn)點(diǎn)能系統(tǒng)不對稱運(yùn)轉(zhuǎn)從而產(chǎn)生負(fù)序電流，一旦出現(xiàn)負(fù)序電流就會對機(jī)車的變壓器，電機(jī)等等設(shè)備形成能源的過量損耗。負(fù)序電流會造成變壓器容量使用率的降低，并且增加能源的損耗還會增加整個電力網(wǎng)的損耗。所以來通過換接相序的方法來減少負(fù)序電流對電氣化鐵路節(jié)能是必須的措施和手段。

2.3 減少諧波和低功率因數(shù)帶來的損耗。變壓器牽引過程中的低功率因數(shù)會造成電機(jī)設(shè)備的工作能效的較少，增加了變輸電及發(fā)電的成本，與此同時還會增加整個電力網(wǎng)絡(luò)的能源損耗。還會出現(xiàn)電力諧波，其對變壓器，電動機(jī)，發(fā)電機(jī)，都會造成過量的能源消耗?，F(xiàn)今我們主要針對這兩種損耗情況基本采取在牽引變電所的牽引一側(cè)并聯(lián)安裝電容補(bǔ)償裝置。只是這種方法在實際運(yùn)用當(dāng)中存在著無功效補(bǔ)償不高，投放不到位等一系列問題，諸如此類情況又可采取性能良好的動態(tài)型無功效補(bǔ)償設(shè)備。該裝置的特點(diǎn)是能夠及時高速的調(diào)整無功功率來實行快速的電壓調(diào)配及動態(tài)補(bǔ)償，應(yīng)該說這種裝置是基本可以滿足電氣化鐵道電力系統(tǒng)的無功補(bǔ)償?shù)囊蟆?/p>

3.接觸網(wǎng)節(jié)能技術(shù)

3.1 適當(dāng)?shù)目刂乒╇姳鄣拈L度。如果采用了過長的供電臂會對牽引接觸網(wǎng)造成很大的電能源損耗，也會對末端的最低電壓產(chǎn)生影響，所以要控制供電臂的長度使其能滿足機(jī)車的運(yùn)行需求即可。如果在經(jīng)濟(jì)情況允許的情況下還可以增加加強(qiáng)導(dǎo)線來降低牽引接觸電網(wǎng)損耗費(fèi)用補(bǔ)償。當(dāng)?shù)毓?yīng)電單位有條件的話盡量采取雙邊供電的方式供電。

3.2 減少接觸網(wǎng)的阻抗和選用適合的接觸線材。在選擇接觸線材時要選用單位阻抗小的接觸線材料。不論在任何線材的導(dǎo)線下都存在阻抗，這是不可抗因素，材料引起的能源損耗是不能歸避的，所以要選用阻抗比較小的線材來降低電氣化鐵道的能源消耗?；陔姎饣F道用電的特點(diǎn)我們要選擇長度長，耐磨耐熱等的性能優(yōu)良的接觸線材料，但是往往在實際情況中這些性能之間又有著差異，所以要全面的了解當(dāng)?shù)罔F路運(yùn)輸情況考慮多面的原因來決定具體的線材的選擇。

3.3 使用低磁化或者無磁化金具。在金具材料中，導(dǎo)磁相對率高，電動感應(yīng)勢能較高所以形成的渦流也大，渦流會在線路電阻中發(fā)熱，把線材中的能源大多部分的轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃繐p耗掉了?；诖朔N情況，我們來使用使用低磁化或者無磁化金具如銅合金或者鋁合金的金具就是一種有效的節(jié)約能源的措施。所以我們提倡要在鐵道電氣化建設(shè)當(dāng)中多多使用低磁化或者無磁化金具。

4.電力機(jī)車節(jié)約能源

4.1 變頻調(diào)速節(jié)約節(jié)能。還沒有出現(xiàn)變頻調(diào)速之時在電機(jī)超負(fù)荷負(fù)載時，通過變化電動機(jī)的通電時長所用的比重來調(diào)節(jié)，這樣會造成電動機(jī)不斷的重復(fù)啟動和制動損耗大量能源?，F(xiàn)如今有了變頻調(diào)速來調(diào)整電力驅(qū)動的頻率和電壓，平穩(wěn)的調(diào)整電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，并且隨時依據(jù)負(fù)載的狀況變化輸出的功率，這樣就會節(jié)省大量的能源，這項技術(shù)國外早已普遍大部分的應(yīng)用，希望我國也早日應(yīng)用及普及。

4.2 再生制動節(jié)約節(jié)能。再生制動分為兩個部分，第一部分為機(jī)車運(yùn)行產(chǎn)生的動能轉(zhuǎn)化為電能并且收集再使用從而達(dá)到節(jié)約能源的目的，另一部分是有效增加電車的用電實惠型，降低機(jī)械間摩擦所形成的部件損耗，延長制動器的使用時間。

5.結(jié)束語

綜上所述，我國十一五規(guī)劃綱要提出，十一五期間國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗降低20%左右、主要污染物排放總量減少10%。這是建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的必然選擇；伴隨著經(jīng)濟(jì)社會的迅猛發(fā)展，由于人類過分追求發(fā)展所帶來的各種問題，如溫室效應(yīng)，水污染及近年來的霧霾等問題。能源危機(jī)越演越烈，本篇論文從鐵道電氣化各部分的組成的節(jié)能技術(shù)進(jìn)行了探討，但也只是在這項技術(shù)中的冰山一角，在以后的鐵道電氣化節(jié)能減排技術(shù)研究探討中還需要不斷的努力和學(xué)習(xí)。

［1］ 李群湛（高速鐵路電氣化工程）西南交通大學(xué)出版社.

［2］ 張黎（配電變壓器容量選擇的技術(shù)分析）陜西電力出版社.

［3］ 譚福太（變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式探討）能源技術(shù).

自科學(xué)家發(fā)現(xiàn)全球變暖以來，地球整體環(huán)境污染和有限能源危機(jī)已經(jīng)成為全世界全人類面對的重大問題。最早我國在（十一五）計劃當(dāng)中提到了節(jié)能減排，之后的幾年中又提出了一系列的文件來要推動在十二五計劃中制定的具體工作，我國作為世界能源損耗大國也在為節(jié)能減排，建設(shè)節(jié)能環(huán)保資源節(jié)約新型社會而努力。鐵道鐵路這項行業(yè)在我國交通比例中占據(jù)著很大的比例，同時也消耗著大量的能源資源，此篇論文針對鐵路電氣化一系列關(guān)于節(jié)約能源方面的問題進(jìn)行討論。