關(guān)于高速鐵路電力系統(tǒng)的分析與研究

劉晶

【摘要】 文中首先分析了高速鐵路電力系統(tǒng)的重要性與電力系統(tǒng)可靠性，其次提出提高電力系統(tǒng)可靠性的措施 ，并對(duì)高速鐵路電力供電系統(tǒng)新技術(shù)做出分析與研究。

【關(guān)鍵詞】 高速鐵路 電力系統(tǒng) 分析

一、高速鐵路電力系統(tǒng)的重要性

對(duì)于高速鐵路來說，電力系統(tǒng)的安全性涉及到整個(gè)鐵路的運(yùn)行平穩(wěn)與否，在鐵路運(yùn)營繁榮發(fā)展的背后支持下，電力系統(tǒng)起到了很大的作用，目前，鐵路運(yùn)行速度非?？?，工程規(guī)模的不斷變化也對(duì)供電系統(tǒng)的安全性有了更高的需求，高速鐵路電力系統(tǒng)成了決定鐵路事業(yè)發(fā)展最直接的因素，一直以來，鐵路都被認(rèn)為是相對(duì)比較安全的運(yùn)輸方式，因此，鐵路運(yùn)輸一旦出現(xiàn)安全事故，勢(shì)必會(huì)給人們的身體與心理造成雙重的打擊，所以，加強(qiáng)電力系統(tǒng)的安全性，真正做到防患于，保證鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩詣?shì)在必行。

二、電力系統(tǒng)可靠性分析

高速鐵路電力系統(tǒng)的組成比較復(fù)雜，按照功能與作用主要可以分為牽引和電力兩部分前者是為高速鐵路行車提供電源系統(tǒng)，后者是承擔(dān)牽引供電以外所有鐵路負(fù)荷的供電任務(wù)，包括信號(hào)系統(tǒng)、生產(chǎn)、車站、供水系統(tǒng)以及生活等鐵路用電負(fù)荷的高速鐵路電力供電系統(tǒng)，其供電可靠性不僅直接影響鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)的正常安全運(yùn)行，還關(guān)系到很多鐵路職能部門的正常工作，鐵路電力供電系統(tǒng)由于應(yīng)用的特殊性，在系統(tǒng)構(gòu)成和功能上都有一些有別于電力系統(tǒng)的特點(diǎn)，主要體現(xiàn)電壓等級(jí)低、系統(tǒng)接線形式簡單以及供電可靠性要求高這三方面：

第一，從電力系統(tǒng)的角度看，鐵路負(fù)荷屬于終端負(fù)荷，直接面對(duì)最終用戶，所以，鐵路供電系統(tǒng)中絕大多數(shù)為10kV和35kV變配電所，這取決于地方供電系統(tǒng)電源的情況和鐵路就地負(fù)荷的要求；第二，鐵路供電系統(tǒng)的接線就像鐵路一樣，是一個(gè)沿鐵路敷設(shè)的單一輻射網(wǎng)，各變電所沿線基本均勻分布，并且互相連接，構(gòu)成手拉手供電方式；連接線自閉線和貫通線兩種，連接線除了實(shí)現(xiàn)相鄰所之間的電氣連接外，還為鐵路供電最重要的負(fù)荷提供電源；第三，鐵路供電系統(tǒng)雖然電壓等級(jí)低，接線方式簡單，但對(duì)供電可靠性的要求卻很高，其負(fù)荷的供電中斷時(shí)間不能超過150ms，否則，將會(huì)導(dǎo)致所有供電區(qū)間的自動(dòng)閉塞信號(hào)燈變?yōu)榧t燈，影響鐵路的正常運(yùn)輸。

三、提高電力系統(tǒng)可靠性的措施

鐵路沿線分布著車站和通信基站，這些地面設(shè)施是保證鐵路運(yùn)輸暢通和安全的基礎(chǔ)設(shè)施，上述設(shè)施需要電力可靠供應(yīng)，高速鐵路對(duì)電力供電提出了更高的可靠性要求，全線供電安全、可靠性取決電力貫通線的運(yùn)行水平，供電可靠性依賴于鐵路供電設(shè)備配置水平，采用的可靠性措施主要有三方面：

第一，保證系統(tǒng)可靠備用，各配電所自國家電網(wǎng)接引兩路電源；各配電所采用單母線分?jǐn)嘟泳€型式；10kV配電網(wǎng)絡(luò)采用雙路環(huán)網(wǎng)電力電纜；變配電所、箱式變電站內(nèi)配電變壓器按雙臺(tái)配置；第二，提高設(shè)備可靠性，配電所選用SF6氣體絕緣開關(guān)柜；箱式變電站選用SF6氣體絕緣環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜；變壓器選用干式變壓器；低壓開關(guān)柜采用高可靠性、模數(shù)化、組合式柜型；第三，提高系統(tǒng)抵抗自然災(zāi)害能力，電線入地；設(shè)備進(jìn)屋；備用發(fā)電機(jī)；從高壓到低壓全部采用遠(yuǎn)動(dòng)。

四、高速鐵路電力供電系統(tǒng)新技術(shù)的分析與研究

高速鐵路全線設(shè)置了兩回 10kV 電力貫通線，貫通線采用不銹鋼鎧裝的單芯銅芯電纜沿路基、隧道、橋梁預(yù)留的電力電纜槽敷設(shè)， 由于高速鐵路線路較長，如此長距離的電力貫通電纜線路是我國鐵路建設(shè)史上從未有過的，必須進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新；關(guān)于長距離10kV 電力貫通電纜線路電容電流的補(bǔ)償，由于貫通線電纜線路對(duì)地存在電容，故在正常運(yùn)行或單相接地時(shí)都有電容電流流過線路，又因?yàn)殡娎|線路相間及對(duì)地電容遠(yuǎn)大于架空線路，電纜線路的電容電流亦遠(yuǎn)大于架空線路的電容電流，可能造成相關(guān)危害，如：引起主變壓器或調(diào)壓器過載；單相接地時(shí)易造成電弧重燃，引起三倍以上的過電壓，易損壞供電設(shè)備或發(fā)展成多相短路事故；貫通線電纜的分布電容產(chǎn)生的容性無功，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)容性無功過剩，線路末端電壓上升；因此，必須對(duì)線路電容電流進(jìn)行補(bǔ)償，補(bǔ)償電纜電容電流較好的辦法是設(shè)置專用的并聯(lián)補(bǔ)償電抗器，主要有如下兩種方式：在配電所集中設(shè)置動(dòng)態(tài)補(bǔ)償電抗器 ；在區(qū)間貫通線上分散并聯(lián)補(bǔ)償電抗器；高鐵中一般采用了方式二，在全線兩回10kV 電力貫通電纜線路上每隔 10km左右分別分散設(shè)置了箱式電抗器，起到了補(bǔ)償接地電容電流、補(bǔ)償容性無功功率、降低線路容性電流、限制線路末端電壓上升的綜合作用，是一大技術(shù)創(chuàng)新。

五、總結(jié)

高速鐵路電力系統(tǒng)是保障高速鐵路安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)營的重要部分，努力做好高速鐵路電力系統(tǒng)的研究及分析，并不斷發(fā)現(xiàn)并完善新技術(shù)和新設(shè)備，對(duì)確保高速鐵路運(yùn)營有著至關(guān)重要的作用。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]李佳寧，張明敏.高速鐵路供電系統(tǒng)安全性評(píng)估研究[J].機(jī)電信息，2015（06）

[2]程學(xué)慶，李月.高速鐵路供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及集成分析[J].計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用，2015（02）

劉晶

【摘要】 文中首先分析了高速鐵路電力系統(tǒng)的重要性與電力系統(tǒng)可靠性，其次提出提高電力系統(tǒng)可靠性的措施 ，并對(duì)高速鐵路電力供電系統(tǒng)新技術(shù)做出分析與研究。

【關(guān)鍵詞】 高速鐵路 電力系統(tǒng) 分析

一、高速鐵路電力系統(tǒng)的重要性

對(duì)于高速鐵路來說，電力系統(tǒng)的安全性涉及到整個(gè)鐵路的運(yùn)行平穩(wěn)與否，在鐵路運(yùn)營繁榮發(fā)展的背后支持下，電力系統(tǒng)起到了很大的作用，目前，鐵路運(yùn)行速度非?？欤こ桃?guī)模的不斷變化也對(duì)供電系統(tǒng)的安全性有了更高的需求，高速鐵路電力系統(tǒng)成了決定鐵路事業(yè)發(fā)展最直接的因素，一直以來，鐵路都被認(rèn)為是相對(duì)比較安全的運(yùn)輸方式，因此，鐵路運(yùn)輸一旦出現(xiàn)安全事故，勢(shì)必會(huì)給人們的身體與心理造成雙重的打擊，所以，加強(qiáng)電力系統(tǒng)的安全性，真正做到防患于，保證鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩詣?shì)在必行。

二、電力系統(tǒng)可靠性分析

高速鐵路電力系統(tǒng)的組成比較復(fù)雜，按照功能與作用主要可以分為牽引和電力兩部分前者是為高速鐵路行車提供電源系統(tǒng)，后者是承擔(dān)牽引供電以外所有鐵路負(fù)荷的供電任務(wù)，包括信號(hào)系統(tǒng)、生產(chǎn)、車站、供水系統(tǒng)以及生活等鐵路用電負(fù)荷的高速鐵路電力供電系統(tǒng)，其供電可靠性不僅直接影響鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)的正常安全運(yùn)行，還關(guān)系到很多鐵路職能部門的正常工作，鐵路電力供電系統(tǒng)由于應(yīng)用的特殊性，在系統(tǒng)構(gòu)成和功能上都有一些有別于電力系統(tǒng)的特點(diǎn)，主要體現(xiàn)電壓等級(jí)低、系統(tǒng)接線形式簡單以及供電可靠性要求高這三方面：

第一，從電力系統(tǒng)的角度看，鐵路負(fù)荷屬于終端負(fù)荷，直接面對(duì)最終用戶，所以，鐵路供電系統(tǒng)中絕大多數(shù)為10kV和35kV變配電所，這取決于地方供電系統(tǒng)電源的情況和鐵路就地負(fù)荷的要求；第二，鐵路供電系統(tǒng)的接線就像鐵路一樣，是一個(gè)沿鐵路敷設(shè)的單一輻射網(wǎng)，各變電所沿線基本均勻分布，并且互相連接，構(gòu)成手拉手供電方式；連接線自閉線和貫通線兩種，連接線除了實(shí)現(xiàn)相鄰所之間的電氣連接外，還為鐵路供電最重要的負(fù)荷提供電源；第三，鐵路供電系統(tǒng)雖然電壓等級(jí)低，接線方式簡單，但對(duì)供電可靠性的要求卻很高，其負(fù)荷的供電中斷時(shí)間不能超過150ms，否則，將會(huì)導(dǎo)致所有供電區(qū)間的自動(dòng)閉塞信號(hào)燈變?yōu)榧t燈，影響鐵路的正常運(yùn)輸。

三、提高電力系統(tǒng)可靠性的措施

鐵路沿線分布著車站和通信基站，這些地面設(shè)施是保證鐵路運(yùn)輸暢通和安全的基礎(chǔ)設(shè)施，上述設(shè)施需要電力可靠供應(yīng)，高速鐵路對(duì)電力供電提出了更高的可靠性要求，全線供電安全、可靠性取決電力貫通線的運(yùn)行水平，供電可靠性依賴于鐵路供電設(shè)備配置水平，采用的可靠性措施主要有三方面：

第一，保證系統(tǒng)可靠備用，各配電所自國家電網(wǎng)接引兩路電源；各配電所采用單母線分?jǐn)嘟泳€型式；10kV配電網(wǎng)絡(luò)采用雙路環(huán)網(wǎng)電力電纜；變配電所、箱式變電站內(nèi)配電變壓器按雙臺(tái)配置；第二，提高設(shè)備可靠性，配電所選用SF6氣體絕緣開關(guān)柜；箱式變電站選用SF6氣體絕緣環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜；變壓器選用干式變壓器；低壓開關(guān)柜采用高可靠性、模數(shù)化、組合式柜型；第三，提高系統(tǒng)抵抗自然災(zāi)害能力，電線入地；設(shè)備進(jìn)屋；備用發(fā)電機(jī)；從高壓到低壓全部采用遠(yuǎn)動(dòng)。

四、高速鐵路電力供電系統(tǒng)新技術(shù)的分析與研究

高速鐵路全線設(shè)置了兩回 10kV 電力貫通線，貫通線采用不銹鋼鎧裝的單芯銅芯電纜沿路基、隧道、橋梁預(yù)留的電力電纜槽敷設(shè)， 由于高速鐵路線路較長，如此長距離的電力貫通電纜線路是我國鐵路建設(shè)史上從未有過的，必須進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新；關(guān)于長距離10kV 電力貫通電纜線路電容電流的補(bǔ)償，由于貫通線電纜線路對(duì)地存在電容，故在正常運(yùn)行或單相接地時(shí)都有電容電流流過線路，又因?yàn)殡娎|線路相間及對(duì)地電容遠(yuǎn)大于架空線路，電纜線路的電容電流亦遠(yuǎn)大于架空線路的電容電流，可能造成相關(guān)危害，如：引起主變壓器或調(diào)壓器過載；單相接地時(shí)易造成電弧重燃，引起三倍以上的過電壓，易損壞供電設(shè)備或發(fā)展成多相短路事故；貫通線電纜的分布電容產(chǎn)生的容性無功，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)容性無功過剩，線路末端電壓上升；因此，必須對(duì)線路電容電流進(jìn)行補(bǔ)償，補(bǔ)償電纜電容電流較好的辦法是設(shè)置專用的并聯(lián)補(bǔ)償電抗器，主要有如下兩種方式：在配電所集中設(shè)置動(dòng)態(tài)補(bǔ)償電抗器 ；在區(qū)間貫通線上分散并聯(lián)補(bǔ)償電抗器；高鐵中一般采用了方式二，在全線兩回10kV 電力貫通電纜線路上每隔 10km左右分別分散設(shè)置了箱式電抗器，起到了補(bǔ)償接地電容電流、補(bǔ)償容性無功功率、降低線路容性電流、限制線路末端電壓上升的綜合作用，是一大技術(shù)創(chuàng)新。

五、總結(jié)

高速鐵路電力系統(tǒng)是保障高速鐵路安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)營的重要部分，努力做好高速鐵路電力系統(tǒng)的研究及分析，并不斷發(fā)現(xiàn)并完善新技術(shù)和新設(shè)備，對(duì)確保高速鐵路運(yùn)營有著至關(guān)重要的作用。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]李佳寧，張明敏.高速鐵路供電系統(tǒng)安全性評(píng)估研究[J].機(jī)電信息，2015（06）

[2]程學(xué)慶，李月.高速鐵路供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及集成分析[J].計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用，2015（02）