淺析鐵路牽引供電系統(tǒng)存在問(wèn)題及對(duì)策

程亮

摘 要：隨著電氣化鐵路網(wǎng)絡(luò)的不斷擴(kuò)展，鐵路牽引供電系統(tǒng)已經(jīng)成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展的必要保障，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文通過(guò)對(duì)我國(guó)鐵路牽引供電系統(tǒng)存在的主要技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行分析，并提出有效的應(yīng)對(duì)措施，增強(qiáng)對(duì)牽引供電設(shè)備故障本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，使我國(guó)電氣化鐵路的運(yùn)行更加可靠、穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：鐵道；牽引供電；問(wèn)題；對(duì)策

中圖分類(lèi)號(hào)：U223.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）05-0069-01

隨著鐵路電力牽引供電方式和電力機(jī)車(chē)性能的不斷改善，非常有必要對(duì)電氣化鐵路技術(shù)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行研究和分析，找出解決方案，從而保證行車(chē)的安全以及高效。

1 鐵路牽引供電系統(tǒng)相關(guān)問(wèn)題的分析

1.1 無(wú)功功率

牽引供電系統(tǒng)成為電力系統(tǒng)中主要的無(wú)功源主要表現(xiàn)為牽引負(fù)載功率大、時(shí)間和空間分布隨機(jī)性強(qiáng)以及三相不對(duì)稱(chēng)的三個(gè)特點(diǎn)[1]。其主要影響表現(xiàn)在：（1）當(dāng)有功損耗、供電線路、變送電設(shè)備或其他用電設(shè)備發(fā)熱程度增加時(shí)，縮短絕緣材料的壽命，從而降低了供電設(shè)備的功率及容量的利用率。（2）當(dāng)增加無(wú)功功率易使電流增大時(shí)，會(huì)使得發(fā)電機(jī)、變壓器以及其他電氣設(shè)備和導(dǎo)線的容量增加。（3）由于變送電設(shè)備的負(fù)荷容量中無(wú)功容量的增加。會(huì)產(chǎn)生變送電設(shè)備有功輸出的容量有所降低。

1.2 負(fù)序電流

鐵路牽引變電所在采用不同基本聯(lián)接方式完成電壓等級(jí)變換是負(fù)序電流的產(chǎn)生的主要原因。同時(shí)負(fù)序電流不但會(huì)導(dǎo)致無(wú)功功率之外，還極對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)和相關(guān)用戶(hù)造成嚴(yán)重的后果，其主要體現(xiàn)在：（1）負(fù)序電流變壓器的輸出功率的降低，影響其運(yùn)轉(zhuǎn)效率。（2）負(fù)序電流會(huì)影響相關(guān)部件導(dǎo)致相關(guān)固件的發(fā)熱和震蕩，給機(jī)器的安全及順利運(yùn)行造成極大的影響。由于發(fā)電機(jī)中有各相的電流不超過(guò)額定值的負(fù)序電流流過(guò)，因此為了保證發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行必須要降低發(fā)電機(jī)的出力。（3）負(fù)序電流易導(dǎo)致電力網(wǎng)輸電能力的降低，負(fù)序電流通過(guò)鐵道牽引供電系統(tǒng)時(shí)，電力系統(tǒng)難以發(fā)揮其功效，同時(shí)占據(jù)輸電系統(tǒng)的最大容量，并且可能造成電能的極大損失，因此輸電系統(tǒng)容量的利用率會(huì)有所降低。（4）負(fù)序電流會(huì)產(chǎn)生繼電保護(hù)裝置設(shè)備的一些誤動(dòng)作，這些誤動(dòng)作會(huì)降低電機(jī)的工作效率，還容易造成安全隱患。

1.3 諧波電流

電力系統(tǒng)中的諧波與其它整流負(fù)荷的諧波影響一樣，會(huì)給電力系統(tǒng)及相關(guān)用戶(hù)帶來(lái)危害。特別在牽引負(fù)荷與波動(dòng)性方面，電力系統(tǒng)中的諧波電流具有負(fù)荷功率大、波動(dòng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，危害表現(xiàn)在：（1）諧波電流會(huì)加大公共電網(wǎng)中各元件的諧波耗損，同時(shí)會(huì)降低用電、輸電、發(fā)電設(shè)備的效率，若諧波過(guò)量還可能導(dǎo)致線路過(guò)熱，從而引發(fā)危險(xiǎn)。（2）諧波電流會(huì)影響各種電氣設(shè)備的正常工作，從而對(duì)電機(jī)造成的損壞，除了產(chǎn)生附加耗損外，還可能影響機(jī)械振動(dòng)、噪聲及過(guò)電壓，最終導(dǎo)致變壓器的部分部位過(guò)熱。（3）諧波電流會(huì)使得公共電網(wǎng)中產(chǎn)生局部并聯(lián)諧振與串聯(lián)諧振，并聯(lián)諧振與串聯(lián)諧振會(huì)使諧波放大，導(dǎo)致以上危害更加突出，從而引起嚴(yán)重的安全事故。

2 解決問(wèn)題的對(duì)策

2.1 解決無(wú)功功率的對(duì)策

（1）在機(jī)車(chē)上配備校正功率因數(shù)的裝置從而提高機(jī)車(chē)的功率因數(shù)。（2）在“交-直-交”機(jī)車(chē)與“交-直”機(jī)車(chē)上，若整流環(huán)節(jié)采用的是四象限PWM整流器，則可以令機(jī)車(chē)輸入電流的基波和電壓同相位，從而徹底解決功率因數(shù)的問(wèn)題。（3）采用就近補(bǔ)償?shù)姆绞絹?lái)解決機(jī)車(chē)產(chǎn)生的無(wú)功功率，這種方式使得牽引變電所將無(wú)源、有源和兩者結(jié)合的混合補(bǔ)償方式進(jìn)行相互補(bǔ)償。

2.2 解決負(fù)序電流的對(duì)策

（1）選用電壓高及容量大的電源供電。（2）選用三相—兩相的平衡牽引變壓器，阻止負(fù)序電流的產(chǎn)生，這種變壓器的優(yōu)點(diǎn)在于當(dāng)變壓器兩端的負(fù)荷完全一致時(shí)，變壓器原邊的三相就會(huì)成對(duì)稱(chēng)現(xiàn)象，從而減少或消除負(fù)序電流的產(chǎn)生。

2.3 針對(duì)諧波電流的措施

（1）避免電容器放大諧波的方式。為了有效地防止電容器對(duì)諧波進(jìn)行放大，以及保證了電容器組的運(yùn)行安全可以改變電容器中的串聯(lián)電抗器，或者把電容器組的一些支路改成濾波器，以及可以對(duì)電容器組的投入容量進(jìn)行限定[2]。（2）調(diào)整諧波源的配置或者工作方式。若存在部分裝置對(duì)諧波互補(bǔ)，可將這些裝置集中?；蛘邔⑦@些裝置適當(dāng)分散，或者將裝置實(shí)行交替使用，對(duì)于會(huì)產(chǎn)生大量諧波的運(yùn)作方式應(yīng)適當(dāng)予以限制。（3）采用多重化技術(shù)的方式?？梢月?lián)合使用多個(gè)交流器，合理運(yùn)用多重化技術(shù)將多個(gè)方波、疊加，得以能夠消除較低頻率的諧波。（4）諧波疊加注入的方式?？梢酝ㄟ^(guò)運(yùn)用具有三次倍數(shù)的諧波與外部的具有三次倍數(shù)的諧波源，可以將諧波電流疊加到生成的矩形波形上，從而降低所給定運(yùn)行點(diǎn)的一些諧波電流。

3 結(jié)語(yǔ)

牽引供電系統(tǒng)中存在的問(wèn)題，會(huì)對(duì)我國(guó)鐵路運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展起到負(fù)面作用，不利于人民群眾的出行。本文針對(duì)解決土地牽引供電系統(tǒng)中存在的主要技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了初步分析，但是隨著鐵路事業(yè)的發(fā)展，鐵道牽引供電系統(tǒng)中存在的問(wèn)題也會(huì)不斷被研究并攻關(guān)，為鐵路運(yùn)輸事業(yè)的快速、健康發(fā)展提供有力的技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)

[1]蒙朝.高速鐵路牽引供電系統(tǒng)相關(guān)問(wèn)題的分析[J].通訊世界，2014（2）：98-99.

[2]王果.電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)綜合有源補(bǔ)償研究[D].蘭州交通大學(xué)，2011.