城際鐵路牽引供電系統(tǒng)節(jié)能設計措施研究

呂文芳　曹鵬飛

摘要：隨著我國社會水平的提升，城際鐵路將是我國高速鐵路發(fā)展的主要趨勢，有利于各城市群體之間距離的拉近，提升人民出行的便利度。城際鐵路將城市間經(jīng)濟發(fā)展關系進行有效集結，從而帶動各城市經(jīng)濟水平的共同提升。比如現(xiàn)階段京津已經(jīng)建成通車的城際鐵路，極大的推動了兩大城市之間緊密一體化發(fā)展。我國作為能源大國的同時也是人口大國，近些年來各類能源日趨緊張，因此對節(jié)能設計進行探究十分有必要。就我國鐵路發(fā)展主要趨勢的城際鐵路來說，牽引供電系統(tǒng)節(jié)能設計亟待解決。

關鍵詞：城際鐵路 牽引供電系統(tǒng) 節(jié)能設計

—、城際鐵路特點分析

城際鐵路屬于鐵路種類的一種，與傳統(tǒng)普速鐵路和快速發(fā)展的高速鐵路存在一定的共同點，但是也存在各種不同之處，并具有明顯的自身特點。首先，線路長度縮短，通常情況下線路長度不超過200KM，其主要作用是將兩個相近的城市進行有效連接：再者，線路沿途車站設置少，實際上城際鐵路沿途一般不設置停戰(zhàn)。即使設置也是非常少；再次，運行速度高，通常情況下城際鐵路速度在260KM/h至300KM/h之間；最后。列車發(fā)車間隔時間短，為了對大量人流進行及時輸送，城際鐵路發(fā)車間隔較短，現(xiàn)階段通常情況為5分鐘發(fā)車間隔，后續(xù)會提升至3分鐘。

二、城際鐵路耗能負荷分析

城際鐵路最為主要的耗能為電能。耗能負荷包含牽引用電負荷和各類機電設備系統(tǒng)輔助生產用電負荷兩部分。其中牽引用電負荷占絕大比例，高達總耗能的90%左右，剩余10%份額為輔助生產能耗占比。因此對城際鐵路牽引供電系統(tǒng)牽引用電耗能節(jié)能措施進行深入研究十分有必要?？捎行Ы档碗娔茉聪?。符合我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標。

1.機電設備系統(tǒng)輔助生產用電負荷。輔助生產用電負荷是機車正常運行所需牽引動力之外各類機電設備所需用電的統(tǒng)稱。主要包含鐵路沿線車站生產及生活的各類用電、鐵路通信信號等弱電系統(tǒng)的設備用電、給排水設備用電等。

2.牽引用電負荷。牽引用電指的是保證列車正常通行所需的牽引動力用電。通常情況下城際鐵路牽引供電系統(tǒng)應用AT供電方式，在鐵路沿線進行牽引變電所設置，牽引變電所由電網(wǎng)進行電能獲取，然后利用牽引網(wǎng)絡將電能向動車組進行輸送。牽引用電能耗主要包含列車運行動力用電和其牽引變壓器用電。

三、城際鐵路牽引供電系統(tǒng)自身節(jié)能優(yōu)勢分析

目前階段城際鐵路所運行的機車種類為交直交互電力機車，在節(jié)能方面相比傳統(tǒng)交直型機車具有明顯優(yōu)勢，可整理總結為以下幾個方面：

1.交直交互型傳動方式的電力機車對再生制動技術進行應用。下坡情況時優(yōu)先對再生制動進行采用，此種制動裝置可將電能反饋至接觸網(wǎng)。從而被正在取流的機車或動車組利用。通常情況緊坡地段長且連續(xù)設置，下坡地段時列車基本為制動狀態(tài)，因此再生制動產生的電能被上坡取流動車或機車所使用，相比傳統(tǒng)電阻或機械制類機車來說。具有更強的節(jié)能效果。

2.交直交互型電力機車功率因數(shù)更高、諧波含量更小。因其功率因數(shù)更高和諧波含量更小的特點，在機車滿負荷運行時，其功率因數(shù)會與1相近。因此無需添加任何無功補償裝置。功率因數(shù)較高可大幅度減小供電系統(tǒng)運行過程中的電能損耗，從而減少無功電能的產生。

四、牽引供電系統(tǒng)節(jié)能措施探究

對于城際牽引供電系統(tǒng)節(jié)能設計來說，是一個相對系統(tǒng)完整的工程，由牽引供電方式到牽引供電方案設計，以及牽引變壓器等各類設備類型等進行節(jié)能措施均需進行綜合考量，從而使得節(jié)能效果可最大限度發(fā)揮。

1.合理選擇牽引供電方式。通常情況下我國城際鐵路牽引供電系統(tǒng)應用單相工頻交流制，接觸網(wǎng)額定電壓設置為25Kv。牽引網(wǎng)供電方式普遍采用自耦變壓器供電方式。即AT供電方式。將回流線在傳統(tǒng)帶回流向直接供電方式進行設置。可對牽引網(wǎng)阻抗進行有效降低，有利于牽引回流條件的改善；對于AT供電方式來說，進行正饋線添加，由節(jié)能角度而言，AT供電方式牽引網(wǎng)阻抗較TRNF供電方式相比有明顯優(yōu)勢。因此采用AT供電方式可大幅度降低牽引網(wǎng)能耗。此外AT供電方式供電能力也更強一些，于大密度、高速度的城際鐵路而言更加適合。

2.合理選用節(jié)能型牽引變壓器。對于牽引變壓器節(jié)能措施而言。節(jié)能型種類變壓器的選用是主要措施。目前階段我國已經(jīng)研制出超低損耗卷鐵心技能型牽引變壓器，此類變壓器制作工藝采用卷鐵心，超強抗短路能力、超低損耗、超低噪音是其主要優(yōu)勢。此類牽引變壓器空載損害與普通牽引變壓器相比可降低約為50%左右。相比傳統(tǒng)相同容量的疊鐵心牽引變壓器而言，每年可最低節(jié)省大約35萬度的電能損耗。因此節(jié)能型牽引變壓器的合理選用可對牽引損耗有效降低，提升電能效率。從而實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的根本目的。

3.其它設備節(jié)能措施分析。與牽引用電節(jié)能措施相對應的為其它設備節(jié)能措施，可分為生產生活用電和其它設備及給排水用電。首先，可將所有生產生活所用照明設備更換為節(jié)能型。從而降低照明所產生的電能損耗，并設置聲光控開關，減少不必要的電能浪費；再者，結合實際情況安裝太陽能裝置，代替?zhèn)鹘y(tǒng)電能消耗裝置，從而有效降低電能損耗；最后，各沿途變電所內進行植被的種植，以對熱島效應進行緩解，一定程度節(jié)約電能的應用。

五、結束語

綜合上述所言，近些年來我國高速鐵路快速發(fā)展，城際鐵路也在不斷進步和完善，節(jié)能設計問題以成為當前階段高速鐵路電氣化設計所關注的重點問題。牽引供電系統(tǒng)乃機車運行過程電能消耗的主要部分，因此本文對城際鐵路牽引供電系統(tǒng)節(jié)能設計措施展開探究，將供電節(jié)能設計理念滲透至供電方式的選擇、節(jié)能型牽引供電變壓器選用以及其它設備節(jié)能措施分析，從而切實提升牽引供電系統(tǒng)的電能損耗，使得我國城際鐵路建設向綠色節(jié)能趨勢持續(xù)發(fā)展。