淺析鐵道牽引供電系統(tǒng)分段供電技術(shù)

馬冬木

摘 要 鐵路牽引系統(tǒng)的供電方式通常采用的是直流制牽引供電系統(tǒng)，然而因其存在雜散電流等多種問(wèn)題，需要較高的治理成本，并且治理過(guò)程較為困難，因此，可采用交流制牽引供電系統(tǒng)進(jìn)行供電?；诖?，本文首先介紹了鐵道牽引供電系統(tǒng)，并對(duì)交流牽引供電系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了分析，進(jìn)而對(duì)其所應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)分段供電技術(shù)展開了探討，以期可為現(xiàn)代交通軌道的發(fā)展與進(jìn)步提供參考。

關(guān)鍵詞 鐵道牽引;供電系統(tǒng);分段供電技術(shù)

引言

牽引電機(jī)可為鐵道列車提供動(dòng)力，牽引電機(jī)主要有兩種，一是直流牽引機(jī)，二是交流牽引機(jī)。經(jīng)過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，交流牽引電機(jī)的成本相對(duì)較低，并且功率密度大，運(yùn)行較為可靠，可滿足高功率與快速運(yùn)行的需求，因此，逐步成為鐵道交通的主要供電方式，與之相關(guān)的研究也不斷增多。分段供電技術(shù)是牽引供電系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，因此對(duì)鐵道牽引供電系統(tǒng)分段供電技術(shù)進(jìn)行探討十分必要。

1鐵道牽引供電系統(tǒng)分析

（1）直流供電系統(tǒng)。直流供電方式在城市變電所以及接觸網(wǎng)等中運(yùn)用較多，也可為牽引網(wǎng)進(jìn)行供電，此種牽引網(wǎng)絡(luò)大多運(yùn)用的是雙邊供電方式，一旦線路出現(xiàn)故障，在大雙邊供電方式的支持下可保障供電的持續(xù)，可實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域供電。直流供電可將電流進(jìn)行分流，使之分布于各個(gè)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離電流傳輸。然而在變電模式的影響下，供電距離不可太長(zhǎng)，并且設(shè)備投資成本不斷提高，且系統(tǒng)傳輸效率難以有效提升，總體而言，直流供電系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值并不高。

（2）交流供電系統(tǒng)。牽引變電所主要以單向“電壓-電壓”連接模式為主，一般變電所內(nèi)會(huì)配備兩部變壓器，主要以雙繞組單相變壓方式為主，兩者的結(jié)合形成了一角開口三角形結(jié)構(gòu)。在結(jié)構(gòu)中，高壓側(cè)一個(gè)公共端口以及兩個(gè)開口端會(huì)與電網(wǎng)進(jìn)行連接，低壓側(cè)公共端口會(huì)進(jìn)行接地，而其余兩個(gè)端口會(huì)與牽引側(cè)母線分別進(jìn)行連接。因?yàn)樵诰€路區(qū)域內(nèi)增加了加壓系統(tǒng)，所以區(qū)域內(nèi)設(shè)備照明使用變得更加便捷。但因?yàn)橄到y(tǒng)運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，且多處于動(dòng)態(tài)取流狀態(tài)之中，接觸壓力相對(duì)較大，所以此種供電方式對(duì)于設(shè)備耐磨損度有著極為嚴(yán)苛的要求[1]。

2交流牽引供電系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)分析

（1）經(jīng)濟(jì)性高。①直流供電系統(tǒng)中，35千伏均纜在為動(dòng)力照明系統(tǒng)供電的同時(shí)也為供引系統(tǒng)供電，然而交流供電系統(tǒng)中二者所使用的電纜并不是同一個(gè)，可避免供電成本增加現(xiàn)象的發(fā)生。②交流供電系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)，無(wú)須進(jìn)行整流機(jī)組的安裝，也無(wú)須使用直流開關(guān)或安裝迷流防護(hù)裝置，地下設(shè)備較為簡(jiǎn)單，不會(huì)占用較大的土地面積，系統(tǒng)建設(shè)費(fèi)用較低。③在交流供電系統(tǒng)建設(shè)時(shí)與直流供電系統(tǒng)的成本并無(wú)較大差異，然而變電所安裝容量比牽引總?cè)萘恳?，因此可有效?jié)約電費(fèi)及電力能源投入資金，再生電能利用率可得到有效提升，進(jìn)而可節(jié)約電力資源使用成本。

（2）適用性強(qiáng)。在交流供電系統(tǒng)中運(yùn)用了保護(hù)技術(shù)以及分段供電技術(shù)，還將狀態(tài)辨識(shí)技術(shù)融入其中，可實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的有效構(gòu)建，可控制與優(yōu)化牽引供電系統(tǒng)的運(yùn)行方式，對(duì)其進(jìn)行維修與維護(hù)時(shí)也較為簡(jiǎn)便。同時(shí)，在交流系統(tǒng)供電時(shí)，可利用主變電所同時(shí)進(jìn)行多個(gè)線路的供電，可實(shí)現(xiàn)集中供電，電網(wǎng)接口數(shù)量得以有效降低，并可實(shí)現(xiàn)更加高效與便捷的管理，具有較高的適應(yīng)性，

（3）可靠性佳。在交流系統(tǒng)供電時(shí)，無(wú)須進(jìn)行整流機(jī)組的安裝，使用的串聯(lián)元件也并不多，可使系統(tǒng)的可靠性得以有效提升。同時(shí)，在保護(hù)技術(shù)及分段供電技術(shù)的支持下，供電系統(tǒng)的應(yīng)用效果更強(qiáng)，可保持系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全運(yùn)行。同時(shí)，交流斷路器具有較高的可靠性，并且使用壽命較長(zhǎng)，與直流供電系統(tǒng)相比，整體應(yīng)用效果更為理想，因此，交流供電系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值更高[2]。

3牽引供電系統(tǒng)分段供電技術(shù)及其優(yōu)勢(shì)分析

（1）牽引供電系統(tǒng)分段供電技術(shù)。電纜牽引網(wǎng)在供電中應(yīng)用率較高，主要是因?yàn)槠淇蓪?shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離傳輸，并且電能輸送量較大，然而如果運(yùn)用上行與下行線路并行的方式進(jìn)行供電，其會(huì)消耗較高的供電成本，并且需安裝較為復(fù)雜的設(shè)備，因此，可采用分段供電技術(shù)進(jìn)行代電。在分段設(shè)計(jì)中，電纜可與接觸網(wǎng)同步供電，也可實(shí)現(xiàn)分段供電。通常在變電器處可運(yùn)用統(tǒng)一分段的方式，此種方式施工較為便利，而在其他區(qū)間線路一般會(huì)使用分開分段的方式進(jìn)行供電，這可使系統(tǒng)運(yùn)行更加可靠，也可對(duì)系統(tǒng)實(shí)施分段保障，以降低故障的發(fā)生率。

（2）分段供電方式。應(yīng)用分段供電技術(shù)可及時(shí)進(jìn)行故障問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)與解決，可降低故障產(chǎn)生的影響，同時(shí)也可使系統(tǒng)的可控性更高，維護(hù)更加便捷。在對(duì)單邊或雙邊牽引網(wǎng)進(jìn)行分段供電時(shí)主要有以下幾種方式：①分區(qū)所處位置的自然分段。對(duì)雙邊供電牽引網(wǎng)進(jìn)行縱向分段，使之分成兩個(gè)部分，每部分的供電相當(dāng)于之前單邊供電的一個(gè)供電臂的供電量。②復(fù)線鐵路上行與下行的自然分段。單邊供電時(shí)可將牽引網(wǎng)的上行及上行采用橫向分段的方式分成兩個(gè)部分，雙邊供電時(shí)則需將兩個(gè)相鄰近的變電所之間的牽引網(wǎng)采用橫向分段的方式分面四個(gè)部分。③AT供電方式的AT分段。應(yīng)根據(jù)具體的線路情況進(jìn)行細(xì)致分段，如可采用縱向分段的方式將之分為區(qū)間566（10km左右）的多個(gè)單元。接觸網(wǎng)錨段屬于最小的分段，而單邊供電的一個(gè)供電臂屬于最大的分段。

（3）分段供電與測(cè)控技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。①可以更及時(shí)發(fā)現(xiàn)、隔離、排除故障，把故障限制在最小范圍，把故障影響降低到最低程度，提高系統(tǒng)的可控性與可維護(hù)性。②牽引網(wǎng)分段供電與測(cè)控技術(shù)，將供電臂適當(dāng)分段，運(yùn)用同步測(cè)量技術(shù)，更準(zhǔn)確、更及時(shí)地判別故障類型與部位，并把故障限制在最小范圍內(nèi)[3]。

4結(jié)束語(yǔ)

目前由于人們對(duì)出行的需求不斷增加，各國(guó)交通事業(yè)也有了翻天覆地的變化，對(duì)于交通線路中不可缺少的供電系統(tǒng)，本文主要從交流牽引供電系統(tǒng)的電纜牽引網(wǎng)、分段供電保護(hù)等方向入手，對(duì)其進(jìn)行了介紹，這種牽引供電系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在可靠性強(qiáng)、傳輸電能大、成本相對(duì)較低等方面。

參考文獻(xiàn)

[1] 王凡.城市軌道交通交流牽引供電系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)[J].冶金叢刊，2017（5）：107-108.

[2] 張攬?jiān)?，施曉?城軌交通牽引供電系統(tǒng)的新技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2019（9）：18-19.

[3] 李張鋼，劉志剛，魏路，等.新一代智慧型牽引供電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用示范[J].都市快軌交通，2018（1）：136-142.