摘要：針對電氣化鐵路，總結(jié)了新技術(shù)。新設(shè)備的應(yīng)用及優(yōu)勢，并探討了牽引供電系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)和要求，為電氣化鐵路的運行維護打好堅實的基礎(chǔ)。

　　關(guān)鍵詞：牽引供電系統(tǒng) 電氣化鐵路 關(guān)鍵設(shè)備

　　根據(jù)全國鐵路規(guī)劃，我國計劃到2020年建成約1.2萬公里高速鐵路，隨著高速鐵路的迅速發(fā)展，牽引供電系統(tǒng)已經(jīng)成為電氣化鐵路的重要環(huán)節(jié)。

　　1、牽引供電系統(tǒng)

　　我國牽引供電系統(tǒng)的主要有以下幾方面：

　　(1)供電方式及設(shè)備種類多樣化，有直接供電方式、帶回流線的直接供電方式、串聯(lián)吸流變壓器(BT)供電方式、自耦變壓器(AT)供電方式，這些供電方式的技術(shù)和經(jīng)濟特性有較大的差異。

　　(2)牽引供電系統(tǒng)和電力機車在電氣上是一個連續(xù)的整體，易于實現(xiàn)自動化和信息化管理。

　　(3)電力機車是單相移動性隨機負荷，是一種負序源;

　　(4)主要采用非線性整流器機車，可以看作一種諧波源，并從電力系統(tǒng)和牽引供電系統(tǒng)獲取無功;

　　牽引供電系統(tǒng)中存在的主要技術(shù)問題，包括牽引變壓器供電能力的提高及增容、牽引網(wǎng)電壓的調(diào)節(jié)、電力系統(tǒng)要求對諧波、負序、無功的治理等。為解決這些技術(shù)問題，在設(shè)計和運行中需要對牽引供電系統(tǒng)進行深入研究，例如：對各種供電方式的結(jié)構(gòu)、參數(shù)、性能的分析計算和優(yōu)化;對變壓器過負荷能力及對負荷平衡能力的研究;對諧波、負序、無功、電壓損失、防干擾能力等進行系統(tǒng)地分析和綜合治理研究等等。可見， 牽引供電系統(tǒng)總體技術(shù)要求為可靠性、可用性、可維護性、安全性、可持續(xù)性;可靠性，高標(biāo)準(zhǔn)冗余設(shè)計體系、高質(zhì)量制造體系(設(shè)備)、嚴格施工標(biāo)準(zhǔn)體系，確保牽引供電系統(tǒng)的可靠性。

　　2、供電系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)及要求

　　供電系統(tǒng)是牽引供電的心臟，它包括供電能力、供電質(zhì)量。供電能力包括牽引網(wǎng)供電電壓、載流能力和牽引變壓器容量;供電質(zhì)量包括電力系統(tǒng)電壓波動、功率因數(shù)、諧波、負序。

　　2.1牽引供電方式

　　牽引供電系統(tǒng)供電方式目前我國基本采用以下兩種方式：帶回流線的直接供電方式(簡稱TRNF方式)和自耦變壓器供電方式(簡稱AT方式)。

　　AT供電方式優(yōu)越性：

　　1.環(huán)境電磁污染小，利于環(huán)保;

　　2.供電能力大，末端電壓高，提高鐵路的運輸能力;

　　3.電分相少，利于動車組的高速運行;

　　4.外部電源點需求少，工程費用投資低。

　　5.降低對接觸懸掛載流量的要求、減輕牽引網(wǎng)電流密度;

　　6.利于牽引供電接觸網(wǎng)子系統(tǒng)的輕型化。

　　2.2牽引變壓器結(jié)線方式

　　在確定牽引變壓器的結(jié)線形式時，不僅要考慮其能夠滿足高速鐵路牽引供電質(zhì)量的要求，還應(yīng)考慮提高變壓器的容量利用率、節(jié)約能源、降低運營費用，結(jié)合我國高速鐵路需求和各種變壓器結(jié)線方式的技術(shù)特點，牽引變壓器結(jié)線優(yōu)先采用單相結(jié)線;遠期牽引變電所安裝容量較大的，可預(yù)留采用V結(jié)線條件;電力系統(tǒng)短路容量小或變壓器安裝容量大的，應(yīng)采用V結(jié)線形式。

　　2.3牽引供電外部電源的采用

　　外部電源進線優(yōu)先采用220kV及以上電壓等級。

　　1.采用220kV電源供電的優(yōu)越性：

　　1)輸送能力高，電壓損失小，保證較高的供電質(zhì)量;

　　2)改善對電力系統(tǒng)的負序和諧波影響

　　3)外部電力系統(tǒng)具有較大的負序承受能力，電壓畸變小;

　　4)保證高速鐵路的安全供電和可靠運行。

　　2.選取電氣化鐵路電源的原則：

　　高速鐵路牽引供電的外部電源供電方案需要從牽引負荷大小、負荷特性、供電可靠性及電力系統(tǒng)供電條件和對電力系統(tǒng)的影響等多方面綜合考慮確定。

　　高速鐵路牽引負荷波動劇烈，采用較高電壓外部電源有利于降低高壓側(cè)電壓總諧波畸變率、三相電壓不平衡度及電壓波動，有助于減輕牽引負荷對電力系統(tǒng)的不良影響;為了減小負序?qū)﹄娏ο到y(tǒng)的影響，要求其接入的外部電源具有較強的承受負序能力。因此，高速鐵路牽引供電外部電源的系統(tǒng)短路容量不宜小于5 000 MVA，宜采用220 kV及以上電壓，牽引變電所沒兩回獨立可靠的電源供電并互為熱備用;當(dāng)條件受限而采用110 kV時，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)短路容量進行牽引網(wǎng)網(wǎng)壓核算，采取必要的技術(shù)措施確保供電質(zhì)量。

　　2.4關(guān)鍵設(shè)備

　　牽引供電一般AT供電方式時均采用新型2×27.5kV GIS設(shè)備，2×27.5kV GIS開關(guān)柜由電力系統(tǒng)40.5kV GIS開關(guān)柜改型而來。GIS設(shè)備將進線斷路器及隔離開關(guān)加上饋線側(cè)的斷路器及隔離開關(guān)都集中在開關(guān)柜中，用SF6氣體絕緣， GIS 開關(guān)柜內(nèi)集成了斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器等設(shè)備，集成度高，少維護甚至免維護不受外界環(huán)境影響，可靠性高。

　　它與BT供電方式相比較的優(yōu)點在于：柜內(nèi)繼承的斷路器、隔離開關(guān)對場地的占用較少，節(jié)省了大部分土地資源，內(nèi)置SF6氣體耐壓能力比較強，減少了設(shè)備誤動作次數(shù)，提高了供電的可靠性。

　　3、牽引供電系統(tǒng)的評價

　　根據(jù)牽引供電系統(tǒng)要求，其系統(tǒng)采用接觸網(wǎng)檢測裝置和試驗車對接觸懸掛系統(tǒng)進行靜態(tài)和動態(tài)檢測，對接觸網(wǎng)施工質(zhì)量進行評估;集成試驗和運行試驗階段是對牽引供電系統(tǒng)在運行條件下的綜合性能評估。牽引供電系統(tǒng)主要指標(biāo)包括三相不平衡度、諧波、負序、電壓損失、功率因數(shù)等與電能質(zhì)量相關(guān)參數(shù)，牽引負荷、牽引網(wǎng)末端電壓和越區(qū)供電等與系統(tǒng)供電能力相關(guān)參數(shù);變電子系統(tǒng)主要指標(biāo)包括高壓電器設(shè)備的絕緣性能、電氣性能參數(shù)，二次設(shè)備的控制保護功能及自動化和聯(lián)鎖功能;接觸網(wǎng)子系統(tǒng)主要指標(biāo)包括接觸線高度、拉出值等靜態(tài)空間幾何參數(shù)和靜態(tài)接觸線抬升量，實車、按設(shè)計速度條件下的動態(tài)弓網(wǎng)關(guān)系，包括動態(tài)接觸壓力、燃弧率等。牽引供電系統(tǒng)的安全可靠性評價包括系統(tǒng)功能的完備性、設(shè)備及通信冗余及設(shè)備布置合理性，系統(tǒng)防御抵抗風(fēng)、雨、雪、雷等自然災(zāi)害的能力，系統(tǒng)火災(zāi)報警和應(yīng)急處理預(yù)案及外部電源停電應(yīng)急處理預(yù)案等突發(fā)事件應(yīng)急處理能力。

　　結(jié)語

　　我國電氣化鐵路建設(shè)取得了較為豐富的成果、積累了一定經(jīng)驗，引進消化國外先進技術(shù)、裝備，逐步形成了自己的一套完整的工作體系，讓我們一起努力為我國牽引供電系統(tǒng)成為國際一流水平的高速牽引供電技術(shù)體系和標(biāo)準(zhǔn)體系而奮斗。

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