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

　　關鍵詞：牽引供電系統(tǒng) 電氣化鐵路 關鍵設備

　　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。為解決這些技術問題，在設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構、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，高標準冗余設計體系、高質量制造體系(設備)、嚴格施工標準體系，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牽引變壓器結線方式

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

　　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;為了減小負序對電力系統(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;當條件受限而采用110 kV時，應根據(jù)系統(tǒng)短路容量進行牽引網(wǎng)網(wǎng)壓核算，采取必要的技術措施確保供電質量。

　　2.4關鍵設備

　　牽引供電一般AT供電方式時均采用新型2×27.5kV GIS設備，2×27.5kV GIS開關柜由電力系統(tǒng)40.5kV GIS開關柜改型而來。GIS設備將進線斷路器及隔離開關加上饋線側的斷路器及隔離開關都集中在開關柜中，用SF6氣體絕緣， GIS 開關柜內(nèi)集成了斷路器、隔離開關、電流互感器等設備，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)等與電能質量相關參數(shù)，牽引負荷、牽引網(wǎng)末端電壓和越區(qū)供電等與系統(tǒng)供電能力相關參數(shù);變電子系統(tǒng)主要指標包括高壓電器設備的絕緣性能、電氣性能參數(shù)，二次設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、按設計速度條件下的動態(tài)弓網(wǎng)關系，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、設備及通信冗余及設備布置合理性，系統(tǒng)防御抵抗風、雨、雪、雷等自然災害的能力，系統(tǒng)火災報警和應急處理預案及外部電源停電應急處理預案等突發(fā)事件應急處理能力。

　　結語

　　我國電氣化鐵路建設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、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體系和標準體系而奮斗。

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