铁路电力供电系统关键技术研究

铁路电力供电系统关键技术研究

刘晓阳

国铁路济南局集团有限公司 山东 济南 250000

摘要：随着时代的进步，我国对电力供电系统进行不断的完善与改进，目前已经形成了比较完善的电力供电系统标准体系。铁路供电调度系统设计在充分吸收供电调度系统和城市轨道交通电力监控系统各自优点的基础上，提出了科学的铁路供电系统方案，对国内铁路建设具有一定参考价值。基于此，本文主要分析了铁路电力供电系统关键技术。

关键词：铁路；电力供电系统；关键技术

引言

随着我国经济的快速发展和科学技术水平的不断提高，对于电力系统的安全稳定运行提出了更高要求，为了保证电力系统安全稳定地运行，需要在原有标准的基础上进行适当调整与完善，以适应新时期社会发展需求。随着社会的发展，人们对快捷的需求与日俱增。这一形势为我国高铁路供电系统建设带来了新的机遇，建立有效的管理体制和机制进行规范，从而有效提高铁路设备运行的质量和安全水平。

1供电系统概述

城市铁路要保障自身能够正常运行，需要有充足的供电支持，因此利用稳定供电技术，对铁路具有重要意义。供电技术由于其具有高稳定性、维护技术简便以及投入资金较少等优势，在城市铁路中具有重要地位，能够保障供电系统处于稳定的运行状态，推动我国城市铁路的发展。铁路主要由车辆、供电、消防、环境监控、通信、控制、售检票系统等组成。铁路供电系统主要包括主变电站、牵引变电站、降压变电站、区间配电站、接触网、电力监控系统等。供电系统安装工程构成环节较多、安装工序复杂、安装质量要求高。所以，需要加强供电系统安装工程的管理，提高工作效率和施工质量[1]。

2铁路电力供电系统关键技术

电气化铁路是我国铁路运输行业发展的必然趋势，电气化铁路利用电车作为主要运输设备，通过电力对列车起到牵引效果，使列车在电气化铁路上正常移动。目前，我国电气化铁路的运营里程数已经突破10万千米。未来电气化铁路会为我国交通运输行业提供更多的帮助。

2.1配电自动化控制形式

（1）分布控制

分布式控制模式作为电力系统重要组成部分，它把传统的电力系统的综合保护和电力系统的电气保护转换成了配电自动化，从而保证了电力系统的数据采集和通信监测能够达到统一的发展目的。由于配电网自动化终端具备故障诊断和隔离的作用，使得整个电力系统无须经过主站即可进行整体的调整和优化，而且能够在某种程度上对电力系统进行重构。在实际中，可以从电流技术和电压-时间两方面进行分配控制[2]。

（2）集中控制

集中供电就是对铁路线路的长短、用电容量进行分析评估后，对铁路的专用主变电所进行建设，随后再依据所构建的主变电所，向铁路的中压环网系统进行供电。该方式的优势主要包括以下几点：第一，其具备较高的可靠性，不会因外界等因素而出现影响；第二，主变电所使用的变压器属于有载调压变压器，可以对供电回路进行专业设定，所以相比其他模式，工单质量更好；第三，管理调度的自由度较高，在该情况下，能够有效发挥铁路供电系统的作用，实现可靠性供电；第四，在铁路用电出现问题时，能够及时进行检修，独立性较高，较为便捷。

（3）混合供电方式

混合供电模式即联合使用集中与分散供电方式，目前主要包括两种：第一种是集中与分散供电并列，在同一铁路线路中，部分系统使用集中供电方式，部分系统使用分散供电方式；第二种是铁路变电所选择使用集中供电模式，并将其作为区域变电所的取电点，建立分散供电系统。

2.2电力贯通电缆线路的电容电流补偿

电力系统运行过程中，穿线电缆往往会出现接地电容的问题。如果对地电容问题表现得太过突出，这可能导致电缆导体之间的相互干扰和电缆线路的电容电流问题。例如，可能出现变压器电压过载、重复电弧燃烧和电容器过度运行等问题。如果这些问题太突出，将会对整个铁路供电系统的运行质量造成严重的影响。为了及时解决这个问题，研究者将重点放在了10kV远端输电线路的实际应用上，特别是对电缆线路中电容器的补偿进行了深入的研究和分析。其中，为了保证电力系统的稳定运行，研究人员积极使用补偿电抗器并将其应用于实践。在补偿方面，可通过在变电站内安装动态补偿机构和在直线上分散并联补偿机构来解决[3]。

2.3高压电缆设置护层电压限制器

第一，《架空输电线路设计规范》第3.3.2条“对于10kv及以下的低压配电网，应采用带保护装置的绝缘子和金属封闭开关柜等设施”。第二，《电气化铁路技术管理规程》中规定了“在低压进线处应采取相应措施防止相间短路事故发生。当相邻两回路之间有一回路存在接地故障时，可将该回路作为保护区进行隔离”；《城市轨道交通供电系统规划设计标准》中规定了在地下室或半地下室内应采用双极型屏蔽层、单极型屏蔽层及全封闭式组合式屏蔽结构。鉴于此，建议在既有电力牵引供电工程项目中，除了考虑到现有设备条件下电缆外护层电压限制器能否正常工作以外，还应对其是否具备足够的安全防护能力提出要求，如对变压器及其二次侧的电缆实施单独的保护措施，并且要保证每个变压器都安装有相应的保护装置以及相应的操作规程

[4]。

2.4电力远动控制系统

铁路远程控制有效确保保证了铁路供电系统的有效运行。这是由于电力远动系统结合了计算机网络和通信技术，根据铁路供电的实际情况，对10kV配电所和贯通的电力线路进行了全程自动化监控与管理。它与传统的控制方式相比，能够实现对高压、低压、电流等各种参数的监测和管理，并能实现无人值班和对目标的遥控。在电力系统运行中，当存在质量问题时，通过线路故障检测和遥控功能，实现对故障的自动判定和截断。另外，本系统中的调度中心还可以实现与调度人员进行人机互动的功能，从而降低了以前手工作业中出现的错误。

2.5高速铁路牵引变电所中的关键设备分析

高速铁路牵引变电所的关键设备很多，而牵引变压器是其中最重要的一种，目前，第一，在变电所选址时应充分考虑到周围环境及气象条件等因素，尽量选择远离居民区以及人口密集地区；第二，变电所应选在地形较平坦且无高大建筑物和构筑物的地方建设，并与相邻的其他变电所保持一定安全距离（如200m以内等）；第三，变电所内应设置避雷器，其安装高度不得小于4m；第四，变电所内部的电源系统应采取有效的防雷措施，并将雷电流导致室外；“电牵设规”中对于“电牵设规”的具体内容、适用范围以及相关要求都做了明确规定，同时也给出了一些参考标准。其中最为关键的是要做好以下几方面工作：第一，加强对架空线路的保护，尤其是高压配电室、低压配电室内的金属结构及其他电气设备，必须确保其不被雷击损坏，否则会造成重大经济损失[5]。

结束语

随着我国现代铁路事业的高质量发展，铁路建设的步伐及其进程也不断推进和加大。相关部门必须要加强对电力供电系统技术方面的研究力度，并且制定科学合理的管理制度来提高电力系统的整体运行效果。为此，有必要结合实际情况对现有的电力供电系统不断优化与完善，进而确保整个电力系统良好稳定的运行。

参考文献：

[1]冯旭，李博成.肯尼亚基苏木铁路枢纽分工布局研究[J].铁道运输与工经济，2020，42（4）：95-97.

[2]国家铁路局.TB10008—2015铁路电力设计规范[S].北京：中国铁道出版社，2016.

[3]刘玉娟，张伟，余莉.配电网DG对反时限过电流保护的影响[J].南京信息工程大学学报（自然科学版），2016，8（4）：322-326.

[4]詹广振.牵引变电所220kV电源进线缺相运行原因分析及改进措施[J].电气化铁道，2020，31（5）：90-92.
[5]孙建明，丁坚勇，董世欢．市域铁路电力供电方案及可靠性分析［J］．城市轨道交通研究，2015(12):22．