电气化铁道供电牵引电力变压器研究

电气化铁道供电牵引电力变压器研究

纵林林

合肥市轨道交通集团有限公司运营分公司  230000

摘要：近年来，随着电气化铁道系统建设的不断推进，其技术水平取得了相当大的成熟度。在这一过程中，各项技术的先进性提升速度非常迅速，特别是在供电和牵引电力变压器方面的应用创新，发展势头尤为迅猛，这些创新和进步有效地促进了电气化铁道运行安全性能的提升。本文旨在通过分析电气化铁道结构的基本特征和牵引系统的基本特征，重点研究牵引力变压器的应用，通过具体研究，可以深入了解电气化铁道系统的运作机理和各个环节的功能，以及牵引力变压器对于电气化铁道的重要性和作用，这一研究有望进一步推动电气化铁道系统的发展，提升其综合效益和运行质量，从而更好地满足广大人民群众出行需求，为国家经济社会发展做出更大的贡献。

关键词：电气化铁道；供电牵引电力；变压器

电气化铁道系统是现代交通运输的重要基础设施之一，它的建设和发展一直都是我国交通运输领域的重要任务。随着科技应用的不断提升，电气化铁道系统的发展进入了一个新的时期，在铁路系统中，电气化技术已经广泛应用，这不仅提高了铁路系统的运行效率，同时也改善了人们的出行环境。电气化铁路供电牵引电力主要通过变压器进行能源和能量的传输，其作用是将高压电流转换为低压电流，在保证铁路运行的安全性和稳定性的同时，实现高效的铁道运输，从而提高了运输效率和运输能力，并且减少了对环境的污染。变压器是电气化铁道系统中至关重要的元件之一，对系统的运行质量和稳定性具有直接的影响，因此，对于电气化铁道系统的发展和建设来说，变压器具有不可替代的重要作用。

一．电气化铁道结构的基本特征

电气化铁道结构的建设与运行已经成为现代铁路运输的主要模式。其基本特征是采用电力作为牵引动力，通过架空线路或第三轨供电，使列车行驶不受燃料、机械传动等限制，从而提高了铁路系统的运行效率和能源利用效率。电气化铁路本身应用了多样新型技术，如数字化控制技术、轻量化技术、自动化技术等，将技术与铁道结构进行了有效的融合，构建的整体电气化铁道系统运行的稳定性能较强，为铁路运输的安全水平提升提供了非常大的支撑[1]。然而，电气化铁道结构运行质量的优化，需要内部结构技术与设备的应用都能够达到良好的状态，才能保障电气化铁道优势作用的发挥。具体而言，这包括供电系统、牵引系统、信号系统、通信系统等各个方面的技术应用和设备配备，只有这些内部结构达到了优秀的状态，才能够提高电气化铁道的安全性、稳定性和运行效率，进一步提升铁路系统的运输能力和服务质量。

二.电气化铁道供电牵引系统的基本特征

（一）电力牵引特征

针对不同的电气化铁道系统建立的体制模式类型，需要对电力牵引技术进行优化选择，以保证技术与体制之间保持良好的兼容性。例如，在直流电气化铁道系统中，常用的是半控型变流器驱动的电力牵引系统；而在交流电气化铁道系统中，则通常采用逆变器驱动的电力牵引系统。同时，电力牵引技术的应用还可以实现电力能源的传输，为电气化铁道运行提供充足且稳定的电力供应，这不仅可以提高铁路系统的能源利用效率，同时也为环境保护和可持续发展做出了积极贡献。

（二）牵引供电系统的运行

牵引供电系统是电气化铁道运行中不可或缺的重要组成部分，其运行水平直接影响整个铁路系统的运行质效与性能，它主要负责将高压的电能传输到列车上，并转化为机械能来推动车辆行驶。牵引供电系统的稳定性、可靠性和效率等方面都对铁路系统的运行效率和安全性有着重要的影响，针对现有牵引供电系统的不足，我们需要优化其工作模式和设计方案，以提高系统的运行水平和性能。首先，需要对系统的工作原理进行深入了解，并基于实际情况制定相应的优化方案，例如，根据列车的牵引需求和供电线路的容量限制等因素，可以采用不同的牵引方式和供电模式，如单极、双极、交流或直流等不同的操作模式[2]。其次，可以考虑采用新型的设备和技术来改进现有的牵引供电系统，以提高系统的效率和稳定性。例如，采用智能化的配电控制系统和高效节能的变频器等新技术，可以有效地提高系统的供电质量和运行效率，其中，直接牵引变电所负责发电和电压转换，回流线则将列车通过电动机发出的电能进行回收利用。在运行期间，牵引供电系统需要保持电压稳定性，正常发挥发电和电压转换的功能，从而为整个铁路系统提供充足的电力供应，此外，牵引供电系统还可以根据实际的电气化铁路运输需求，进行灵活的模式转换，以实现高水平运行状态的持续稳定。

三.电气化铁道供电牵引力变压器的相关研究

（一）电气化铁道系统中变压器应用的基本现状

变压器在电气化铁道系统中扮演着至关重要的角色，其主要功能是将输送到铁路的高电压交流电转换为列车运行所需的低电压交流电。根据变压器的功能和应用场景不同，电气化铁道系统中可使用的变压器种类也比较多，例如，按照应用对象的不同可分为牵引变压器、配电变压器和辅助变压器；按照结构形式的不同可分为油浸式变压器、干式变压器和树脂封装变压器等。随着电气化铁道系统的发展，其基础设施建设也逐渐完备，现在，电气化铁道系统中的变压器已经得到广泛应用，并已经形成了一套完善的变压器供应体系。

（二）单向接线变压器的应用

单向接线变压器在电气化铁道系统中应用非常广泛，其主要应用领域包括：

电动机驱动。单向接线变压器可以提供直流电动机所需的直流电源，其输出电压稳定，平稳性好，能够确保电机正常运行。

电力传输。单向接线变压器可用于电力发电厂、变电站等场所的输电与配电系统中，发挥电力传输的功能。

牵引电能供应。单向接线变压器还可以用于电气化铁路牵引供电系统中，为铁路列车提供电力供应，保证其正常行驶。

需要注意的是，在使用单向接线变压器时，必须严格按照其连接规范进行接线，并保障高压侧与低压侧的连接合理性，以确保电力能源传输的效率、稳定性和安全性。同时，对于不同的应用场景，需要结合实际需求和现场环境等因素，选择合适的单向接线变压器类型，以发挥其最佳的连接运行价值作用。

总结：随着电气化铁道的不断发展，供电牵引系统已经成为保障铁路运输安全、提高能源利用率和运输效率的重要因素。而在最核心的供电部分，变电器被广泛应用于直流和交流电气化铁路系统中，它可以将高压电转换为适宜列车使用的低压、高电流的电能，在电气化铁道运行中具有不可替代的作用。变电器作为电气化铁道的核心装置，其基本作用是通过变压、变频、整流等技术手段将电网中的高压、高频电能转换为适合列车使用的低压、低频电能，以满足列车运行时的动力需求，同时，变电器还需要具备较高的可靠性和稳定性，能够在极端环境下保证供电系统的正常运行。由于变电器在供电牵引系统中的重要性，其质量和安全性对整个电气化铁道系统的运行稳定性和安全性都有着至关重要的影响。

参考文献：

[1]张敏. 基于MMC的储能型铁路功率调节器控制策略研究[D].湘潭大学,2019.DOI:10.27426/d.cnki.gxtdu.2019.000406.

[2]王晓. 基于STM32F103C8T6电气化铁路供电实训系统研究与设计[D].石家庄铁道大学,2019.DOI:10.27334/d.cnki.gstdy.2019.000275.