高速鐵路中的牽引供電系統(tǒng)及接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)研究

李昂

（中鐵十九局集團電務(wù)工程有限公司，遼寧 阜新 123000）

高速鐵路中的牽引供電系統(tǒng)及接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)研究

李昂

（中鐵十九局集團電務(wù)工程有限公司，遼寧 阜新 123000）

隨著技術(shù)的發(fā)展，高速鐵路的發(fā)展也不斷得到完善。高速鐵路運行中，牽引供電系統(tǒng)和觸電網(wǎng)供電系統(tǒng)是高速鐵路列車運行的重要保證。高速鐵路穩(wěn)定運行，能夠促進不同地區(qū)之間的交流。加快鐵路建設(shè)的研究和完善，能夠促進我國各個行業(yè)以及經(jīng)濟等的發(fā)展。現(xiàn)有的牽引供電系統(tǒng)中出現(xiàn)一些因素，影響高速鐵路的穩(wěn)定運行。如何建設(shè)穩(wěn)定安全的高速鐵路，以及如何完善現(xiàn)有的供電系統(tǒng)，換成為鐵路發(fā)展的重要趨勢。

高速鐵路；牽引供電系統(tǒng)；接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)

隨著鐵路運輸行業(yè)的不斷發(fā)展，逐漸出現(xiàn)了電氣化的列車。電氣化列車的發(fā)展，減少了列車在運輸過程中需要的成本支出，能夠降低高速鐵路運輸過程中產(chǎn)生的能源消耗。但供電系統(tǒng)由于設(shè)備或是天氣的因素，會發(fā)生一些故障，例如接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)產(chǎn)生的瞬時性以及永久性故障，對高速列車的穩(wěn)定運行造成不利影響。本文通過分析高速列車運行過程中，供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障的原因，研究如何解決和預(yù)防接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)和牽引供電系統(tǒng)出現(xiàn)的故障。

1 高速鐵路中的牽引供電系統(tǒng)及接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)概述

1.1 牽引供電系統(tǒng)概述

高速鐵路的牽引供電系統(tǒng)是指為機車提供電能消耗的工作系統(tǒng)，包括牽引變電和牽引網(wǎng)兩個組成部分，其中牽引網(wǎng)包括饋電線以及接觸網(wǎng)等。牽引電力系統(tǒng)還能夠把某個地區(qū)產(chǎn)生的電能，通過系統(tǒng)傳輸，向地區(qū)附近的鐵路運輸提供電能支持。接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)是牽引供電系統(tǒng)的重要組成部分，接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)能夠保證牽引供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。牽引系統(tǒng)在進行工作時，分為直流電和交流電兩種。直流電在進行電能輸送的工作當中，標稱電壓不能滿足牽引電壓的需要，導(dǎo)致供電效率較低。隨著技術(shù)的發(fā)展，交流電壓具有較高的供電電壓，能夠滿足牽引供電系統(tǒng)的電流需要，因此交流電壓逐漸發(fā)展并推廣使用。高速鐵路上的列車行駛速度較快，電流供電的時間較短，電力電流起伏變化較大，因此列車需要的牽引電壓較高。在滿足列車需要的牽引電壓同時，還需要保證列車行駛過程中的安全性。牽引供電系統(tǒng)需要的線路比較廣泛，需要的設(shè)備較多，因此保證牽引供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，能夠保證機車的暢通。

1.2 接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)概述

接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)是牽引供電系統(tǒng)的重要組成部分，接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)能夠保證牽引供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。接觸電網(wǎng)工作系統(tǒng)，使用電流收集線，對電能進行控制和傳輸。接觸網(wǎng)的組成部分包括基本的支撐結(jié)構(gòu)，常用的支撐結(jié)構(gòu)有水泥柱等。一些電力元件和絕緣子接觸原件，構(gòu)成接觸電網(wǎng)基本組成部分。接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)使用專用的導(dǎo)線進行電力傳輸，同時還使用一些其他的電纜輔助電力的傳輸。接觸網(wǎng)供電方式較多，常見的供電方式有單邊供電。單邊供電的電能來源于一個牽引供電系統(tǒng)，當接觸線不發(fā)生運行問題時，能夠?qū)崿F(xiàn)牽引供電系統(tǒng)的正常供電。雙邊電源供電系統(tǒng)是指能夠從兩個牽引供電系統(tǒng)同時獲得電能的供應(yīng)，能夠降低電能功率的輸出損失。但由于雙邊供電在雙生故障后，對供電設(shè)備的維修比較復(fù)雜，雙邊供電的方式不能被大范圍的使用。使用接觸網(wǎng)供電，還能夠?qū)崿F(xiàn)面積較大的鐵路供電。大面積的供電，對電源設(shè)備的壓力較大，當電源設(shè)備不能承受加大電流壓力時，對牽引供電系統(tǒng)的運行質(zhì)量產(chǎn)生影響，嚴重情況下，還會影響供電系統(tǒng)設(shè)備的安全性能。由于對設(shè)備的安全性能產(chǎn)生影響，大面積的供電一般作為臨時替補的供電措施。

1.3 接觸網(wǎng)故障，導(dǎo)致牽引供電系統(tǒng)故障

現(xiàn)有的牽引供電系統(tǒng)在運行過程中，由于一些因素的存在，導(dǎo)致牽引供電系統(tǒng)運行出現(xiàn)錯誤。牽引供電系統(tǒng)發(fā)生故障的原因，一部分是由于牽引系統(tǒng)導(dǎo)致，另一部分是由于接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)故障導(dǎo)致。接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)的故障分為饋線故障以及永久性故障。饋線故障產(chǎn)生的原因是接觸網(wǎng)的絕緣子部分，由于環(huán)境等其它因素，導(dǎo)致絕緣子的絕緣性能較差，這種情況下就會導(dǎo)致接觸網(wǎng)發(fā)生短路現(xiàn)象。這種故障也能夠稱為瞬時性故障，維修方式比較簡單。瞬時性故障在修理過程中，具有維修方式簡單，維修成本較低的特點。和瞬時性故障相對的，就是永久性故障。永久性故障是指供電系統(tǒng)元件發(fā)生質(zhì)量故障，例如斷路器故障或是線路接地故障等。對永久性故障進行細分，可以根據(jù)供電系統(tǒng)對列車的影響進行分類。當供電系統(tǒng)對列車的影響較小時，可以恢復(fù)對列車的正常供電，這種情況下的故障成為可恢復(fù)性故障。當供電系統(tǒng)不能對列車恢復(fù)正常電能輸送和供應(yīng)，這種故障又可以成為不可恢復(fù)性故障。不可恢復(fù)性故障通常發(fā)生在大面積的電路設(shè)備發(fā)生故障中，對于鐵軌上的列車無法進行疏散，只能等待牽引供電系統(tǒng)恢復(fù)電力供應(yīng)。

2 高速鐵路中的牽引供電系統(tǒng)及接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)故障解決措施

2.1 根據(jù)供電系統(tǒng)特點，完善電路設(shè)計

根據(jù)供電系統(tǒng)特點，完善電路設(shè)計，能夠預(yù)防接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)和牽引供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障。接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)和牽引供電系統(tǒng)大部分都是安裝在野外，由于野外人煙稀少，一般使用露天安裝的方法。露天安裝對接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)的設(shè)計有較高的要求，設(shè)計符合標準，能夠保證高速鐵路列車的穩(wěn)定運行。當野外氣候或是天氣較差時，需要設(shè)計一定的保護裝置，保證牽引電力系統(tǒng)能夠穩(wěn)定的運行。因此對于設(shè)備安裝，需要有較高的穩(wěn)定性，能夠避免惡劣天氣對供電系統(tǒng)產(chǎn)生影響。供電系統(tǒng)使用的元件，盡量能夠替換，這樣在元件發(fā)生損壞時，簡化維修手續(xù)。選用的電路元件盡量能夠耐腐蝕，元件經(jīng)常暴露在空氣中，長期經(jīng)受風(fēng)吹日曬，導(dǎo)致元件質(zhì)量受損。選用質(zhì)量較好的電路元件，能夠延長元件的使用壽命，降低對供電系統(tǒng)以及高速列車運行帶來的影響。簡化線路的設(shè)計，能夠為后期線路的檢修帶來便捷。

2.2 設(shè)計一定的系統(tǒng)保護裝置

設(shè)置一定的系統(tǒng)保護裝置，能夠預(yù)防接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)和牽引供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障。設(shè)置一定的距離保護裝置，能夠降低由于電流不穩(wěn)定對設(shè)備造成的損害。設(shè)置電流不穩(wěn)定時，自動切斷裝置。電流自動切斷裝置，能夠在供電系統(tǒng)不穩(wěn)定的情況下，在故障產(chǎn)生地點附近，切斷電流輸送。電流自動切斷裝置的保護，是對距離裝置保護的輔助保護措施，能夠保證牽引電路供電系統(tǒng)的良好運行。針對接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)的瞬時性故障，設(shè)置自動合閘裝置。接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)出現(xiàn)瞬時性裝置，只需要電力工作人員將電閘合上就可以。設(shè)置快速自動合閘裝置，能夠降低瞬時性故障對高速列車運行帶來的影響。高速自動合閘裝置，能夠檢測電路系統(tǒng)的故障原因，若故障產(chǎn)生能夠用合閘進行解決，那么電閘自動閉合，這樣能夠恢復(fù)牽引供電系統(tǒng)和接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。合閘裝置還有延遲合閘裝置，一些故障發(fā)生的原因不能被及時檢測出來，需要進行多次檢測才能夠進行合閘。根據(jù)供電系統(tǒng)不同的特點，進行電路故障保護裝置的設(shè)置。

2.3 對電力維修工人等方面進行管理

對電力維修工人進行管理，能夠預(yù)防接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)和牽引供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障。電力工人是線路維修作業(yè)的主要人員，對電力維修工人進行管理，能夠完善接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)和牽引供電系統(tǒng)維修檢測工作。對供電系統(tǒng)的檢修設(shè)置標準，標準的檢修能夠發(fā)現(xiàn)供電系統(tǒng)潛在的故障。提前發(fā)現(xiàn)潛在的系統(tǒng)運行故障，維修工作人員能夠及時處理故障，保證高速列車的穩(wěn)定運行。對電力工作人員進行綜合素質(zhì)的提高，當發(fā)現(xiàn)較復(fù)雜的電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，應(yīng)該及時向單位管理人員進行報告，及時對問題進行處理，避免電力檢修人員工作報告延遲，導(dǎo)致供電系統(tǒng)不能正常運行。提高員工的綜合素質(zhì)，還體現(xiàn)在員工維修專業(yè)技術(shù)的掌握。維修工作人員能夠應(yīng)對供電系統(tǒng)出現(xiàn)的各種故障，能夠保證供電系統(tǒng)穩(wěn)定運行，降低對高速列車帶來的影響。

當高速列車本身出現(xiàn)故障時，對供電系統(tǒng)同樣會造成影響。這時對供電系統(tǒng)的維修，還需要專業(yè)人員對高速列車進行維修。高速列車故障原因，以及高速列車維修工作人員的配置，都會影響到供電系統(tǒng)的維修。列車維修單位及時優(yōu)化對高速列車維修人員的配置，能夠完善供電系統(tǒng)的維修。政府可以提供一定的政策支持，促進供電系統(tǒng)的發(fā)展。對供電系統(tǒng)進一步研究，提供資金和技術(shù)的支持。對于進行供電系統(tǒng)維修以及高速列車維修人員的儲備工作，應(yīng)該加大重視力度。高速列車以及供電系統(tǒng)運行質(zhì)量，對國家的穩(wěn)定發(fā)展有重要影響作用。

3 結(jié)語

高速鐵路的發(fā)展對我國經(jīng)濟發(fā)展有重要的作用，針對文章指出高速鐵路供電系統(tǒng)故障原因進行改進。結(jié)合供電系統(tǒng)的特點，完善供電系統(tǒng)設(shè)計方案，對供電系統(tǒng)設(shè)置一定的保護裝置，完善維修工作人員的管理，能夠保證供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。高速鐵路穩(wěn)定運行，促進供電系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，同時促進我國社會的可持續(xù)發(fā)展。

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U223

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1671-0711（2017）07（上）-0162-02