鐵道牽引供電系統(tǒng)存在的問(wèn)題及其應(yīng)對(duì)措施探討

羅君 武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)對(duì)鐵路運(yùn)輸服務(wù)的需求不斷提高，為保證鐵路運(yùn)輸過(guò)程的安全性及穩(wěn)定性，需要嚴(yán)格做好鐵道牽引供電系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)及管理工作，及時(shí)處理鐵道牽引供電系統(tǒng)中存在的問(wèn)題，使其能夠處于最佳的運(yùn)行狀態(tài)。就目前來(lái)看，我國(guó)鐵道牽引供電系統(tǒng)中依舊存在一些問(wèn)題，比如諧波電流問(wèn)題、無(wú)功功率問(wèn)題及負(fù)序電流問(wèn)題等等，這些問(wèn)題都直接影響到鐵道牽引供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行，對(duì)鐵路運(yùn)輸安全造成較大的負(fù)面影響。因此，有必要深入分析鐵道牽引供電系統(tǒng)中存在的問(wèn)題，便于采取有效措施進(jìn)行處理，使鐵道牽引供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行得到保障。

1 鐵道牽引供電系統(tǒng)中存在的問(wèn)題

1.1 諧波電流問(wèn)題

在鐵道牽引供電系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，一旦出現(xiàn)諧波電流問(wèn)題，將直接造成以下幾種情況：①系統(tǒng)諧波損耗不斷增加，系統(tǒng)電網(wǎng)中的元件損耗更加嚴(yán)重。由于受到三次諧波的影響，系統(tǒng)線路中的熱量較大，很容易引起火災(zāi)等安全事故。②系統(tǒng)設(shè)備的工作效率逐漸降低，難以保證鐵道牽引供電系統(tǒng)的高效運(yùn)行。③牽引變電所的負(fù)載能力逐漸降低，系統(tǒng)無(wú)功功率不斷增長(zhǎng)，進(jìn)而對(duì)牽引變電所中電容器的工作造成較大影響。④系統(tǒng)接線的噪聲及振動(dòng)越來(lái)越大，系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行負(fù)荷逐漸提升，以致設(shè)備及線纜中的熱量越來(lái)越多，很容易造成火災(zāi)事故。⑤系統(tǒng)電網(wǎng)出現(xiàn)并聯(lián)諧振、局部串聯(lián)等情況，以致系統(tǒng)諧波更大，既影響到系統(tǒng)正常運(yùn)行，也增加了安全事故的發(fā)生率。

1.2 無(wú)功功率問(wèn)題

無(wú)功功率問(wèn)題是鐵道牽引供電系統(tǒng)中比較常見(jiàn)的一種問(wèn)題，若無(wú)法對(duì)其進(jìn)行有效處理，將直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。一般在鐵道牽引供電系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，一旦出現(xiàn)無(wú)功功率問(wèn)題，那么系統(tǒng)中的有功損耗就會(huì)顯著增加，以致設(shè)備發(fā)熱量越來(lái)越高，產(chǎn)生大量的額外能量損耗。其次，在出現(xiàn)無(wú)功功率問(wèn)題的時(shí)候，系統(tǒng)供電電流也會(huì)越來(lái)越大，以致系統(tǒng)設(shè)備及導(dǎo)向的容量也逐漸增加，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行造成較大的負(fù)面影響。最后，在出現(xiàn)無(wú)功功率問(wèn)題的時(shí)候，變送電設(shè)備的有功輸出容量顯著降低。

1.3 負(fù)序電流問(wèn)題

在鐵道牽引供電系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，一旦出現(xiàn)負(fù)序電流問(wèn)題，將直接造成以下幾種情況：①產(chǎn)生大量的無(wú)功功率，導(dǎo)致鐵道運(yùn)輸安全受到較大影響。②變壓器的輸出功率顯著下降，進(jìn)而影響到供電系統(tǒng)的工作效率。③部分設(shè)備及線路存在過(guò)大的熱量，進(jìn)而出現(xiàn)較嚴(yán)重的設(shè)備材料損耗問(wèn)題，對(duì)設(shè)備材料的使用性能及使用壽命造成較大影響，給系統(tǒng)維護(hù)工作帶來(lái)更大挑戰(zhàn)，且造成了較大的資金浪費(fèi)。④輸電線路容量被占用過(guò)多，對(duì)系統(tǒng)輸電能力造成較大影響，難以發(fā)揮系統(tǒng)輸電功能的整體作用，不利于系統(tǒng)的正常工作。⑤繼電器誤動(dòng)作的發(fā)生率顯著提升，難以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2 鐵道牽引供電系統(tǒng)問(wèn)題的應(yīng)對(duì)措施

2.1 諧波電流問(wèn)題的應(yīng)對(duì)措施

在進(jìn)行鐵道牽引供電系統(tǒng)的維護(hù)管理工作時(shí)，需要采取合理有效的方法對(duì)諧波電流問(wèn)題進(jìn)行處理，既要保證諧波電流處理工作的最終效果，也要降低資金投入，使鐵道牽引供電系統(tǒng)的維護(hù)管理水平得到有效提升。在具體工作中，可以采取以下幾種措施進(jìn)行處理：①多重化技術(shù)。對(duì)系統(tǒng)中的各個(gè)交流器進(jìn)行聯(lián)合，通過(guò)多重化技術(shù)對(duì)諧波進(jìn)行疊加，使鐵道牽引供電系統(tǒng)中的低頻率諧波得到消除。②將濾波器使用到鐵道牽引供電系統(tǒng)中，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)諧波的有效控制，使諧波電流得到有效降低。③疊加注入法。對(duì)諧波電流和三次倍數(shù)的諧波源進(jìn)行疊加，將其添加到系統(tǒng)中的矩形波形上，使系統(tǒng)諧波得到有效降低。④合理配置減震器。將適合的減震器安裝到鐵道牽引供電系統(tǒng)中，防止設(shè)備受到振動(dòng)沖擊出現(xiàn)損壞情況，使系統(tǒng)能夠處于更加穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境。

2.2 無(wú)功功率問(wèn)題的應(yīng)對(duì)措施

在進(jìn)行鐵道牽引供電系統(tǒng)的維護(hù)管理工作時(shí)，需要及時(shí)對(duì)無(wú)功功率問(wèn)題進(jìn)行處理，具體可以采取以下幾種方法進(jìn)行處理：①采用四象限PWM 整流器。就目前來(lái)看，大部分電力機(jī)車都采用著“交流-直流”或“交流-直流-交流”的供電模式，通過(guò)對(duì)四象限PWM 整流器進(jìn)行有效運(yùn)用，能夠?qū)㈦妱?dòng)機(jī)車的輸入電流基波及輸入電壓基波控制在同一個(gè)相位，以此消除系統(tǒng)中存在的無(wú)功功率。②改進(jìn)系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備。比如在電動(dòng)機(jī)車中加裝矯正裝置，以此提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，使機(jī)車運(yùn)行功率因數(shù)得到提高。③合理選擇機(jī)電設(shè)備，保證機(jī)電設(shè)備的整體性能達(dá)到要求，通過(guò)這些機(jī)電設(shè)備提高系統(tǒng)功率因數(shù)，使電能利用效率得到有效提升。

2.3 負(fù)序電流問(wèn)題的應(yīng)對(duì)措施

在進(jìn)行鐵道牽引供電系統(tǒng)的維護(hù)管理工作時(shí)，需要采取有效措施對(duì)負(fù)序電流問(wèn)題進(jìn)行處理，具體可以采取以下幾種措施：①相序輪換技術(shù)。通過(guò)對(duì)相序輪換技術(shù)進(jìn)行有效運(yùn)用，能夠保證三項(xiàng)之間的平衡，降低負(fù)序電流問(wèn)題的發(fā)生率。②采用容量較大的電源。通過(guò)容量較大的高壓電源能夠消除鐵道牽引供電系統(tǒng)中存在的不平衡電流，從而減少負(fù)序電流的發(fā)生。③采用STATCOM 補(bǔ)償法。通過(guò)STATCOM 補(bǔ)償法能夠?qū)﹁F道牽引供電系統(tǒng)中出現(xiàn)的負(fù)序電流進(jìn)行消除，既能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)所有功率的有效調(diào)節(jié)，也能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)無(wú)功功率的四象限控制。同時(shí)，能夠?qū)χC波進(jìn)行輸出，使鐵道牽引供電系統(tǒng)中的負(fù)序電流得到有效降低。

2.4 高壓電纜故障的應(yīng)對(duì)措施

在鐵道牽引供電系統(tǒng)的維護(hù)管理時(shí)，需要重視對(duì)高壓電纜故障的處理，具體可以從以下幾個(gè)方面開(kāi)展工作：①根據(jù)相關(guān)流程及規(guī)范要求進(jìn)行電纜鋪設(shè)施工，控制好電壓電纜的彎曲半徑，并根據(jù)實(shí)際情況合理運(yùn)用分溝鋪設(shè)等各種施工方式。同時(shí)，若是電纜要超過(guò)鐵路，需要采用強(qiáng)度較高的PVC 管材，并控制好護(hù)管半徑，使高壓電纜處于安全、穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境。②合理選擇材料。一般都是選擇銅質(zhì)的單芯交流27.5k V 交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜，還要配備非磁性的金屬鎧裝保護(hù)層，并做好電纜型號(hào)及規(guī)格的檢查工作，使其能夠達(dá)到工程施工的要求。③選擇明線架空措施進(jìn)行處理，確保工作人員能夠及時(shí)找出高壓電纜的故障點(diǎn)，進(jìn)而采取具有針對(duì)性及合理性的措施進(jìn)行處理，使高壓電纜故障檢修的工作效率及工作質(zhì)量得到有效提高。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，為保證鐵道牽引供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行，使其能夠更好地服務(wù)于我國(guó)鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)，應(yīng)充分了解鐵道牽引供電系統(tǒng)中存在的問(wèn)題，結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行綜合分析和考慮，并采取有效措施對(duì)諧波點(diǎn)流問(wèn)題、無(wú)功功率問(wèn)題、負(fù)序電流問(wèn)題及高壓電纜故障進(jìn)行有效處理，使鐵道牽引供電系統(tǒng)能夠處于更加安全、穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境，為我國(guó)鐵路運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展提供有利支持。