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(tuán)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(tuán)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(yùn)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(yùn)行的重要保證。高速鐵路穩(wěn)定運(yùn)行，能夠促進(jìn)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(jìn)我國各個(gè)行業(yè)以及經(jīng)濟(jì)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(yùn)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(shì)。

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(yùn)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(yùn)輸過程中需要的成本支出，能夠降低高速鐵路運(yùn)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(huì)發(fā)生一些故障，例如接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)產(chǎn)生的瞬時(shí)性以及永久性故障，對(duì)高速列車的穩(wěn)定運(yùn)行造成不利影響。本文通過分析高速列車運(yùn)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(jī)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(gè)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(gè)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(yùn)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(yùn)行。牽引系統(tǒng)在進(jìn)行工作時(shí)，分為直流電和交流電兩種。直流電在進(jìn)行電能輸送的工作當(dāng)中，標(biāo)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(shí)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(shí)，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(yùn)行，能夠保證機(jī)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(yùn)行。接觸電網(wǎng)工作系統(tǒng)，使用電流收集線，對(duì)電能進(jìn)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(jìn)行電力傳輸，同時(shí)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(gè)牽引供電系統(tǒng)，當(dāng)接觸線不發(fā)生運(yùn)行問題時(shí)，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(gè)牽引供電系統(tǒng)同時(shí)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(duì)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(duì)電源設(shè)備的壓力較大，當(dāng)電源設(shè)備不能承受加大電流壓力時(shí)，對(duì)牽引供電系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量產(chǎn)生影響，嚴(yán)重情況下，還會(huì)影響供電系統(tǒng)設(shè)備的安全性能。由于對(duì)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(shí)替補(bǔ)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(yùn)行過程中，由于一些因素的存在，導(dǎo)致牽引供電系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)錯(cuò)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(huì)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(shí)性故障，維修方式比較簡單。瞬時(shí)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(diǎn)。和瞬時(shí)性故障相對(duì)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(duì)永久性故障進(jìn)行細(xì)分，可以根據(jù)供電系統(tǒng)對(duì)列車的影響進(jìn)行分類。當(dāng)供電系統(tǒng)對(duì)列車的影響較小時(shí)，可以恢復(fù)對(duì)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(dāng)供電系統(tǒng)不能對(duì)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(duì)于鐵軌上的列車無法進(jìn)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(diǎn)，完善電路設(shè)計(jì)

根據(jù)供電系統(tǒng)特點(diǎn)，完善電路設(shè)計(jì)，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(duì)接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有較高的要求，設(shè)計(jì)符合標(biāo)準(zhǔn)，能夠保證高速鐵路列車的穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)野外氣候或是天氣較差時(shí)，需要設(shè)計(jì)一定的保護(hù)裝置，保證牽引電力系統(tǒng)能夠穩(wěn)定的運(yùn)行。因此對(duì)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(duì)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(shí)，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(duì)供電系統(tǒng)以及高速列車運(yùn)行帶來的影響。簡化線路的設(shè)計(jì)，能夠?yàn)楹笃诰€路的檢修帶來便捷。

2.2 設(shè)計(jì)一定的系統(tǒng)保護(hù)裝置

設(shè)置一定的系統(tǒng)保護(hù)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(hù)裝置，能夠降低由于電流不穩(wěn)定對(duì)設(shè)備造成的損害。設(shè)置電流不穩(wěn)定時(shí)，自動(dòng)切斷裝置。電流自動(dòng)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(diǎn)附近，切斷電流輸送。電流自動(dòng)切斷裝置的保護(hù)，是對(duì)距離裝置保護(hù)的輔助保護(hù)措施，能夠保證牽引電路供電系統(tǒng)的良好運(yùn)行。針對(duì)接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)的瞬時(shí)性故障，設(shè)置自動(dòng)合閘裝置。接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)出現(xiàn)瞬時(shí)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(dòng)合閘裝置，能夠降低瞬時(shí)性故障對(duì)高速列車運(yùn)行帶來的影響。高速自動(dòng)合閘裝置，能夠檢測(cè)電路系統(tǒng)的故障原因，若故障產(chǎn)生能夠用合閘進(jìn)行解決，那么電閘自動(dòng)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(yùn)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(shí)檢測(cè)出來，需要進(jìn)行多次檢測(cè)才能夠進(jìn)行合閘。根據(jù)供電系統(tǒng)不同的特點(diǎn)，進(jìn)行電路故障保護(hù)裝置的設(shè)置。

2.3 對(duì)電力維修工人等方面進(jìn)行管理

對(duì)電力維修工人進(jìn)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(duì)電力維修工人進(jìn)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(cè)工作。對(duì)供電系統(tǒng)的檢修設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)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(yùn)行故障，維修工作人員能夠及時(shí)處理故障，保證高速列車的穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)電力工作人員進(jìn)行綜合素質(zhì)的提高，當(dāng)發(fā)現(xiàn)較復(fù)雜的電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)該及時(shí)向單位管理人員進(jìn)行報(bào)告，及時(shí)對(duì)問題進(jìn)行處理，避免電力檢修人員工作報(bào)告延遲，導(dǎo)致供電系統(tǒng)不能正常運(yùn)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(duì)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(yùn)行，降低對(duì)高速列車帶來的影響。

當(dāng)高速列車本身出現(xiàn)故障時(shí)，對(duì)供電系統(tǒng)同樣會(huì)造成影響。這時(shí)對(duì)供電系統(tǒng)的維修，還需要專業(yè)人員對(duì)高速列車進(jìn)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(huì)影響到供電系統(tǒng)的維修。列車維修單位及時(shí)優(yōu)化對(duì)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(jìn)供電系統(tǒng)的發(fā)展。對(duì)供電系統(tǒng)進(jìn)一步研究，提供資金和技術(shù)的支持。對(duì)于進(jìn)行供電系統(tǒng)維修以及高速列車維修人員的儲(chǔ)備工作，應(yīng)該加大重視力度。高速列車以及供電系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量，對(duì)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(duì)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展有重要的作用，針對(duì)文章指出高速鐵路供電系統(tǒng)故障原因進(jìn)行改進(jìn)。結(jié)合供電系統(tǒng)的特點(diǎn)，完善供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，對(duì)供電系統(tǒng)設(shè)置一定的保護(hù)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(yùn)行。高速鐵路穩(wěn)定運(yùn)行，促進(jìn)供電系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)促進(jìn)我國社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

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U223

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1671-0711（2017）07（上）-0162-02