電氣化鐵道節(jié)能技術(shù)探討

唐 卓 韓雨航

沈陽地鐵集團有限公司運營分公司

1、外部電源節(jié)能技術(shù)

我國是能源大國，最近幾年也出現(xiàn)能源短缺現(xiàn)象，要合理利用現(xiàn)有的能源，要積極開發(fā)新能源。對于耗能大的企業(yè)，電氣化鐵道要積極改變電能產(chǎn)生的方式，利用新能源技術(shù)發(fā)電。新能源發(fā)電技術(shù)主要包括太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電、潮汐能發(fā)電等方式。由于目前技術(shù)上還不是很成熟，各種新能源都還存在著一定風(fēng)險，加上電力市場上，電力物資生產(chǎn)廠家眾多，電力產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊，鐵路部門應(yīng)該加強與供電單位的銜接，從源頭著手，加強電力質(zhì)量的管理，進而逐步轉(zhuǎn)變用能結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)用能的多元、高效、清潔化。多元化的利用能源，是節(jié)能減排需要，是鐵道技術(shù)快速發(fā)展需要，也是保護生態(tài)環(huán)境需要，加快社會主義現(xiàn)代化建設(shè)需要。

2、變電所牽引節(jié)能

技術(shù)電力機車在運行過程中產(chǎn)生的電能損耗主要包括超負(fù)荷和載重?fù)p耗、空載載重。這兩種電能的消耗情況在全部的電氣化鐵路運行電能消耗中占據(jù)著大量的比例，所以我們必須從變壓器牽引方面進行有效的節(jié)約節(jié)能方案措施和手段，只有這樣才能實現(xiàn)電氣化鐵道節(jié)能減排的目的。

2.1 采用節(jié)能型變壓器

現(xiàn)今我國大部分地區(qū)都采用著節(jié)能型變壓器，在選用變壓器之前要考慮當(dāng)前地區(qū)鐵道運行的實際能源損耗情況綜合判斷。以此依據(jù)來選擇參數(shù)適合的變壓器，選擇電能負(fù)荷和容量都合適的變壓器，這樣就基本可以滿足設(shè)施的告訴正常運轉(zhuǎn)。

2.2 采用換接相序的方式來減少負(fù)序電流帶來的電能損耗

把變電所相鄰的變壓器的原邊的各個端子與電力系統(tǒng)中不同的相相接，叫做換接相序。在機車運行中變電所牽引超負(fù)荷運行時會出現(xiàn)點能系統(tǒng)不對稱運轉(zhuǎn)從而產(chǎn)生負(fù)序電流，一旦出現(xiàn)負(fù)序電流就會對機車的變壓器，電機等等設(shè)備形成能源的過量損耗。負(fù)序電流會造成變壓器容量使用率的降低，并且增加能源的損耗還會增加整個電力網(wǎng)的損耗。所以來通過換接相序的方法來減少負(fù)序電流對電氣化鐵路節(jié)能是必須的措施和手段。

2.3 減少諧波和低功率因數(shù)帶來的損耗

變壓器牽引過程中的低功率因數(shù)會造成電機設(shè)備的工作能效的較少，增加了變輸電及發(fā)電的成本，與此同時還會增加整個電力網(wǎng)絡(luò)的能源損耗。還會出現(xiàn)電力諧波，其對變壓器，電動機，發(fā)電機，都會造成過量的能源消耗?，F(xiàn)今我們主要針對這兩種損耗情況基本采取在牽引變電所的牽引一側(cè)并聯(lián)安裝電容補償裝置。只是這種方法在實際運用當(dāng)中存在著無功效補償不高，投放不到位等一系列問題，諸如此類情況又可采取性能良好的動態(tài)型無功效補償設(shè)備。該裝置的特點是能夠及時高速的調(diào)整無功功率來實行快速的電壓調(diào)配及動態(tài)補償，應(yīng)該說這種裝置是基本可以滿足電氣化鐵道電力系統(tǒng)的無功補償?shù)囊蟆?/p>

3、接觸網(wǎng)節(jié)能技術(shù)

3.1 選擇合適的接觸線材料，降低接觸網(wǎng)阻抗

接觸線材料引起電能損失不可避免，因為任何導(dǎo)線在普通條件下都存在阻抗。因而，必然會引起電能損失。在這方面，線路阻抗大小就決定了電能損失的多少。因此，選擇單位阻抗較小的接觸線將有助于電氣化鐵道的節(jié)能。由十電氣化鐵道供電的特殊性，還要求接觸線必須具有抗拉強度高、耐熱性能好、耐磨性能好、制造長度長等性能，而這些性能之間往往又存在著矛盾，因此在選擇接觸線時一要綜合考慮各方面因素，力求在滿足其他各性能的條件下選擇阻抗最小的材料。

3.2 使用無磁化或低磁化金具

目前，在電力系統(tǒng)輸配電線路的節(jié)能技術(shù)中人們很重視對無磁化或低磁化金具的使用，這是因為金具上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與材料的相對導(dǎo)磁率成正比，在鐵磁材料金具中，由于其相對導(dǎo)磁率高感應(yīng)的電動勢大，因此產(chǎn)生的渦流大。渦流在金具電阻上發(fā)熱，從而將線路電能大量轉(zhuǎn)化為熱能消耗掉。因此，通過采用無(低)導(dǎo)磁率的材料，如鋁或銅合金或低磁鋼來制造線路金具是節(jié)能的一種有效手段。因此，借鑒電力系統(tǒng)的經(jīng)驗，同樣可以在電氣化鐵道中采用無磁化或低磁化的金具。

3.3 電力機車節(jié)能

節(jié)能是全世界都在研究的課題，電力機車是一個耗能大的電機裝置，但在鐵路運輸中能起到重要作用，在整個交通運輸中起到積極作用，占有重要位置。現(xiàn)在電商行業(yè)發(fā)展良好，促進物流產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，加大了鐵路運輸?shù)哪芰Γ偈範(fàn)恳姍C長時間處于工作狀態(tài)，技術(shù)改革，使用節(jié)能型牽引電動機，對于改善結(jié)構(gòu)，提高工作效率都有一定現(xiàn)實意義。同時節(jié)能型電機的普及使用，促進技術(shù)改革，對節(jié)約能源，保護生態(tài)環(huán)境都有一定現(xiàn)實意義。

總而言之，隨著現(xiàn)代社會的不斷發(fā)展，人們對能源的需求量越來越大，能源危機也越來越近，節(jié)能減排成為人們普遍關(guān)注的話題。我國電氣化鐵道正處于蓬勃發(fā)展時期，探討其節(jié)能技術(shù)對于實現(xiàn)規(guī)劃的節(jié)能減排目標(biāo)具有重要意義。探討了電氣化鐵道不同組成部分的節(jié)能技術(shù)，可以在一定程度上緩解其電能損失，然而真正要實現(xiàn)電氣化鐵道的節(jié)能減排還需要不斷探尋。

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