淺析鐵路牽引供電系統存在問題及對策

程亮

摘 要：隨著電氣化鐵路網絡的不斷擴展，鐵路牽引供電系統已經成為我國經濟社會快速發展的必要保障，具有非常重要的現實意義。本文通過對我國鐵路牽引供電系統存在的主要技術問題進行分析，并提出有效的應對措施，增強對牽引供電設備故障本質的認識，使我國電氣化鐵路的運行更加可靠、穩定。

關鍵詞：鐵道；牽引供電；問題；對策

中圖分類號：U223.6 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）05-0069-01

隨著鐵路電力牽引供電方式和電力機車性能的不斷改善，非常有必要對電氣化鐵路技術相關問題進行研究和分析，找出解決方案，從而保證行車的安全以及高效。

1 鐵路牽引供電系統相關問題的分析

1.1 無功功率

牽引供電系統成為電力系統中主要的無功源主要表現為牽引負載功率大、時間和空間分布隨機性強以及三相不對稱的三個特點[1]。其主要影響表現在：（1）當有功損耗、供電線路、變送電設備或其他用電設備發熱程度增加時，縮短絕緣材料的壽命，從而降低了供電設備的功率及容量的利用率。（2）當增加無功功率易使電流增大時，會使得發電機、變壓器以及其他電氣設備和導線的容量增加。（3）由于變送電設備的負荷容量中無功容量的增加。會產生變送電設備有功輸出的容量有所降低。

1.2 負序電流

鐵路牽引變電所在采用不同基本聯接方式完成電壓等級變換是負序電流的產生的主要原因。同時負序電流不但會導致無功功率之外，還極對整個電力系統和相關用戶造成嚴重的后果，其主要體現在：（1）負序電流變壓器的輸出功率的降低，影響其運轉效率。（2）負序電流會影響相關部件導致相關固件的發熱和震蕩，給機器的安全及順利運行造成極大的影響。由于發電機中有各相的電流不超過額定值的負序電流流過，因此為了保證發電機的正常運行必須要降低發電機的出力。（3）負序電流易導致電力網輸電能力的降低，負序電流通過鐵道牽引供電系統時，電力系統難以發揮其功效，同時占據輸電系統的最大容量，并且可能造成電能的極大損失，因此輸電系統容量的利用率會有所降低。（4）負序電流會產生繼電保護裝置設備的一些誤動作，這些誤動作會降低電機的工作效率，還容易造成安全隱患。

1.3 諧波電流

電力系統中的諧波與其它整流負荷的諧波影響一樣，會給電力系統及相關用戶帶來危害。特別在牽引負荷與波動性方面，電力系統中的諧波電流具有負荷功率大、波動性強的特點，危害表現在：（1）諧波電流會加大公共電網中各元件的諧波耗損，同時會降低用電、輸電、發電設備的效率，若諧波過量還可能導致線路過熱，從而引發危險。（2）諧波電流會影響各種電氣設備的正常工作，從而對電機造成的損壞，除了產生附加耗損外，還可能影響機械振動、噪聲及過電壓，最終導致變壓器的部分部位過熱。（3）諧波電流會使得公共電網中產生局部并聯諧振與串聯諧振，并聯諧振與串聯諧振會使諧波放大，導致以上危害更加突出，從而引起嚴重的安全事故。

2 解決問題的對策

2.1 解決無功功率的對策

（1）在機車上配備校正功率因數的裝置從而提高機車的功率因數。（2）在“交-直-交”機車與“交-直”機車上，若整流環節采用的是四象限PWM整流器，則可以令機車輸入電流的基波和電壓同相位，從而徹底解決功率因數的問題。（3）采用就近補償的方式來解決機車產生的無功功率，這種方式使得牽引變電所將無源、有源和兩者結合的混合補償方式進行相互補償。

2.2 解決負序電流的對策

（1）選用電壓高及容量大的電源供電。（2）選用三相—兩相的平衡牽引變壓器，阻止負序電流的產生，這種變壓器的優點在于當變壓器兩端的負荷完全一致時，變壓器原邊的三相就會成對稱現象，從而減少或消除負序電流的產生。

2.3 針對諧波電流的措施

（1）避免電容器放大諧波的方式。為了有效地防止電容器對諧波進行放大，以及保證了電容器組的運行安全可以改變電容器中的串聯電抗器，或者把電容器組的一些支路改成濾波器，以及可以對電容器組的投入容量進行限定[2]。（2）調整諧波源的配置或者工作方式。若存在部分裝置對諧波互補，可將這些裝置集中。或者將這些裝置適當分散，或者將裝置實行交替使用，對于會產生大量諧波的運作方式應適當予以限制。（3）采用多重化技術的方式。可以聯合使用多個交流器，合理運用多重化技術將多個方波、疊加，得以能夠消除較低頻率的諧波。（4）諧波疊加注入的方式。可以通過運用具有三次倍數的諧波與外部的具有三次倍數的諧波源，可以將諧波電流疊加到生成的矩形波形上，從而降低所給定運行點的一些諧波電流。

3 結語

牽引供電系統中存在的問題，會對我國鐵路運輸事業的發展起到負面作用，不利于人民群眾的出行。本文針對解決土地牽引供電系統中存在的主要技術問題進行了初步分析，但是隨著鐵路事業的發展，鐵道牽引供電系統中存在的問題也會不斷被研究并攻關，為鐵路運輸事業的快速、健康發展提供有力的技術支持。

參考文獻

[1]蒙朝.高速鐵路牽引供電系統相關問題的分析[J].通訊世界，2014（2）：98-99.

[2]王果.電氣化鐵路牽引供電系統綜合有源補償研究[D].蘭州交通大學，2011.