鐵道牽引供電系統存在的問題及其應對措施探討

羅君 武漢鐵路職業技術學院

隨著我國社會經濟的快速發展，我國對鐵路運輸服務的需求不斷提高，為保證鐵路運輸過程的安全性及穩定性，需要嚴格做好鐵道牽引供電系統的運行維護及管理工作，及時處理鐵道牽引供電系統中存在的問題，使其能夠處于最佳的運行狀態。就目前來看，我國鐵道牽引供電系統中依舊存在一些問題，比如諧波電流問題、無功功率問題及負序電流問題等等，這些問題都直接影響到鐵道牽引供電系統的正常運行，對鐵路運輸安全造成較大的負面影響。因此，有必要深入分析鐵道牽引供電系統中存在的問題，便于采取有效措施進行處理，使鐵道牽引供電系統的正常運行得到保障。

1 鐵道牽引供電系統中存在的問題

1.1 諧波電流問題

在鐵道牽引供電系統運行過程中，一旦出現諧波電流問題，將直接造成以下幾種情況：①系統諧波損耗不斷增加，系統電網中的元件損耗更加嚴重。由于受到三次諧波的影響，系統線路中的熱量較大，很容易引起火災等安全事故。②系統設備的工作效率逐漸降低，難以保證鐵道牽引供電系統的高效運行。③牽引變電所的負載能力逐漸降低，系統無功功率不斷增長，進而對牽引變電所中電容器的工作造成較大影響。④系統接線的噪聲及振動越來越大，系統設備的運行負荷逐漸提升，以致設備及線纜中的熱量越來越多，很容易造成火災事故。⑤系統電網出現并聯諧振、局部串聯等情況，以致系統諧波更大，既影響到系統正常運行，也增加了安全事故的發生率。

1.2 無功功率問題

無功功率問題是鐵道牽引供電系統中比較常見的一種問題，若無法對其進行有效處理，將直接影響到整個系統的正常運行。一般在鐵道牽引供電系統運行過程中，一旦出現無功功率問題，那么系統中的有功損耗就會顯著增加，以致設備發熱量越來越高，產生大量的額外能量損耗。其次，在出現無功功率問題的時候，系統供電電流也會越來越大，以致系統設備及導向的容量也逐漸增加，對系統運行造成較大的負面影響。最后，在出現無功功率問題的時候，變送電設備的有功輸出容量顯著降低。

1.3 負序電流問題

在鐵道牽引供電系統運行過程中，一旦出現負序電流問題，將直接造成以下幾種情況：①產生大量的無功功率，導致鐵道運輸安全受到較大影響。②變壓器的輸出功率顯著下降，進而影響到供電系統的工作效率。③部分設備及線路存在過大的熱量，進而出現較嚴重的設備材料損耗問題，對設備材料的使用性能及使用壽命造成較大影響，給系統維護工作帶來更大挑戰，且造成了較大的資金浪費。④輸電線路容量被占用過多，對系統輸電能力造成較大影響，難以發揮系統輸電功能的整體作用，不利于系統的正常工作。⑤繼電器誤動作的發生率顯著提升，難以保證系統的正常運行。

2 鐵道牽引供電系統問題的應對措施

2.1 諧波電流問題的應對措施

在進行鐵道牽引供電系統的維護管理工作時，需要采取合理有效的方法對諧波電流問題進行處理，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的維護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行處理：①多重化技術。對系統中的各個交流器進行聯合，通過多重化技術對諧波進行疊加，使鐵道牽引供電系統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中，以此實現對諧波的有效控制，使諧波電流得到有效降低。③疊加注入法。對諧波電流和三次倍數的諧波源進行疊加，將其添加到系統中的矩形波形上，使系統諧波得到有效降低。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中，防止設備受到振動沖擊出現損壞情況，使系統能夠處于更加穩定的運行環境。

2.2 無功功率問題的應對措施

在進行鐵道牽引供電系統的維護管理工作時，需要及時對無功功率問題進行處理，具體可以采取以下幾種方法進行處理：①采用四象限PWM 整流器。就目前來看，大部分電力機車都采用著“交流-直流”或“交流-直流-交流”的供電模式，通過對四象限PWM 整流器進行有效運用，能夠將電動機車的輸入電流基波及輸入電壓基波控制在同一個相位，以此消除系統中存在的無功功率。②改進系統的相關設備。比如在電動機車中加裝矯正裝置，以此提高系統的功率因數，使機車運行功率因數得到提高。③合理選擇機電設備，保證機電設備的整體性能達到要求，通過這些機電設備提高系統功率因數，使電能利用效率得到有效提升。

2.3 負序電流問題的應對措施

在進行鐵道牽引供電系統的維護管理工作時，需要采取有效措施對負序電流問題進行處理，具體可以采取以下幾種措施：①相序輪換技術。通過對相序輪換技術進行有效運用，能夠保證三項之間的平衡，降低負序電流問題的發生率。②采用容量較大的電源。通過容量較大的高壓電源能夠消除鐵道牽引供電系統中存在的不平衡電流，從而減少負序電流的發生。③采用STATCOM 補償法。通過STATCOM 補償法能夠對鐵道牽引供電系統中出現的負序電流進行消除，既能夠實現對所有功率的有效調節，也能夠實現對無功功率的四象限控制。同時，能夠對諧波進行輸出，使鐵道牽引供電系統中的負序電流得到有效降低。

2.4 高壓電纜故障的應對措施

在鐵道牽引供電系統的維護管理時，需要重視對高壓電纜故障的處理，具體可以從以下幾個方面開展工作：①根據相關流程及規范要求進行電纜鋪設施工，控制好電壓電纜的彎曲半徑，并根據實際情況合理運用分溝鋪設等各種施工方式。同時，若是電纜要超過鐵路，需要采用強度較高的PVC 管材，并控制好護管半徑，使高壓電纜處于安全、穩定的運行環境。②合理選擇材料。一般都是選擇銅質的單芯交流27.5k V 交聯聚乙烯絕緣電纜，還要配備非磁性的金屬鎧裝保護層，并做好電纜型號及規格的檢查工作，使其能夠達到工程施工的要求。③選擇明線架空措施進行處理，確保工作人員能夠及時找出高壓電纜的故障點，進而采取具有針對性及合理性的措施進行處理，使高壓電纜故障檢修的工作效率及工作質量得到有效提高。

3 結語

綜上所述，為保證鐵道牽引供電系統的正常運行，使其能夠更好地服務于我國鐵路運輸系統，應充分了解鐵道牽引供電系統中存在的問題，結合實際情況進行綜合分析和考慮，并采取有效措施對諧波點流問題、無功功率問題、負序電流問題及高壓電纜故障進行有效處理，使鐵道牽引供電系統能夠處于更加安全、穩定的運行環境，為我國鐵路運輸事業的發展提供有利支持。