淺析鐵道牽引供電系統分段供電技術

馬冬木

摘 要 鐵路牽引系統的供電方式通常采用的是直流制牽引供電系統，然而因其存在雜散電流等多種問題，需要較高的治理成本，并且治理過程較為困難，因此，可采用交流制牽引供電系統進行供電。基于此，本文首先介紹了鐵道牽引供電系統，并對交流牽引供電系統的應用優勢進行了分析，進而對其所應用的關鍵技術分段供電技術展開了探討，以期可為現代交通軌道的發展與進步提供參考。

關鍵詞 鐵道牽引;供電系統;分段供電技術

引言

牽引電機可為鐵道列車提供動力，牽引電機主要有兩種，一是直流牽引機，二是交流牽引機。經過對比發現，交流牽引電機的成本相對較低，并且功率密度大，運行較為可靠，可滿足高功率與快速運行的需求，因此，逐步成為鐵道交通的主要供電方式，與之相關的研究也不斷增多。分段供電技術是牽引供電系統中的關鍵技術之一，因此對鐵道牽引供電系統分段供電技術進行探討十分必要。

1鐵道牽引供電系統分析

（1）直流供電系統。直流供電方式在城市變電所以及接觸網等中運用較多，也可為牽引網進行供電，此種牽引網絡大多運用的是雙邊供電方式，一旦線路出現故障，在大雙邊供電方式的支持下可保障供電的持續，可實現跨區域供電。直流供電可將電流進行分流，使之分布于各個網絡當中，可實現遠距離電流傳輸。然而在變電模式的影響下，供電距離不可太長，并且設備投資成本不斷提高，且系統傳輸效率難以有效提升，總體而言，直流供電系統的應用價值并不高。

（2）交流供電系統。牽引變電所主要以單向“電壓-電壓”連接模式為主，一般變電所內會配備兩部變壓器，主要以雙繞組單相變壓方式為主，兩者的結合形成了一角開口三角形結構。在結構中，高壓側一個公共端口以及兩個開口端會與電網進行連接，低壓側公共端口會進行接地，而其余兩個端口會與牽引側母線分別進行連接。因為在線路區域內增加了加壓系統，所以區域內設備照明使用變得更加便捷。但因為系統運行時間較長，且多處于動態取流狀態之中，接觸壓力相對較大，所以此種供電方式對于設備耐磨損度有著極為嚴苛的要求[1]。

2交流牽引供電系統的優勢分析

（1）經濟性高。①直流供電系統中，35千伏均纜在為動力照明系統供電的同時也為供引系統供電，然而交流供電系統中二者所使用的電纜并不是同一個，可避免供電成本增加現象的發生。②交流供電系統應用時，無須進行整流機組的安裝，也無須使用直流開關或安裝迷流防護裝置，地下設備較為簡單，不會占用較大的土地面積，系統建設費用較低。③在交流供電系統建設時與直流供電系統的成本并無較大差異，然而變電所安裝容量比牽引總容量要低，因此可有效節約電費及電力能源投入資金，再生電能利用率可得到有效提升，進而可節約電力資源使用成本。

（2）適用性強。在交流供電系統中運用了保護技術以及分段供電技術，還將狀態辨識技術融入其中，可實現綜合自動化系統的有效構建，可控制與優化牽引供電系統的運行方式，對其進行維修與維護時也較為簡便。同時，在交流系統供電時，可利用主變電所同時進行多個線路的供電，可實現集中供電，電網接口數量得以有效降低，并可實現更加高效與便捷的管理，具有較高的適應性，

（3）可靠性佳。在交流系統供電時，無須進行整流機組的安裝，使用的串聯元件也并不多，可使系統的可靠性得以有效提升。同時，在保護技術及分段供電技術的支持下，供電系統的應用效果更強，可保持系統的穩定與安全運行。同時，交流斷路器具有較高的可靠性，并且使用壽命較長，與直流供電系統相比，整體應用效果更為理想，因此，交流供電系統的應用價值更高[2]。

3牽引供電系統分段供電技術及其優勢分析

（1）牽引供電系統分段供電技術。電纜牽引網在供電中應用率較高，主要是因為其可實現長距離傳輸，并且電能輸送量較大，然而如果運用上行與下行線路并行的方式進行供電，其會消耗較高的供電成本，并且需安裝較為復雜的設備，因此，可采用分段供電技術進行代電。在分段設計中，電纜可與接觸網同步供電，也可實現分段供電。通常在變電器處可運用統一分段的方式，此種方式施工較為便利，而在其他區間線路一般會使用分開分段的方式進行供電，這可使系統運行更加可靠，也可對系統實施分段保障，以降低故障的發生率。

（2）分段供電方式。應用分段供電技術可及時進行故障問題的發現與解決，可降低故障產生的影響，同時也可使系統的可控性更高，維護更加便捷。在對單邊或雙邊牽引網進行分段供電時主要有以下幾種方式：①分區所處位置的自然分段。對雙邊供電牽引網進行縱向分段，使之分成兩個部分，每部分的供電相當于之前單邊供電的一個供電臂的供電量。②復線鐵路上行與下行的自然分段。單邊供電時可將牽引網的上行及上行采用橫向分段的方式分成兩個部分，雙邊供電時則需將兩個相鄰近的變電所之間的牽引網采用橫向分段的方式分面四個部分。③AT供電方式的AT分段。應根據具體的線路情況進行細致分段，如可采用縱向分段的方式將之分為區間566（10km左右）的多個單元。接觸網錨段屬于最小的分段，而單邊供電的一個供電臂屬于最大的分段。

（3）分段供電與測控技術的優勢。①可以更及時發現、隔離、排除故障，把故障限制在最小范圍，把故障影響降低到最低程度，提高系統的可控性與可維護性。②牽引網分段供電與測控技術，將供電臂適當分段，運用同步測量技術，更準確、更及時地判別故障類型與部位，并把故障限制在最小范圍內[3]。

4結束語

目前由于人們對出行的需求不斷增加，各國交通事業也有了翻天覆地的變化，對于交通線路中不可缺少的供電系統，本文主要從交流牽引供電系統的電纜牽引網、分段供電保護等方向入手，對其進行了介紹，這種牽引供電系統的優勢主要體現在可靠性強、傳輸電能大、成本相對較低等方面。

參考文獻

[1] 王凡.城市軌道交通交流牽引供電系統及其關鍵技術[J].冶金叢刊，2017（5）：107-108.

[2] 張攬月，施曉芳.城軌交通牽引供電系統的新技術發展與應用[J].中國新技術新產品，2019（9）：18-19.

[3] 李張鋼，劉志剛，魏路，等.新一代智慧型牽引供電系統關鍵技術與應用示范[J].都市快軌交通，2018（1）：136-142.