貴廣客專運營初期牽引變電所力調電費的成因及解決對策

賈亨強

（滬昆鐵路客運專線貴州有限公司，貴州 貴陽 550002）

1 工程概況

貴廣客專（貴廣高速鐵路，又名貴廣客運專線）全長857km，途徑貴州、廣西、廣東三省區，于2014年12月26日建成通車。沿途建設有貴陽北、昌明北、都勻東、三都、三江鄉、榕江、從江、三江、上躍、赤江、潮田、恭城、兩安、黃田、丹竹、木蘭、廣寧、撐耳、佛山西等19座牽引變電所，用電類別為大工業用電，電費計量采用高供高計，功率因數考核標準為0.9。在貴廣客專開通運營的一年時間內，共產生了3587275.45元的力調電費罰款，對貴廣客專的經營生產造成了較大不利影響。

2 貴廣客專運營初期力調電費特點

根據現行的《功率因數調整電費辦法》規定，力調電費的計費數量是根據功率因數的高低，加收得總電費的百分數（即調整率）。該調整率根據相應功率因數的高低而不同，功率因數高，費率低；功率因數低，費率高。力調電費為正值，由用電方向供電方支付相應費用；力調電費為負值，則由供電方向用電方支付相應費用[1]。

通過分析貴廣客專運營一年內的力調電費情況，可知其有以下兩個特點。

2.1 分布不均衡

貴廣客專運營初期的力調電費分布不均衡，大部分牽引變電所的力調電費數值為負值，個別牽引變電所如三都、三江鄉、三江、佛山西等牽引變電所的力調電費數值為正值，這說明貴廣客專牽引變電所功率因數偏低不是普遍現象。具體數據以貴廣客專2015年2月部分牽引變電所經濟指標分析為例（見表1）。

表1 貴廣客專2015年2月部分牽引變電所經濟指標分析表（1月份用電數據）

2.2 始終處于變化中

貴廣客專運營一年之內力調電費始終處于變化當中。隨著時間的推移力調電費為負值的牽引變電所數量不斷增多，數額不斷增加；力調電費為正值的牽引變電所數量不斷減少，數額不斷減少。這說明貴廣客專所有牽引變電所的總體功率因數在不斷提升，技術經濟指標持續變優。

貴廣客專2015年1月份有三都、三江鄉、從江、三江、上躍、木蘭、撐耳、佛山西等8座牽引變電所力調電費為正值，力調電費總額為661198.44元；到2015年12月僅有三江、佛山西2座牽引變電所力調電費為正值，力調電費總額為277618.36元。具體數據以貴廣客專2015年牽引變電所力調電費情況為例（見表2）。

表2 貴廣客專2015年牽引變電所力調電費情況分析表

3 原因分析

高速鐵路牽引供電系統是由牽引變電所外部電源、牽引變電所、供電線、牽引接觸網、機車等部分構成的，分析造成力調電費產生的原因可以從各部分入手利用排除法進行分析。

貴廣客專19座牽引變電所的電費計量裝置均安裝在各牽引變電所計量屏內，排除了外部電源線路的原因。貴廣客專開通之后開行的列車全部為CRH和諧號動車組，由于牽引機車采用交直交變頻驅動，其交流側的功率因數理論上可以達到1.0，但考慮各種可能的動態過程（啟動、爬坡、制動等過程），實際功率因數會小于1.0，但會高于0.93，排除動車組機車方面的原因。牽引變電所設備和接觸網是全線統一標準設計并建設的，也不會是造成牽引變電所功率因數高低不同的原因。由此可以推斷，造成貴廣客專部分牽引變電所功率因數較低的原因肯定在供電線部分。

在分析貴廣客專所有牽引變電所上網供電線的構成特點后可發現，貴廣客專運營初期力調電費較多的三都、三江、佛山西等牽引變電所配套的供電線有一個共同特點，那就是供電線大量存在長度較長的電力電纜。

貴廣客專全線有一大半線路處在西南復雜艱險山區，有510座橋梁、238條隧道，橋隧比高達83%，貴陽至桂林段的橋隧比更是高達92%。三都、三江鄉、三江三座牽引變電所均位于橋隧比更高的貴陽至桂林段，長大隧道非常集中是該區段最大的特點。長大隧道分布集中的特點導致牽引供電系統的部分AT分區所、AT所等重要供電設施不得不設置在隧道內，導致供電線采用電力電纜。以三都牽引變電所為例，三都牽引變電所供電范圍內有三都隧道（14637m）、普安一號隧道（1288m）、普安二號隧道（1330m）、莫家寨隧道（2595m）、大寨隧道（8974m）、同開坡隧道（4757m）、羊甲隧道（8058m）、同馬山隧道（13931m）等多座長大隧道，向貴陽、廣州兩個方向的供電臂的三都AT分區所、大寨AT所、同開坡AT分區所均設置在隧道內，供電臂總長度約為105km，其中供電線電纜長度達35km，占供電臂總長度的33.3%，電纜長度占比很高。佛山西牽引變電所處于珠三角經濟發達地區，人口稠密，工業區分布很集中，無法落實供電線架空走廊，只能采用電纜方式，導致電纜長度占供電臂總長比重同樣很高。

根據《功率因數調整電費辦法》（〔83〕水電財字第215號）規定，“凡實行功率因數調整電費的用戶，應裝設帶有防倒裝置的無功電度表，按用戶每月實用有功電量和無功電量，計算月平均功率因數”，無功電量“按倒送的無功電量與實用無功電量兩者的絕對值之和，計算月平均功率因數”。因此，供電部門對鐵路用戶的無功電量按照實用（感性）無功和倒送（容性）無功的絕對值之和計算，也就是按第Ⅰ、Ⅳ象限無功電量之和計量組合無功電量，作為計算月平均功率因數的無功電量。

電力電纜每單位長度的容性無功電量比架空導線大得多，當供電線電力電纜長度較長就會導致Ⅳ象限無功電量較多，在高速鐵路沒有列車通過時向電網倒送大量反向無功，導致組合無功電量增多。而貴廣客專運營初期開行的動車組對數較少有功電量較少導致組合無功電量Q與有功電量P的比值較大，功率因數較低，進而產生大量功率因數力調電費。

貴廣客專三都、三江鄉、從江、三江、佛山西等牽引變電所供電線大量采用電力電纜上網，這一現實情況正好與貴廣客專運營初期力調電費的分布情況相吻合。

隨著貴廣客專開行動車組對數的增加，消耗的有功電量逐漸增多，在無功電量來源基本保持穩定的情況下無功電量Q與有功電量P的比值越來越小，導致貴廣客專所有牽引變電所功率因數逐漸提高，力調電費罰款數額越來越少，獎勵數額越來越高。

4 解決對策

根據這一結論，相關單位在后續建設的滬昆鐵路客運專線貴州段的建設中采取了以下途徑來減少供電線電纜數量：

（1）在滿足行車檢算的前提下，盡可能地將接觸網電分相的位置調整至隧道外，而確實無法調整的要盡可能地靠近隧道口。

（2）在滿足危巖落石、百年洪水位、地方規劃的前提下盡可能地將牽引變電所、分區所的位置調整至接觸網電分相距離最近、方便架空上網的位置，有效降低供電線長度[2-3]。

（3）接觸網供電線盡可能采用架空導線接引至接觸網，盡量避免采用電力電纜，減少牽引供電系統容性阻抗。

5 實例驗證

通過以上3個途徑，相關組織設計單位、鐵路局有關站段、地方政府相關部門對滬昆鐵路客運專線貴州段的接觸網電分相、牽引變電所、分區所位置進行了全面優化調整，減少了供電線電纜長度，且盡可能地采用了供電線架空上網，取得了良好的效果。

據統計，滬昆鐵路客運專線貴州段在2016年底開通之后，管內12座牽引變電所未發生任何力調電費罰款，反而產生了大量力調電費獎勵，提高了滬昆鐵路客運專線貴州段的運營經濟效益。

6 結束語

綜上所述，文章分析了貴廣專線高速鐵路運營初期列車開行對數較少的情況下，牽引供電系統供電線大量采用電力電纜是造成該專線力調電費罰款的主要原因。因此，減少牽引供電系統供電線電力電纜數量，是解決牽引變電所力調電費罰款的主要途徑。