關于高速鐵路電力貫通線并網技術的分析

崔紹歡

(中國鐵建電氣化局集團第二工程有限公司,山西 太原 030023)

0 引 言

在我國高速鐵路網絡不斷發展，高速鐵路運營里程不斷增加的形勢下，高速鐵路已經成為人們日常出行的重要交通方式。我國在高速鐵路建設與運營中的技術發展也取得了令人矚目的進步。而在高速鐵路網絡系統的運行過程中，電力系統的安全性與可靠性發揮著十分重要的作用。但是，現階段我國高速鐵路電力貫通并網技術的應用還有一些問題尚未解決，電力系統的輸電可靠性還有很大的提升空間。所以，必須要加強高速鐵路電力貫通并網技術的分析，提升高速鐵路電力系統運行的穩定性，從而為高速鐵路的進一步發展提供有力的技術支持。

1 高速鐵路電力貫通線并網的特點和原理

1.1 高速鐵路電力貫通線并網特點

電力貫通系統需要借助供電企業所管轄的上級電力系統來進行電能的供應，其額定工作電壓為10 kV。以高速鐵路的信號和通信等負荷重要性為標準，可以將電力貫通線分為以下兩種：①一級貫通線，主要作用是對高速鐵路中的通信設備、信號設備以及遠動控制設計等進行供電；②綜合貫通線，除了對高速鐵路中的通信設備、信號設備供電之外，還可以對沿線一般負荷進行供電，例如開關、照明等。由此可見，電力貫通線的主要作用，就是為高速鐵路系統提供基礎性服務，保障高速鐵路運行的安全性與高效性。

目前，我國高速鐵路電力系統使用的鋪設方式為沿著高速鐵路網鋪設。這種鋪設方式的應用優勢為結構簡單、成本較低、電力系統設計簡單、可以根據高速鐵路的施工進度來安排電力系統的建設進度。

1.2 高速鐵路電力貫通線并網原理

要想實現高速鐵路電力貫通線并網，需要確保兩個電網系統的頻率、電壓波形、電壓大小以及相位差相同，確保發電機和電網的相序相同。需要注意的是，信號設備、通信設備、照明設備和遠動房等是電力貫通系統的主要負荷，但是其產生的有功功率消耗卻非常小，所以在進行兩個電力貫通系統并網的時候，可以忽略其頻率的影響。而如果兩個電網系統的頻率和波形相同，那么兩個電網電壓的幅值和相位卻會出現明顯的差異。這兩個電網的電壓差就會在整個閉環系統中形成一個環流。如果兩個電網極性相反，且投入合閘，那么該環流峰值就會變得非常高，甚至超過額定電流的幾十倍。而這就會導致線路被燒毀、輸電系統遭到損壞。

2 高速鐵路電力貫通線正常運行的影響因素

在高速鐵路電力貫通線的正常運行，主要受到以下幾方面因素的影響。

首先，在電力系統的運行過程中，電力貫通線屬于終端設備環節。所以，如果上級電力系統出現問題，本級電力貫通線的正常運行也會受到影響。另外，與高速鐵路系統相同的是，電力貫通線也處于外界環境中，所以外界環境因素也是影響電力貫通線正常運行的主要因素。只有通過優化工程設計，加強施工建設質量控制，才能夠進一步提升電力貫通線運行的可靠性與穩定性。

其次，在電力貫通線的施工過程中，電纜是最主要的施工材料。但是鑒于電纜材料的影響，其電容負荷也非常大。如果線路因為某些故障而暫停運行，線路電纜內部依然會在短時間內存在部分電荷。如果在這部分電荷尚未徹底自然消失之前，向電力系統輸送電壓，那么電纜內的殘留電容就會形成疊加反應，并對系統產生嚴重的影響[1]。

3 高速鐵路電力貫通線并網技術分析

3.1 與民用電力系統并網技術的差異

與民用電力系統的并網技術相比，高速鐵路電力貫通線并網技術更加復雜，主要表現在以下三方面：第一高速鐵路電力貫通系統拓撲結構更加復雜，第二電壓分段等級更多，第三各個單元的關聯關系更加復雜。高速鐵路的電力系統以10 kV的電力負荷為主，且每一段電路線路的供電距離還非常長。所以，雖然高速鐵路變電所的結構和配電關系并不復雜，10 kV的負載量也不大，但是在絕緣性能方面的要求卻十分苛刻，且必須要在工程設計做好防雷擊設計，并加強施工建設過程中的質量控制。

3.2 一級貫通線和綜合貫通線的應用

高速鐵路電力貫通系統的主要工作電壓為10 kV，由上級電力系統提供電能。上文已經提到，電力貫通系統的運行，主要是保證高速鐵路信號燈和通信設備的穩定運行，所以按照工作要求的不同，針對電力貫通系統的設計主要有兩種形式，即一級貫通線和綜合貫通線。其中，一級貫通線的應用優勢為：第一結構設計簡單、第二施工成本低、第三可靠性高。但是，一級貫通線的應用也有著明顯的劣勢，即功能比較單一，只能將電能供應給高速鐵路的通信設備、信號設備以及運動控制設計。與一級貫通線相比，綜合貫通線的功能則更加完善，不僅可以為高速鐵路的信號設備、通信設備以及運動控制設計提供電能，還可以對貫通沿線的照明設備以及開關進行供電。但是，其結構設計也會變得更為復雜、施工成本也會更高[2]。

3.3 高速鐵路電力貫通線并網技術的應用注意事項

當接收到上級供電設備的供電之后，電力貫通線不僅會將電能供應給貫通線內的各個配電所，還會將電能供應給下級的電力貫通線和與之相鄰的電力貫通線。配電所在接收到電能之后，就會將電能供應給一級貫通線和綜合貫通線。而下級接收電能的設備還會與電力傳輸母線進行連接，通過機械連接或者電氣連接的方式提升供電的可靠性與安全性。

高速鐵路電力貫通線并網技術的應用，主要是為了保證高速鐵路中的通信設備、信號設備以及運動控制設計的正常運行。但是這些設備的用電功率較小，產生的電能消耗也較小，所以在對多條電力貫通線路進行并聯的時候，可以直接忽略電路頻率對電力貫通線的影響。但是，如果兩條貫通線的頻率相同，電壓不同，那么兩條貫通線的電壓差就會使整個并聯電力貫通線形成環流。環流的峰值將隨著設備運行時間的延長而逐漸增大，并出現電路燒毀的情況。所以，在應用高速鐵路電力貫通線并網技術的時候，必須要對這一問題進行充分的考慮。

4 結束語

隨著我國高速鐵路網絡建設力度的不斷加大，電力貫通線并網技術的應用必將越來越廣泛。但是，我國現階段的電力貫通線并網技術應用水平還十分有限。對此，相關科研人員還需要進一步加強電力貫通線并網技術的研究與分析，從而更好地將其應用到高速鐵路系統的日常運行過程中，提升高速鐵路系統運行的安全性與高效性。