城際鐵路供電方案研究

摘要；城際鐵路是種短逢高速鐵路，它主要修建在人口密集的大都市以及城市建設規劃區。它的作用其實和現在的公交年相差無幾，但路途較公交要長一些，卻又短于一般的客運專線鐵路。目前在我國建設完成的有京津城際鐵路、滬寧城際高速鐵路等等。但不可否認的是。我目的城際鐵路只處于剛剮發展的階段，因此選擇安全的供電系統方案對于鐵路的安全有著極其重要的意義。本文將重點研究城際鐵路供電方案，首先介紹了這些方案的一些貼點和我國鐵路供電方案的基本現狀，然后時這些方案進行研究和分析，找出其中的優點.最后擾這些不足之處提出相應的改善方案。

關鍵詞；城際鐵路 供電方案 分析 研究 改善

中國分類號：U22 文獻標識碼；A 文章編號：1674-098X(2012)02(b)-0120-02

1城際鐵路供電負荷的特點

城際鐵路供電負荷的特點決定了供電方案的孰優孰劣，因此對于供電負荷的一些基本特點有必要在這里介紹一下。一般而言供電負荷的研究分兩個方面進行，其一是關于負荷的分布，其二是對于負荷等級的劃分。下面將具體介紹它們的一些特點。

1.1負荷分布

城際鐵路的供電負荷一般分為兩個部分，即車站負荷和區間負荷這兩種。車站負荷主要包括了通信和信息，以及信號系統等，有時也包括動車的檢修設備及日常的維護、清洗、保養等系統。同時也含車站的空調通風、照明等等一些動力照明負荷。除車站負荷以外的一些通信和通信信號中繼站、車站附近的接觸網開關操作與控制電源以及隧道動力照明負荷等等動力照明負荷都屬于區間負荷的范圍，區間負荷還有一些重要的特點，即它會受外界環境的影響產生相應的抵消外界干擾的作用。一般它的分布都是很密集的，遠近分布各不相同。

1.2負荷等級

由于不同的供電負荷有不同的作用，有的較重要，有的則次要一些，因此一般會根據它供電的可靠性以及一旦出錯造成的損失的大小來對他們進行等級的劃分。主要分為兩種負荷，一種是一級負荷，一種是二級負荷，一級負荷包括一些重要作用諸如通信、信號及信息系統等車站負荷，這部分負荷由于它與行車密切相關，一旦發生故障可能會導致列車無法正常行駛，在供電負荷中占著重要的位置，因此被劃歸為一級負荷的行列。而二級負荷則主要包括分布在區間的區間負荷，由于它主要作用是照明，給列車空調等供電，出現故障對列車的影響相對小一些，從而被劃為二級負荷。其它的一些供電負荷則一般要參照相關的法律規范來進行劃分。

2城際鐵路供電方案現狀分析

城際鐵路供電設備有：通信系統和信號系統，以及信息系統與動力照明。它一般由地方配電部門提供，通過變壓器輸出較低電壓，以供各設備的用電需求。但因為我國目前還沒有對專業的設計采取規范要求，使得鐵路的供電方案成為了一個重要的研究課題。我國鐵路供電系統經過多年的發展，現已找到了一種比較安全的供電方案。一般而言，復線鐵路采用的是10kV配電，通過自閉線與貫通線這兩種線路為沿線負荷提供用電，而單線鐵路則只利用其中的貫通線為沿路負荷供電。這種供電方式有一定的優點即安全性高，但同時也有相應的缺點，即價錢較為昂貴，同時也不太美觀。由于這兩種線路是架在沿途電桿上的，因此容易受到外界環境的影響，比如天氣，空氣濕度，沿途樹木等，一旦導致停電，就會造成一定的損失。該方案的負荷大多分布在各類信號中繼站與無線通信基站等區間中，若是采用傳統的鐵路供電方式，會使得設備看上去很凌亂，也會導致系統的安全性減低很多。

現階段，我國主要城際鐵路如合寧、武廣：鄭西等采用的供電方案一般有兩種。一是在鐵路的兩旁架設相應的電力貫通線，其中一條是單芯電纜，另一條是由一部分的三相架空線和一部分電纜混合組成，這種方案不僅安全性高而且還具有一定的美觀性；一是沿途架設一條電力貫通線，另一旁提供一條備用的電纜，該電纜的供電方式主要是采用的接觸網越級。這種方案的安全性較第一種低，而我國的城際鐵路供電系統才剛剛處于起步的階段，對于安壘性的要求就放在了首位，保證乘客的安全是最基本的一步，因此第一種方案在我國運用的較多。

3城際鐵路供電方案分析及研究

現階段，城際鐵路的供電電源一般有一下幾種：一是綜合負荷利用貫通線和自閉線這兩種線路供電，二是利用公共電網提供用電，三是利用柴油發電機供電，四是利用接觸網越級供電。第一種和第二種主要用于鐵路供電，第三種柴油機供電一般用于客運專線特大型站，由于它的容量大，以及并機運行的特點，可以長時間的連續供電，適合做大型站點的備用電源。但是它也有一定的缺點，就是工作時噪聲較大，產生的污染物較多，影響周圍環境，而且由于它結構較復雜使得日常的維護工作也很煩瑣。第四種接觸網越級供電，在歐洲等地已經大范圍被采用，在我國也已研發出相關的設備進行供電，而且在這幾年的運行實驗中，反映良好，各項指標都能達到精確穩定的數值。而且由于它供電備用時間長，切換時所需時間較短，成本低，很適合做通信信號的備用電源。

如今電氣化鐵路中非牽引負荷的電源是要經過貫通自動閉塞電力線或是路電力線路來取得，這是因為非牽引負荷中存在一級負荷，為了確保供電的可靠性。現在，鐵路沿線對自動閉塞配電所的設置，一般是在平均每50km左右的地方設置一處，配電所母線包括兩組機務母線、兩組電源母線和兩組自閉貫通母線。具體問題還需具體分析，應根據各個地區硬件條件的不同確定供電方案，一般可以通過比較負荷性質、分布特點、容量等來分析研究幾種供電方案。

方案一：全線設兩條10kV帶負荷性質相同的綜合貫通線，當地方負荷較小時，設計成一路獨立可靠電源，當地方負荷較大時，引兩路電源，一條是供沿線信號系統和通信系統，以及綜合調度系統，一條是備用電源。這種方案具有電源質量好、供電可靠性高的優點，與我國常速干線鐵路的供電方案類似，但其日常運行費用較高。

方案二：全線設一條貫通線，各車站、中繼站引西路電源，其主要的配用電源是取用貫通線，而備用電源是取用地方電源。鐵路線上平均4km有一通信或信號這杯一級負荷供電點，此方案供電可靠性受到地方電源的制約，且成本較高。

方案三：在線路上只設置一條貫通線，對主用的電源要取用貫通線，由接觸網越級供電來提高備用的電源，接觸網有維修天窗時間，存在停電的可能性，但理論上可以滿足供電可靠性要求，且投資較低，廣泛應用在歐洲高速鐵路，長遠來看前景有潛力。

通過對比我們可以看出，供電可靠性最高的是方案一，投資最少的是方案三，方案三的投資成本與區間負荷密集程度有關，越密集則授資越大。那么，進步一計算分析方案一與方案三的投資，當供電臂不同的負荷密度在范圍60km內的條件下，假如10kV貫通線所取用的是YJV22-8.7103X70，沿電纜槽敷設，投資為20萬元/km配電所內供電臂單元取用共4面的中置柜KYN28。總投資約為202萬元。方案三中每個負荷點按50kVA算，每處交一直一交變流設備投資約60萬元。這樣我們可以計算出不同的負荷密度有不同的結果，當平均區間負荷密度小月2.9km，方案一的投資小于方案三，大干2.9km時，方案三投資較小。假如10kV電力貫通線所用的是電纜與架空線的混合方案話，就要采用LGJ-3X70，也就是7萬元/km，占線路總長60％，剩下部分采用電纜，這種情況下，如果平均區間負荷密度小于4.8km，方案一的投資較小，反之則較大。

分析各種方案的利弊后我們可得出結論：當負荷的密度越大時，利用雙回10kV電力貫通線來供電的性價比就會越高，相反利用單回10kV電力貫通線來加接觸網的供電就會越低。當地方電源牽引方便且保證可靠性的話應優先選擇地方電源供電，同時選擇接觸網越級供電為備用電源，采用特大型展備用電源的柴油發電機組。結合地方上電源得條件，以及負荷性質等性質以后再來綜合確定具體的方案。

4城際鐵路供電未來發展趨勢

城際鐵路供電要求最基本就是安全與可靠性的問題，研究新型的供電模式對于其創新發展有極其重要的意義。在我國近幾年的發展中不難窺見未來供電方案的方向。其中最重要的理念就是將系統集成引入城際鐵路牽引供電系統中，創造出符合中國鐵路現狀的供電系統。

通過對國外鐵路供電系統的相關調查和研究，以及對比和技術方案分析，我們可以從下面四個方面發展我國的城際鐵路供電系統。首先，高速接觸網。其次，牽引變電系統。再次，設計SCADA各子系統。最后，施工調試和運行維護。通過這四方面的研究與發展結合系統集成的理念，創新發展鐵路的供電方案。形成具有獨具特色的高速鐵路牽引動力供應系統設計，從設備制造、施工、檢測、評價等等系統操作維護方面，創建出速度300-350km的鐵路供電系統體系，形成了整合的技術平臺。同時考慮到鐵路安全可靠的要求，供電系統上還能增加上分析與評估的相關裝置，該裝置能系統的分析列車上供電系統的可靠和可用性，以及維護和安全性等性能的各方面分析，實時監控列車的運轉情況，避免不可預知因素造成的損失。還有一個研究的主要方向是牽引供電系統的電源電壓等級、變壓器組接線形式、牽引網供電方式和供電系繞的布置。供電系統的電源利用的重要性不言而喻，而不同地方應用的電源的作用也不盡相同，因此對于供電系統電源的研究也是一個重要的方向。而且綜合利用電學和力學的相關知識與原理，也能夠對牽引供電設備的研究起到重要的作用。

總而言之，城際鐵路的供電應根據地方的實際情況，選擇即方便快捷又可靠的方案。同時根據鐵路負荷的一些特點采用符合的供電方式，同時也要考慮供電方案的性價比，盡量選擇性價比較高的方案。最后，不要忽略對于現有方案的改進與發展，創造出更加優異的城際鐵路供電方案，為未來鐵路建設起到積極的作用。

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