論電氣化鐵路如何科學供配電

摘 要：隨著科學信息技術的飛速發展，我國鐵路建設事業也獲得了跨越式發展。一種具有高速、重載和環保特點的新型鐵路形式，即電氣化鐵路，開始登上鐵路建設的歷史舞臺，并且逐漸成為鐵路發展的必然趨勢。文章對我國電氣化鐵路供配電過程中存在的問題進行了逐一分析，并就如何進行電氣化鐵路的科學供配電進行了深入探討。

關鍵詞：電氣化鐵路；供配電；科學配置

引言

鐵路和電力建設是國家非常重要的基礎設施建設。近年來，隨著鐵路建設事業的跨越式發展，電氣化鐵路的在國家鐵路建設中的作用越來越重要。電氣化鐵路的發展離不開供配電工程的支持。但是，目前我國電氣化鐵路的供配電工程仍然存在著一些問題。促使我國電氣化鐵路的快速發展，增強電氣化鐵路的安全性和可靠性，已經成為國家鐵路建設的重中之重。因此，對我國電氣化鐵路供配電過程中存在的問題進行詳細分析，深入探討電氣化鐵路的科學供配電應該如何進行迫在眉睫。

1 電氣化鐵路供配電過程中面臨的困境

1.1 我國電氣化鐵路的概況

與普通電力牽引的鐵路相比，電氣化鐵路具有非常明顯的優勢：熱效率高，可有效節約能源；運輸功率大、成本低且維修幾率小；污染少，噪聲低、粉塵小。電氣化鐵路是目前我國鐵路運輸業的重要發展方向。2014年，我國鐵路的營業里程突破11.2萬公里，其中電氣化鐵路的營業里程超過4.8萬公里，位居世界第一。截至2010年底，國家電網已投運電氣化鐵路的牽引站達856座，并分別采用220千伏和110千伏2個電壓等級進行供電，對西北地區的少數牽引站則采用330千伏的電壓等級。2010年，電氣化鐵路牽引站的總用電量超過537 億kW·h，其中220千伏牽引站用電量占53%以上。

1.2 牽引變壓器選型時面臨的問題

我國電氣化鐵路使用的牽引變壓器主要分為五種：一是單相變，二是平衡變，三是V/V變，四是SCOTT變，五是Yn/d11變。單相變壓器的接線簡單、容量可靠性較高，且造價和運行的費用低廉，是電氣化鐵路的首選。但是，單相變壓器的概率值最大，可能會對電力系統產生極大的負面影響。與單相變壓器相比，SCOTT變壓器的價格相對較高，但是它的綜合經濟效益卻也不低于單相變壓器。但是，由于SCOTT變壓器的造價較高，一般不選作電氣化鐵路的牽引變壓器。特別是對于220千伏的三相平衡牽引變壓器，目前我國鐵道部尚無這方面的可靠制造或者應用經驗。綜上所述，從經濟效益的角度出發，鐵路部門在選擇電氣化鐵路的牽引變壓器型號時，一般多會采用V/V（V/X）的接線變壓器。但是，該型號變壓器的使用，仍然存在很嚴重的三相功率不平衡問題。

1.3 接觸網的問題

為了保證電氣化鐵路的牽引供電系統有足夠的電壓，促進動車組的穩定、正常運行，國家鐵路局一般會要求將牽引變電站的系統短路容量設定為特定的一個數值。按照鐵路方面的要求，使用110千伏電源作為供電電壓的牽引變電站，其系統短路容量應該設置為低于1000MVA。但是，目前在我國的電氣化鐵路牽引變電站中，仍然有相當多的短路容量低于500MVA，更有甚者連300或200MVA都無法達到。如果按照這樣的短路容量來建造電氣化鐵路的供電工程，將會大大地增加供電系統的壓降。

1.4 鐵路部門和供配電部門之間的工作缺乏協調性，管理制度不明確

由于鐵路部分和供配電部門之間的工作缺乏足夠的協調性，鐵路部門給供配電部門預留的前期工作及核準建設的時間通常比較短暫，導致供配電工程的各項環節所需工期嚴重不足，從而使工程進度嚴重滯后。另一方面，由于目前沒有針對供配電方案的前期、設計及建設工作形成統一的標準和明確的要求規范，就算供配電部門提交了電氣化鐵路的供配電方案，也無法得到及時的報批，很容易就會導致供電工程的前期及建設時間延長。而且，就目前的情況來看，我國電氣化鐵路的項目立項、可研到設計、施工均由鐵路部門獨立負責并完成，而供配電部門對電氣化鐵路建設的前期階段參與性不足，不能及時掌握相關的信息及建設需求，因此便會對供配電部門后期工作的開展產生阻礙。

2 電氣化鐵路科學供配電的措施

2.1 強化電氣化鐵路的供配電技術

電氣化鐵路的科學供配電，首先應該加快對接入系統涉及的關鍵技術的研究，有效地改善電氣化鐵路供電對電力系統電能質量所產生的不良影響。例如：加快對220千伏三相平衡變壓器的研究及應用，積極地對V/V（V/X）變壓器導致的負序問題進行解決，從而對電氣化鐵路供配電網絡的穩定、安全運行提供充分的保障。其次，鐵路部門應重視供配電技術的需求，加強供配電與鐵路部門之間的溝通和協商，明確好電氣化鐵路的供配電技術標準，盡可能地改善電氣化鐵路的負荷等問題。

2.2 科學地選擇電氣化鐵路的牽引變壓器和接觸網供電方式

目前，V/V變壓器應該是我國電氣化鐵路供配電系統中首選的牽引變壓器方案。與其它變壓器相比，V/V變壓器的優勢非常明顯。第一，從結構上看，V/V變壓器的高壓側接成了固定的V字形，而低壓側接成正V字形或者反V字形，這樣能夠更方便變壓器接線的輪換。第二，與Ynd11變壓器相比，根據牽引網兩臂負荷，便可直接確定V/V接線的兩相容量；由于接線的容量與銅材的消耗程度直接相關，因此，容量小的銅材其對應的消耗也較小。第三，與Scott變壓器相比，V/V變壓器的安裝容量、變壓器損耗、牽引變壓器設計和制造難度等方面均有顯著的優勢。因此，V/V變壓器是我國電氣化鐵路供配電工程中牽引變壓器的首先方案。

由于單相交流25千伏的接觸網是一種不對稱供電回路，它產生的電磁場會在一定程度上干擾周圍的通信。為了解決這種電磁場干擾，一方面，應該加強對電磁場干擾的屏蔽措施的制定，或者將可能受干擾的通信設備遷離出受影響的范圍；另一方面，在供電時應該采取措施抑制這種電磁場干擾。而根據所采取的抑制干擾措施的不同，可將從牽引變壓器到接觸網的供電方式分類為：直接、吸流變壓和自耦變壓器供電方式三種方式。直接供電雖然具有操作簡單、運營及維護便捷的優勢；但通過自耦變壓器供電產生的電壓水平，具備的越區供電能力，以及對電磁的兼容水平與直接供電相比都有非常明顯的優勢。而與吸流變壓器相比，自耦變壓器的供電臂更長，且所需的牽引變電站數量也急劇減少，運行時花費的人力、物力成本更低，經濟整體效益更優。因此，自耦變壓器供電將成為電氣化鐵路的首選供電方式。

2.3 增強鐵路和供配電部門間的工作協調性，進一步明確內部管理制度

為了確保電氣化鐵路供配電工程的高效、順利實施，應該加強鐵路部門和供配電部門之間的工作協調性。首先，建立起常態化的溝通機制。將電氣化鐵路供配電工程的領導小組作為對外的窗口，在加強企業內部協調和管理的同時，進一步促進與外界的溝通和交流，爭取早日形成“早溝通、早研究、早部署”的電氣化鐵路供配電工程的工作機制。其次，供配電部門應該在電氣化鐵路建設的早期階段便接入工程項目，參與電氣化鐵路牽引站站址、電氣設計等相關環節，并根據自身職能的需求提出建議，促使電氣化鐵路項目的優化，從而使項目的總體投資達到最優。然后，作為鐵路部門，也應該為供配電部門預留足夠的工期。在充分考慮供配電部門所提交的供配電方案的基礎上，制定供配電工程建設所需的工程時間以及供配電工程建設的實際起始點。

參考文獻

[1]侯衛良.現代電氣化鐵路供電方案研究[J].供用電，2012（2）.

[2]孫珂.電氣化鐵路供電工程建設中存在的問題及相關建議[J].能源與電力工程，2011（22）.