鐵路牽引供電系統的供電可靠性研究

郝君

（包頭鐵道職業技術學院機械工程系 014060）

鐵路牽引供電系統的供電可靠性研究

郝君

（包頭鐵道職業技術學院機械工程系 014060）

近年，我國鐵路的大規模興建使得鐵路牽引供電系統的供電可靠性倍受關注，本文對牽引供電系統的供電可靠性進行簡單的介紹，闡述了鐵路牽引供電系統的可靠性指標和鐵路牽引供電系統可靠性評估的五個層次，進而提出提高牽引供電系統供電可靠性的措施。

牽引供電系統的供電可靠性；評估的五個層次；措施

1 前言

牽引供電系統指從電力系統或者一次供電系統接受電能，通過變相、變壓或換流把工頻交流變換至低頻交流或直流電壓之后，給電力機車負荷供給所需電流制式交流或者是直流的電能，并且要完成牽引電能的傳輸和配電等全部運作功能的完整系統。因此，所謂的牽引供電系統的供電可靠性，即可靠性工程中的一般原理和辦法與牽引供電系統工程存在的問題進行結合的應用科學，它的實質是用科學和經濟的方法，徹底發揮供電設備的作用和功能，并確保向電力機車不斷地提供質量合格的電力。

2 鐵路牽引供電系統的可靠性指標

因為鐵路牽引供電系統的可靠性指標是綜合的考慮了牽引供電系統可靠性歷史性和未來性的分析的基礎上發點，因此牽引供電系統可靠性指標具有以下的特點：①必須能反映出牽引供電系統和其設備的特性、運行狀況、結構以及對正常運行的電力機車產生的影響，還要能成為衡量各種有關因素的尺度。②該可靠性指標應該能從牽引供電系統的運行歷史數據當中計算出來。③鐵路牽引供電系統可靠性指標應該能引用牽引供電系統可靠性的計算技術，并可以從元件數據當中計算出來。鐵路牽引供電系統的可靠性指標主要包括供電可用度、列車延誤時間、故障停電時間、預安排停電時間、部響電外影停率、設備故障率等。

3 鐵路牽引供電系統可靠性評估的五個層次

圖1

3.1 層次一

如圖1所示，層次1（HLⅠ）。外部電力系統對鐵路牽引供電系統的可靠性進行評估。把牽引變電站看作電力系統中的綜合牽引負荷，當發電廠與輸電網所組成的外部電力系統給一條高速鐵路的全部牽引變電站供電的時候，對各牽引變電站的失負荷頻率、失負荷概率進行考察后，并考慮越區供電前提基礎之下，外部的電力系統對于整條高速鐵路的通過能力產生的影響，進而實現可靠性的評估。通過對靈敏度分析找出系統較弱的環節及最低的供電可靠性的變電站，進而提出改進的措施，以達到提高整個鐵路通過能力的目的。鐵路的牽引變電站負荷與一般的電力負荷不要同，在設計的時候要考慮相當的越區供電能力，也就是當某個變電站因為退出運行時造成兩個相鄰的變電站進行越區供電并且承擔故障變電站的供電范圍，所以考察外部電力系統對鐵路牽引供電系統的供電可靠性時，必須要考慮越區供電這一因素。不考慮接觸網可靠性、牽引變電站主接線等因素的影響，HLⅠ的評估的結果可直接成為HLⅣ的依據。

3.2 層次二

層次2（HLⅡ）。鐵路牽引變電站的可靠性評估評估鐵路牽引變電站主接線力一式的可靠性時，應考察不同的及主變壓器繼電保護裝置、備用力一式和主接線力一式對變電站可靠性的定量產生的影響。

3.3 層次三

層次3（HLⅢ）。對鐵路接觸網的可靠性評估。接觸網零部件的機械壽命、檢修力一式、鐵路接觸網的不同懸掛力一式、天氣等因素會引起接觸網失效，因此要對這些因素進行定量評估。

3.4 層次四

層次4（HLⅣ）。對鐵路牽引供電系統的組合可靠性評估。把外部電力系統對各牽引變電站供電系統的可靠性指標當作己知條件，綜合對越區供電、變電站主接線、動車組牽引特性、接觸網的可靠性指標和運行時間圖等因素進行評估，進而對鐵路牽引供電系統的線路通過能力、可用性和可靠性進行綜合的定量評估。

3.5 層次五

層次5（HLⅥ）。對鐵路電力供電系統的可靠性評估。根據鐵路電力供電系統的接線方法及負荷特性開始定量可靠性評估時，應該通過靈敏度分析找出薄弱環節，并提出改進的措施。

4 提高牽引供電系統供電可靠性的措施

4.1 提高設備的健康水平，降低故障率

運用新產品，可以將設備的運行可靠性提高。鐵道電力牽引的變電站應引進高可靠性和高性能的新型產品以達到提高整個系統的可靠性的目的。做好日常運行的維護工作，提高裝備健康水平，做好事故預想和預防工作確保減少設備故障和設備安全運行。運行人員要加強對維護質量的巡視，及時發現或者消除設備隱患，提高鐵路供電可靠性。全面配合進行設備狀態檢修，并利用紅外線熱像儀監測發熱點、帶電測試、和絕緣在線監測等措施，進一步加強對設備監測的工作。

4.2 完善鐵路管理體系，落實措施和考核

制定完善的技術指標考核管理制度，嚴格執行管理措施，積極開展可靠性的管理工作。建立健全可靠性管理的檔案、資料，使得可靠性管理標準化和規范化。把鐵路供電可靠性的指標層層分解責任到所負責的部門，在保證各部門變電所值班人員安全的基礎下，挖掘潛力，且在規定之內完成各項工作。各個變電所每月應準確、認真和及時地完成可靠性的統計工作，按照要求上報。

4.3 縮短停電時間，建立時間觀念，提高搶修效率，減少損失

要提高接觸網系統供電可靠性，可以采用下面的措施來提高接觸網技術條件和設計標準。①設計標準，最大受風偏移量，錨段長度，下錨偏角，比如風速選值，接觸網最大跨距，設計拉出值等技因素都需要進行認真研究。通過加強接觸網的防腐性可以降低接觸網因自然因素導致的故障。所以應該選擇耐腐蝕的材料，運用表層防腐技術處理，定期對清掃網進行清掃，在鐵路兩邊種植灌木進行防護。②采用高質量的接觸網零部件。對零部件的設計進行有計劃地改造，例如使用無螺栓型，可以逐步從少維修過渡到無維修化。從零部件標準化入手，使之定型化，通用化以減少其品種和規格。③加強對接觸網維修人員的培訓，提高員工的應變和檢修的能力，還可以改用承包制度提高員工的責任感調動員工和積極性。

5 總結

綜上所述，鐵路牽引供電系統的可靠性涉及到很多方面，包括鐵路牽引供電系統的可靠性指標、鐵路牽引供電系統可靠性評估、運營管理等各個方面。為提高鐵路牽引供電系統的可靠性，應從常發生的故障類型入手，分析原因，最后總結經驗，提高施工質量，為鐵路客運專線運輸提供安全可靠的供電保障。

[1]楊媛.高速鐵路供電系統RAMS評估的研究[D].北京交通大學，2011.

[2]王傳啟.高速鐵路智能牽引變電站自動化關鍵技術研究[D].華中科技大學，2013.

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1004-7344（2016）03-0064-02

2016-1-6