關于高速鐵路電力系統的分析與研究

劉晶

【摘要】 文中首先分析了高速鐵路電力系統的重要性與電力系統可靠性，其次提出提高電力系統可靠性的措施 ，并對高速鐵路電力供電系統新技術做出分析與研究。

【關鍵詞】 高速鐵路 電力系統 分析

一、高速鐵路電力系統的重要性

對于高速鐵路來說，電力系統的安全性涉及到整個鐵路的運行平穩與否，在鐵路運營繁榮發展的背后支持下，電力系統起到了很大的作用，目前，鐵路運行速度非常快，工程規模的不斷變化也對供電系統的安全性有了更高的需求，高速鐵路電力系統成了決定鐵路事業發展最直接的因素，一直以來，鐵路都被認為是相對比較安全的運輸方式，因此，鐵路運輸一旦出現安全事故，勢必會給人們的身體與心理造成雙重的打擊，所以，加強電力系統的安全性，真正做到防患于，保證鐵路運輸的安全性勢在必行。

二、電力系統可靠性分析

高速鐵路電力系統的組成比較復雜，按照功能與作用主要可以分為牽引和電力兩部分前者是為高速鐵路行車提供電源系統，后者是承擔牽引供電以外所有鐵路負荷的供電任務，包括信號系統、生產、車站、供水系統以及生活等鐵路用電負荷的高速鐵路電力供電系統，其供電可靠性不僅直接影響鐵路運輸系統的正常安全運行，還關系到很多鐵路職能部門的正常工作，鐵路電力供電系統由于應用的特殊性，在系統構成和功能上都有一些有別于電力系統的特點，主要體現電壓等級低、系統接線形式簡單以及供電可靠性要求高這三方面：

第一，從電力系統的角度看，鐵路負荷屬于終端負荷，直接面對最終用戶，所以，鐵路供電系統中絕大多數為10kV和35kV變配電所，這取決于地方供電系統電源的情況和鐵路就地負荷的要求；第二，鐵路供電系統的接線就像鐵路一樣，是一個沿鐵路敷設的單一輻射網，各變電所沿線基本均勻分布，并且互相連接，構成手拉手供電方式；連接線自閉線和貫通線兩種，連接線除了實現相鄰所之間的電氣連接外，還為鐵路供電最重要的負荷提供電源；第三，鐵路供電系統雖然電壓等級低，接線方式簡單，但對供電可靠性的要求卻很高，其負荷的供電中斷時間不能超過150ms，否則，將會導致所有供電區間的自動閉塞信號燈變為紅燈，影響鐵路的正常運輸。

三、提高電力系統可靠性的措施

鐵路沿線分布著車站和通信基站，這些地面設施是保證鐵路運輸暢通和安全的基礎設施，上述設施需要電力可靠供應，高速鐵路對電力供電提出了更高的可靠性要求，全線供電安全、可靠性取決電力貫通線的運行水平，供電可靠性依賴于鐵路供電設備配置水平，采用的可靠性措施主要有三方面：

第一，保證系統可靠備用，各配電所自國家電網接引兩路電源；各配電所采用單母線分斷接線型式；10kV配電網絡采用雙路環網電力電纜；變配電所、箱式變電站內配電變壓器按雙臺配置；第二，提高設備可靠性，配電所選用SF6氣體絕緣開關柜；箱式變電站選用SF6氣體絕緣環網開關柜；變壓器選用干式變壓器；低壓開關柜采用高可靠性、模數化、組合式柜型；第三，提高系統抵抗自然災害能力，電線入地；設備進屋；備用發電機；從高壓到低壓全部采用遠動。

四、高速鐵路電力供電系統新技術的分析與研究

高速鐵路全線設置了兩回 10kV 電力貫通線，貫通線采用不銹鋼鎧裝的單芯銅芯電纜沿路基、隧道、橋梁預留的電力電纜槽敷設， 由于高速鐵路線路較長，如此長距離的電力貫通電纜線路是我國鐵路建設史上從未有過的，必須進行技術創新；關于長距離10kV 電力貫通電纜線路電容電流的補償，由于貫通線電纜線路對地存在電容，故在正常運行或單相接地時都有電容電流流過線路，又因為電纜線路相間及對地電容遠大于架空線路，電纜線路的電容電流亦遠大于架空線路的電容電流，可能造成相關危害，如：引起主變壓器或調壓器過載；單相接地時易造成電弧重燃，引起三倍以上的過電壓，易損壞供電設備或發展成多相短路事故；貫通線電纜的分布電容產生的容性無功，會導致系統容性無功過剩，線路末端電壓上升；因此，必須對線路電容電流進行補償，補償電纜電容電流較好的辦法是設置專用的并聯補償電抗器，主要有如下兩種方式：在配電所集中設置動態補償電抗器 ；在區間貫通線上分散并聯補償電抗器；高鐵中一般采用了方式二，在全線兩回10kV 電力貫通電纜線路上每隔 10km左右分別分散設置了箱式電抗器，起到了補償接地電容電流、補償容性無功功率、降低線路容性電流、限制線路末端電壓上升的綜合作用，是一大技術創新。

五、總結

高速鐵路電力系統是保障高速鐵路安全、穩定、高效運營的重要部分，努力做好高速鐵路電力系統的研究及分析，并不斷發現并完善新技術和新設備，對確保高速鐵路運營有著至關重要的作用。

參 考 文 獻

[1]李佳寧，張明敏.高速鐵路供電系統安全性評估研究[J].機電信息，2015（06）

[2]程學慶，李月.高速鐵路供電系統的結構及集成分析[J].計算機光盤軟件與應用，2015（02）

劉晶

【摘要】 文中首先分析了高速鐵路電力系統的重要性與電力系統可靠性，其次提出提高電力系統可靠性的措施 ，并對高速鐵路電力供電系統新技術做出分析與研究。

【關鍵詞】 高速鐵路 電力系統 分析

一、高速鐵路電力系統的重要性

對于高速鐵路來說，電力系統的安全性涉及到整個鐵路的運行平穩與否，在鐵路運營繁榮發展的背后支持下，電力系統起到了很大的作用，目前，鐵路運行速度非常快，工程規模的不斷變化也對供電系統的安全性有了更高的需求，高速鐵路電力系統成了決定鐵路事業發展最直接的因素，一直以來，鐵路都被認為是相對比較安全的運輸方式，因此，鐵路運輸一旦出現安全事故，勢必會給人們的身體與心理造成雙重的打擊，所以，加強電力系統的安全性，真正做到防患于，保證鐵路運輸的安全性勢在必行。

二、電力系統可靠性分析

高速鐵路電力系統的組成比較復雜，按照功能與作用主要可以分為牽引和電力兩部分前者是為高速鐵路行車提供電源系統，后者是承擔牽引供電以外所有鐵路負荷的供電任務，包括信號系統、生產、車站、供水系統以及生活等鐵路用電負荷的高速鐵路電力供電系統，其供電可靠性不僅直接影響鐵路運輸系統的正常安全運行，還關系到很多鐵路職能部門的正常工作，鐵路電力供電系統由于應用的特殊性，在系統構成和功能上都有一些有別于電力系統的特點，主要體現電壓等級低、系統接線形式簡單以及供電可靠性要求高這三方面：

第一，從電力系統的角度看，鐵路負荷屬于終端負荷，直接面對最終用戶，所以，鐵路供電系統中絕大多數為10kV和35kV變配電所，這取決于地方供電系統電源的情況和鐵路就地負荷的要求；第二，鐵路供電系統的接線就像鐵路一樣，是一個沿鐵路敷設的單一輻射網，各變電所沿線基本均勻分布，并且互相連接，構成手拉手供電方式；連接線自閉線和貫通線兩種，連接線除了實現相鄰所之間的電氣連接外，還為鐵路供電最重要的負荷提供電源；第三，鐵路供電系統雖然電壓等級低，接線方式簡單，但對供電可靠性的要求卻很高，其負荷的供電中斷時間不能超過150ms，否則，將會導致所有供電區間的自動閉塞信號燈變為紅燈，影響鐵路的正常運輸。

三、提高電力系統可靠性的措施

鐵路沿線分布著車站和通信基站，這些地面設施是保證鐵路運輸暢通和安全的基礎設施，上述設施需要電力可靠供應，高速鐵路對電力供電提出了更高的可靠性要求，全線供電安全、可靠性取決電力貫通線的運行水平，供電可靠性依賴于鐵路供電設備配置水平，采用的可靠性措施主要有三方面：

第一，保證系統可靠備用，各配電所自國家電網接引兩路電源；各配電所采用單母線分斷接線型式；10kV配電網絡采用雙路環網電力電纜；變配電所、箱式變電站內配電變壓器按雙臺配置；第二，提高設備可靠性，配電所選用SF6氣體絕緣開關柜；箱式變電站選用SF6氣體絕緣環網開關柜；變壓器選用干式變壓器；低壓開關柜采用高可靠性、模數化、組合式柜型；第三，提高系統抵抗自然災害能力，電線入地；設備進屋；備用發電機；從高壓到低壓全部采用遠動。

四、高速鐵路電力供電系統新技術的分析與研究

高速鐵路全線設置了兩回 10kV 電力貫通線，貫通線采用不銹鋼鎧裝的單芯銅芯電纜沿路基、隧道、橋梁預留的電力電纜槽敷設， 由于高速鐵路線路較長，如此長距離的電力貫通電纜線路是我國鐵路建設史上從未有過的，必須進行技術創新；關于長距離10kV 電力貫通電纜線路電容電流的補償，由于貫通線電纜線路對地存在電容，故在正常運行或單相接地時都有電容電流流過線路，又因為電纜線路相間及對地電容遠大于架空線路，電纜線路的電容電流亦遠大于架空線路的電容電流，可能造成相關危害，如：引起主變壓器或調壓器過載；單相接地時易造成電弧重燃，引起三倍以上的過電壓，易損壞供電設備或發展成多相短路事故；貫通線電纜的分布電容產生的容性無功，會導致系統容性無功過剩，線路末端電壓上升；因此，必須對線路電容電流進行補償，補償電纜電容電流較好的辦法是設置專用的并聯補償電抗器，主要有如下兩種方式：在配電所集中設置動態補償電抗器 ；在區間貫通線上分散并聯補償電抗器；高鐵中一般采用了方式二，在全線兩回10kV 電力貫通電纜線路上每隔 10km左右分別分散設置了箱式電抗器，起到了補償接地電容電流、補償容性無功功率、降低線路容性電流、限制線路末端電壓上升的綜合作用，是一大技術創新。

五、總結

高速鐵路電力系統是保障高速鐵路安全、穩定、高效運營的重要部分，努力做好高速鐵路電力系統的研究及分析，并不斷發現并完善新技術和新設備，對確保高速鐵路運營有著至關重要的作用。

參 考 文 獻

[1]李佳寧，張明敏.高速鐵路供電系統安全性評估研究[J].機電信息，2015（06）

[2]程學慶，李月.高速鐵路供電系統的結構及集成分析[J].計算機光盤軟件與應用，2015（02）