淺談電氣化鐵道牽引供電方式的應用

程新江 周金偉

沈陽地鐵集團有限公司運營分公司

1 電氣化鐵道牽引供電方式的現狀以及概述

電氣化鐵道作為當前新時期的一種新型運輸體系，其主要對電力機車進行相關牽引動力的提供，使得其能夠在固定軌道當中有效移動，以此實現運輸目標的實現。因為電力機車自身比較特殊，使得其自身對電力能源不能攜帶，只能通過外部供給的電能來對電力機車提供能源。所以，這種專門為電力機車提供能源的牽引體系就被稱為牽引供電。而且，電氣化鐵道體系由兩大主要部分組成，即：電力機車、牽引供電裝置。首先，電力機車。電力機車的作用是給乘客或者貨物提供安全舒適的環境和空間，并且在保障乘坐安全以及條件需要的基礎上實現運輸。第二，牽引供電裝置。電力機車由于不能攜帶能源的特性，導致其在運作的過程中，需要外部能源供給，而為電力機車提供能源的體系就被稱為牽引供電裝置。

現階段，對于我國的電氣化鐵道牽引供電系統來講，其主要采用工頻單相交流牽引網，通過構成不對稱供電回路電力網絡來對電力機車提供電能。但是這種牽引供電方式在具體的運行過程中，難免會由于運行的狀態而在其周身形成一定程度的電磁場，從而對鐵道周圍的通訊網絡以及交流設備造成損壞或者電力干擾。而想要解決這種問題，最好的辦法就是在牽引供電方式上采取抑制干擾的措施，通過降低或者避免電磁場的形成，從而有效避免問題的發生。

2 電氣化鐵道牽引供電方式的分類

通過對我國電氣化鐵路牽引供電方式進行分析的結果來看，其供電方式大多采用單邊供電的方式，也就是直接、吸流變壓器、自耦變壓器以及同軸電力電纜等供電方式，從而實現為電力機車提供電力能源的目的。而且，為了有效保障電氣化鐵道運行的安全性和穩定性，還能夠在復線區段提高末端的電壓，并將上下行接觸網通過分區亭進行連接，使牽引變電在發生故障時，也能夠通過相鄰的變電所實施越區供電，從而在實現并聯供電方式的同時，準確提高電氣化鐵道運行的安全和穩定。

3 電氣化鐵道牽引供電方式的應用

3.1 直接供電方式

對于這種供電方式，機車在線路當中的供電主要是由接觸網和軌、地直接構成回路，對通信所產生的干擾不進行相應的防護措施。我國最早的大部分電氣化鐵路主要就是應用這種供電方式。由于這種供電方式比較簡單以及投資比較少，牽引網阻抗較小，能損也較低，供電距離一般為30-40km，電氣化鐵路的單相負荷電流由接觸網經鋼軌流回牽引變電所。由于鋼軌與大地是不絕緣的，一部分回流由鋼軌流入大地，因此對通信線路產生感應影響，這是直接供電方式的缺點。它一般用在鐵路沿線無架空通信線路或通信線路已改用地下屏蔽電纜的區段，必要時，也常將通信線遷到更遠處。帶回流線的直接供電方式是在接觸網支柱上架設一條與鋼軌并聯的回流線，稱為負饋線NF。利用接觸網與回流線之間的互感作用，使鋼軌中的回流盡可能地由回流線流回牽引變電所，減少了電氣空間，因而能部分抵消接觸網對鄰近通信線路的干擾，但其防干擾效果不及BT供電方式。

3.2 吸流變壓器供電方式

吸流變壓器的變比為1：1，它的一次繞組串接在接觸網中，二次繞組串接在專為牽引電流流回牽引變電所而特設的回流線(NF)中，故稱之為吸流變壓器—回流線供電方式。在兩個吸流變壓器中間用吸上線將鋼軌與回流線連接起來，構成電力機車負荷電流由鋼軌流向回流線的回路。兩個吸流變壓器之間的距離稱為BT段，一般BT段長為2～4km。供電方式的工作原理是：由于吸流變壓器的變比為1：1，當吸流變壓器的一次繞組流過牽引電流時，在其二次繞組中強制回流通過吸上線流入回流線。

3.3 自耦變壓器供電方式

這種供電方式每隔10km左右在接觸網與正饋線之間并聯接入1臺自耦變壓器，其中性點與鋼軌相接。自耦變壓器將牽引網的供電電壓提高1倍，而供給電力機車的電壓仍為25kV。電力機車由接觸網受電后，牽引電流一般由鋼軌流回，由于自耦變壓器的作用，從鋼軌流回的電流，經自耦變壓器繞組和正饋線(AF)流回變電所。當自耦變壓器的一個繞組流過機車電流時，其另一個繞組感應出電流供給電力機車。自耦變壓器供電方式的牽引網阻抗很小，約為直接供電方式的25%，因此電壓損失小，電能損耗低，供電能力大，供電距離長，可達40-50km。由于牽引變電所間的距離加大，從而減少了牽引變電所的數量，也減少了電力系統對電氣化鐵路供電的工程投資。

3.4 同軸電力電纜供電方式

同軸電力電纜供電方式，又被稱為CC供電方式。在應用中，通過將同軸電力電纜沿鐵道線路進行埋設，并且由內部的芯線作為供電線與接觸網進行連接的線路，而外部導體則作為回流線與鋼軌進行相接，按照對應規定進行分段，即：5～10km之間，從而完成對電力機車的供電。而且，與直接供電方式、吸流變壓器供電方式以及自耦變壓器供電方式相比，同軸電力電纜供電方式有著明顯的優勢，即：饋電線路與回流線路在同一項線纜中，使電力能源在回流的過程中，能夠擁有相對較好的傳輸效率。同軸電力電纜的阻抗值也會比接觸網和鋼軌的阻抗要小，從而在牽引電流和回流全部從同軸電力電纜輸送的過程中，實現電磁場抵消的目的。

結語

總而言之，電氣化鐵道牽引供電方式在選取中，不但會對電力機車的運行狀況產生影響，也能夠對其自身的安全和穩定產生影響。因此就需要開展對牽引供電方式的研究，從而保障電氣化鐵道能夠更加安全和可靠的運行。另外，在實際的應用中，通常需要按照實際的要求，加強對其優缺點的有效分析，以此選取科學合理的方式，以此來保證電氣化鐵道的安全和穩定。

[1]馬敏.電氣化鐵道供電牽引網故障測距綜述[J].科技風，2015(13)：34.