電氣化鐵路牽引供電系統的可靠性研究

摘 要：本文開始向讀者解釋了何為牽引供電系統，其存在的意義和價值，并強調了該系統對于全局網絡的重要性，之后以一種成熟穩定的故障分析模式為切入點，逐條分析闡述了可以提升牽引供電系統可靠性的各項活動，這些建議都是基于筆者多年的行業工作經驗提出的，相信會對我國的電氣化鐵路發展提供一定的幫助。

關鍵詞：電氣化鐵路；牽引供電系統；牽引變電所；牽引網；可靠性

中圖分類號：U223文獻標識碼：A文章編號：2096-4706（2018）01-0069-02

The Reliability Research of The Electrified Railway Traction Power Supply System

LI Peng

（Liaoning Raiway Vocational and Technical College，Jinzhou 121000，China）

Abstract：This paper began to explain to the reader what is the traction power supply system，the significance and value of its existence，and emphasizes the importance of the system for the global network，with a mature and stable fault analysis model as the starting point，one by one analysis can enhance the activities of the traction power supply system reliability，these recommendations are based on the author years of work experience of the industry forward，believe that will be helpful for China's development of electrified railway.

Keywords：electrification railway；electrification system；traction substation；traction network；reliability

1 研究背景

我國從十一五計劃開始就越發的注重本土的鐵路網絡建設，而建設擴張工作要求的不僅僅是量上的增加，同時也是技術和質量上的提升，電氣化鐵路占有的比例和總量自然而然的成為了鐵路建設工作中的重中之重，這是順應時代的發展。很多發達國家的電氣化進程遠遠的領先于我國，而我國如果想要繼續深度工業化，并且全面進入工業3.0的偉大時代，電氣化進程就是一件永遠不能放松的工作，遍觀世界各個發達的工業國家，我們可以發現這些國家的經濟發展跟其電氣化鐵路的建設進度是緊密結合在一起的，這絕對不僅僅是因為電氣化鐵路的性能更為優越，其技術迭代更為穩健和方便，同時也是因為對于任何一個具備高人口基數的工業國家來說鐵路運輸力都是維持整個國家經濟發展的必備要素。

我國建國時間較短，建國時整個國家還處于極為落后的農業國狀態，但是從建國后不久國家領導層就已經認識到了電氣化鐵路對于中國這樣一個人口大國的重要性，所以我國對于電氣化鐵路的研究歷史是很久遠的，到如今已經持續了60多年，幾代工程師和科研工作者為此付出了自己一生的心血。不同的時代里注重解決的是不同的問題，如今現代的電氣化鐵路其性能已經不再是需求的重點，換句話說就是性能本身是可以滿足人們的日常需求的，現在的電氣化鐵路需要攻克的是在滿足當下理論性能的前提下，如何保證更高的穩定性。

當然本文受限于篇幅和筆者自身能力限制，我們討論的焦點在于電氣化鐵路的一個重要組成部分——牽引供電系統，牽引供電系統連接電力系統和電力機車，相信從字面描述上就可以很直觀的明確牽引供電系統對于全局的重要性[1]。所以牽引供電系統本身的穩定性也會對全局電氣化鐵路網絡的穩定性造成直接的影響，根據國內外過往經驗可以知道，牽引供電系統一旦出現了問題，最嚴重的時候會導致電氣化鐵路整個崩潰，而相信讀者們都知道鐵路網絡整體奔潰會演變成國家級別的安全事故。

2 電氣化鐵路牽引供電系統基本理論

既然是電氣化鐵路，那么意味著鐵路的全線運營都依賴于電氣供應，可是電力機車本身并沒有儲能裝置，他們也沒有其他能源來源，所以整條電氣化鐵路都需要鋪設供電設備來進行供電工作，這些供電設備組織在一起就是我們本文需要討論的牽引供電系統。供電設備的電力來源則是沿線各地的發電廠或者供電站一次變電之后直接接入到牽引供電系統中。然后牽引供電系統自身進行內部的整流、變壓和換向工作，從而將電流平穩合理的分配到系統中的各部分。換而言之，整套牽引供電系統不僅僅自身的結構較為復雜，同時也處于更大組織中的一環[2]。

3 故障樹分析法的原理

分析一個龐大網絡并對其進行精準的故障定位并不是一件容易的事情，但是好在類似的工程管理經驗還是存在的，本文就采用了故障樹分析法來對整個系統進行有層次的剖析，這種分析法是從美國的國防科研計劃上誕生的，當時是由著名的貝爾實驗室提出的，在提出的時候就表現出了極為優異的實用性，我國在1980年左右也引進了這種分析法，并對其進行了各種更加適應于本土的優化和改良，演變到今日已成為了一套詳細的標準，牽引供電系統恰恰就是這套標準發揮能力的絕佳舞臺。

采取這種方法就可以得到眾多的層次不同、存在邏輯關系與順序的事件，接著就可以以最不希望發生的故障為開端，依次從上到下針對不同層次的原因事件開展分析。在分析的過程中，可以利用各種不同類型的邏輯符號充分依據不同因素之間存在的邏輯關系、順序將其依次連接起來，這樣就可以形成倒置的樹形結構，通常稱其為故障樹。再對構建的故障樹開展深入的分析，就可以找出產生最不希望發生的故障原因事件的過程，并能找出產生系統故障的原因，另外還可以發現系統中的薄弱之處，給系統的進一步完善提供充分的參考。

4 提高電氣化鐵路牽引供電系統可靠性的措施

牽引供電系統中的各個部分都存在著或高或低的安全隱患，所以在分析這些隱患的時候也需要從局部發展到全局，以下幾個小節來分條敘述不同部分的可靠性提高措施。

4.1 提高牽引變電所可靠性的措施

（1）保證設備的質量水平，減少故障的出現次數。各種設備組成了整個牽引供電系統，所以設備本身的質量是需要關心的頭等大事，設備的質量不行，那么其他維護工作也基本都是無用功，保證設備的質量也并不是一件很困難的事情。首先，我們需要定期的更新設備，系統內每件設備的壽命維護部門都要做到心里有數，絕對不應該存在系統里有瀕臨使用年限的設備存在；其次，對于設備的維護和保養也是保證設備質量的重要舉措，因為絕大部分設備都處于惡劣的露天環境之下，指望設備直到使用壽命之前都不會出現問題是極為天真的想法；最后，對于損壞設備的應急處理工作也是需要仔細考慮的，整套系統的成本是十分高昂的，所以不可能每件設備在損壞了之后就進行更換，很多時候設備經過良好的修理后依然可以穩定有效的進行工作，這取決我們維護修理人員的水平和工作態度。

（2）牽引變電所選用雙進供電方式向牽引網進行供電。之前提到過整個牽引供電系統本身也沒有發電功能，依靠的還是沿線各個供電站和電廠來提供電力供應，那么我們其實并不能保證整個沿線供電部門都能隨時穩定安全的提供電力供應，而這一點也不是牽引供電系統本身能夠解決的，相反矛盾的是這也恰恰是牽引供電系統本身不得不面對的，所以一般來說采取的是多回路供電，同一子區域絕對不能只有一個電力來源，這樣一旦某個源頭出現了問題，不會導致整個子區域的電力供應都被切斷。

（3）完善管理體系，落實相關措施及考核。第一，完善人員準入制度，嚴格控制新進人員素質和專業水平，定期進行考核，實行“有進有出”“能上能下”的考核制度，把有專業技能、上進心強的人才留下來，同時也要留得住人才，提高人才待遇；第二，我國的電氣化鐵路網絡是在不斷進化的，所以員工的技術也需要實時的更新和進步，這一點上基層的很多老師傅、老員工根本無法做到，他們固守著自己的認知而不愿意前進，我們的管理層必須杜絕這種情況，任何不愿意學習和進步的員工都必須被淘汰，只有最富有工作熱情和可塑性的員工才能得到合理的獎勵。

4.2 提高牽引網可靠性的措施

我國的鐵路網絡規模是遠超世界各國的，而我國復雜的地貌和地形也導致了我們的電氣化鐵路網絡并不能做到每一部分都足夠的精細，也就是說我們的牽引供電系統沒有那些大型生產企業的冗余備用供電機制，一套系統就需要完成所有電力的分配，所以牽引網的可靠性維護難度是客觀存在的，筆者從自身經驗出發提出以下幾條優化思路。

（1）牽引網絡絕大部分處于露天野外，日常會經受外界環境的各種影響，所以牽引網絡本身的抗腐蝕性是極為重要的，一旦抗腐蝕性不達標那么設備故障將會是一件極為頻繁發生的事情，抗腐蝕性不僅僅是設備本身的性能指標，在關鍵設備上我們還需要進行額外的抗腐蝕處理，給設備外表層進行抗腐蝕材料鍍層。

（2）牽引網絡承擔所有的電力分配，所以牽引網絡本身需要極為良好質量的零部件，這是一個重要的標準，為了使得我們的零件可以滿足使用需求，不僅僅是特殊生產部門來負責加工制造，有時候還需要對一些特殊的零部件進行改造。作為國家大動脈上重要一環，這些零件需要能夠追根溯源，即使是每一顆螺絲我們都應該對其生產的時間、地點和安裝負責人進行詳盡記錄。

（3）牽引網絡日常需要大量的人員來進行維護，整套維護運營系統必須是在科學高效的監督下進行的，每個月、每個季度、每年都要有詳盡完備的工作記錄，什么人在什么時候什么地點對什么設備進行了維護或者維修工作，都要做到條條可查，這不僅僅是年終員工評選優秀時的重要依據，同時也是在出現事故之后的確保可以有效追責的憑據。

5 結 論

為適應經濟化發展的需要，我國鐵路交通業發展迅速，電氣化鐵路也隨之迅速發展起來，開始大規模的建設，它具有行駛速度快、運輸能力高、運輸成本低、節約能源、保護環境、安全可靠程度高和工作條件好等特點，但是在其發展過程中，也帶來了許多科學、技術問題。牽引供電系統是電氣化鐵路的重要組成部分，對電氣化鐵路是否能夠正常、安全的運行有著十分重要的影響，因此必須重視牽引供電系統的可靠性。通過對牽引供電系統可靠性的研巧，保障供電系統的安全運行并且提高供電系統的穩定性及可靠性。

參考文獻：

[1] 胡亮.牽引網饋線保護整定計算程序設計模塊 [J].科技資訊，2016，14（20）：45-46+48.

[2] 翟鐵久，涂大石，王燕楠.電氣化鐵道開關設備選型研究 [J].鐵道標準設計，2012（8）：106-111.

[3] 王亞妮，陳耀坤，鄒陽春.對武廣牽引供電系統可靠性的幾點思考 [J].中國鐵路，2008（5）：60-62.

作者簡介：李鵬（1983-），男，講師，遼寧工業大學工程碩士。研究方向：電氣工程及其自動化。