鐵路電力供配電系統設計研究

吳朋舉

摘要：鐵路電力供配電系統的穩定、安全與否，會對于鐵路的實際運作情況產生重要的影響，在鐵路運營不斷發展的情況之下，供配電系統所占據的位置也愈發顯著起來，鐵路電力供配電系統儼然成為影響鐵路領域發展的一項關鍵要素。供配電系統作為電力系統的重要組成部分， 不僅為鐵路客運站、各工區站段、鐵路沿線綜合用房等單元予以良好的服務以及重要的保障，同時還有助于確保電力傳輸以及運用的安全 可靠程度 ?；诖?，該文分析闡述如何提高鐵路電力供配電系統的技術應用效果，以供參考。

關鍵詞：鐵路電力供配電系統設計研究

中圖分類號：U22文獻標識碼：A ? 文章編號：1672-3791（2021）11（c）-0000-00

Abstract： The stability and safety of the railway power supply and distribution system will have an important impact on the actual operation of the railway. With the continuous development of railway operations， the position occupied by the power supply and distribution system has become more and more significant. ， The railway power supply and distribution system has become a key element that affects the development of the railway field. As an important part of the power system， the power supply and distribution system not only provides good services and important guarantees for railway passenger stations， various work areas， stations and comprehensive buildings along the railway， but also helps to ensure the transmission and utilization of power. The degree of safety and reliability. Based on this， this article analyzes how to improve the technical application effect of the railway power supply and distribution system for your reference and evaluation.

Key Words： Railway; Electric power; Power supply and distribution system; Design; Research

在我國的鐵路工程之中，可將供配電系統作為一項關鍵的項目內容，同時也是鐵路建設期間的重要環節之一，對于鐵路電力供配電系統實施優化操作，有助于凸顯出鐵路的功能作用，有助于保證鐵路的運行效果，在鐵路電力供配電系統的不斷發展之中，所貫徹的原則即為系統性、先進性等原則，因而也推動了當前鐵路電力供配電系統的更好發展。

1 ?鐵路電力供配電系統可靠性研究

現如今，伴隨我國鐵路事業的飛速發展，許多客運專線的通運，標志著國家對于基礎設施建設、運輸水平等方面的要求有所提高。 鐵路電力供配電系統作為鐵路通信信息設備、信號設備以及沿線鐵路用房綜合用電負荷等方面的主要電力來源，相應的用電要求也隨之提高。 ?對于鐵路供配電系統的設計人員而言，在設計過程中不但要確保整個供配電系統方案的可行性，也需要對方案不斷進行優化，已達到控制成本的目的，還需要保障電能輸送的質量。而若想實現上述目標，那么最為適宜的方式之一， 即以量化模型作為重要的參考工具進行供配電系統設計，得出更為符合標準規范和相關要求的系統方案。對于量化的模型來說，可在實施運行預測方面產生積極的作用，對此就強調于系統和設備模型均需具備極高的精準程度 、可靠性[1]。對于預測可靠性模型來說，能夠結合于相應的指標來加以實施，現階段，許多電路分析軟件均可在可靠性模型方面上 進行深入研究， 和斷電頻率等方面加以預測。一般來說，可靠性模型可在全部設備之中運用平均故障率，在采用此種方式之后，能夠提高判斷準確率，預報系統有可能發生的故障，從而能夠進行提前預防，降低成本支出。 再者， 系統可靠性模型在具體運用之中，應對于設備的真實運作情況、和 技術參數、所處環境等方面加以衡量和分析，要明確系統可靠性模型可應用于 絕大部分設備，并能獲得相應評估的認可，但對于小部分基于設備本身性能以及設備維護過程中技術人員誤操作等情況所導致的系統不穩定，也會對預測模型的運用產生明顯的限制[2]。

2 ?供電電源選擇

2.1電壓等級

結合現階段鐵路用電設備和牽引電源的設備理念，應選用相應的鐵路電源電壓等級，針對目前鐵路客運站、貨場、綜合工區等地區的實際規模以及對電力配置等方面的要求，部分鐵路地區產生的電力負荷容量甚至能超過幾萬千伏安。在鐵路電力供配電系統的設計觀念和供電需要等層面之上來加以探析，電力負荷容量若是超過2萬kVA，那么則應選用35 kV亦或大于此數值的電壓等級來實施良好的供電服務[3]，如對于上海南站來說，就運用了此種電源電壓。現階段，鐵路10KV電源電壓運用最為頻繁。

2.2電源線路

在鐵路電力系統供配電系統的設計中，對于電源線路截面大小的選型主要參考以下因素：發熱條件、電流密度、機械強度影響、電壓損失、電纜載流量等方面。而這些因素，對于目前鐵路電力系統中0.4 kV、10 kV、35 kV等電源線路的運用均有一定影響，通?？刹捎秒娎|線路設計方式加以解決。同時基于 電源線路截面大小，也會運用于經濟電流密度來對此加以確定，針對于電壓受損校核等方面的情況來 適當調整線路截面大小，符合國家、行業標準規范和鐵路供電部門對電源線路的相關要求。除此之外，在鐵路電力的建設之中， 應通過軌道供電、高架電纜、直流電、低頻交流電、工頻交流電等方式進行電源接入，還應和相應的標準之間加以契合，同時也需在相關部門的積極指引之下來展開相關的工作，這樣更利于保障最終的建設效果 [4]。

3 ?備用電源

在建設 鐵路客運站的整個階段， 需要充分考慮設備的負荷等級，對于需要一級負荷供電的設備，例如：FAS系統、應急疏散照明系統、與行車相關的通信信號設備等，均需要考慮兩路獨立的電源進行供電，已達到供電的可靠性、安全性。在設計以及施工階段，應將其安裝運用在供電回路上，并通過母線進行連接，以此確保備用電源滿足容量需求。

在確定備用電源容量時，應明確所有供電回路中一二級負荷的容量。若一臺變壓器出現問題，就進行斷開處理，母聯開關會自動關閉，另一臺變壓器會對剩下的一二級負荷進行供電，以滿足一二級負荷需要兩路獨立的電源進行供電的需求。同時，低壓配電系統以放射供電的方式對容量較大的負荷及重要負荷進行供電[5]。

4 ?變配電系統

4.1 ?110 kV變電站

在鐵路的110 kV變電站系統之中，和輔助生產單元實施了合并整合。同時在實施合并建設時期，也對110 kV的開關設備予以了妥當的運用，利用于變壓器室外置的形式，對其實施有效的布局以及建設，根據供電網絡的實際情況來實施110 kV電源的運用。其中，a路電源 可以作為專盤專線，b路電源可以應用在電力輸送方面，進而為鐵路電力供配電系統予以技術方面的支持，還能夠為保障供配電系統的實際安全性、穩定性[6]。 除此之外，對于110 kV變電站來說，其的變壓器容量則一般為2×25 000 kVA，以其的接線方式來說，即為2進16出，在此情況之下，可保障單母線實現電力輸送。在選擇供電系統過程中，應將動車段、站房、客運專線作為重要單元。

4.2 ?變配電所設置方式

在設計變配電所時，不僅要參照相應的國標、行標，更要結合后續用電發展的規劃，預留足夠的用電負荷，以達到變配電所能良好使用的目的。首先，能夠選用110 kV以及220 kV的降壓變電所，在戶外環境之中對此加以運用，實現將220 kV當作是通用電源來予以運用。再者，應保證在運用電源的整個階段，和站房之間處在適宜的距離之下，變電所還都是運用于線路變壓器來實施接線設計的[7]。其次，應重視實施35 kV變電所的有效設計，讓其能夠變為一種戶內的形式，也能夠在鐵路客運允許的狀況之下來實施戶外設計，但應注重的是，必須要和站房之間較為接近，重視運用于橋式接線的方式。最后， ?在設計10 kW變配電所時，應盡量設置在靠近用電負荷中心的位置，減少供電過程中的損耗。

4.3 ?客運站供配電系統

對于鐵路客運站實施供配電系統的有效性設計，有助于確保其強電輸送以及實際運用的成效，同時還可對于相應用電設備的良好運作產生較高程度的穩定作用，有助于防范產生超負荷運作的狀況。對于供配電系統良好的設計與運用，有助于確保供配電系統處在安全、可靠的運作狀態之下，也能夠對于乘客們提供更為良好的鐵路服務。再者，供配電系統的優化，也十分有利于客站對于乘客們的有效控制，以便保障人流的科學分配，也能夠確保安檢的質量。此外，還可以應用變配電綜合自動化系統，它能實時監控變配電所的功率因數、電流、電壓、電能參數等，并能進行遠程操控，以此提高變配電系統的可靠性。

5 ?鐵路電力供配電系統設計策略研究

在當前的鐵路電力供配電系統之中，對于電氣自動化的應用也更為普遍。對于電氣設備實施質檢以及保養等方面，對于鐵路電力供配電系統所應用的管理方式以及體系等方面，也具備更為嚴苛的要求，與此同時也促進了鐵路電力供配電系統管理能力以及體系優化水平的進一步提高。比如：在供配電系統之中，電氣自動化實施運用之后，那么在供配電系統的有效管理方面之上，也更為注重于實施細致性管理，建設出了更為適宜的管理體系，同時還能夠將管理的責任細化到個人的頭上，如此則十分有助于提高鐵路電力供配電系統方面管理者在日常工作之中的主動性、以及熱情，從而則更利于保障此項工作的開展效率及質量。

除此之外，在實施新線建設時，要在根源之上加以把控，在設計之源頭實施認真分析和衡量，在實施電纜連接的過程之中，運用于電纜接頭箱的方式，防范出現電纜中間頭，還需盡可能的控制接頭的數量，針對長電纜路線來說，在中間位置還需設置隔離開關箱[8]。再者，也應重視設置小電流選線裝置，科學調整及優化電流保護定值，需對于電纜故障的實際情況和類型等方面加以判斷，防范故障問題產生更為嚴重的影響，還應優化相應的位置標識，注重實施更新，這樣能夠做到迅速發現故障點，實現對于故障問題的迅速處理。

6 ?結語

總而言之，在我國當前的鐵路電力系統之中， 供配電系統更是作為電力系統的重要組成部分，該系統 不僅為鐵路客運站、各工區站段、鐵路沿線綜合用房等單元予以良好的服務以及重要的保障，同時還有助于確保電力傳輸以及運用的安全 可靠程度 。在當前的鐵路電力供配電系統設計之中， 通常是針對強電這部分內容進行設計及研究， 充分貫徹供電的可靠性、安全性、先進性等原則 ，對于高壓變配電、供電范圍等方面進行優化設計，不僅充分滿足鐵路的用電需求，更能保障電力輸送服務的質量。

參考文獻

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[3] 周洪海，王立君，連凱映.冶金企業中供配電系統運行安全管理研究[J].中國金屬通報，2021（06）：88-89.

[4] 魏可情，徐群，林楓，等.基于電力物聯網的配電系統智能技術分析[J].電子測試，2021（12）：78-79.

[5] 壽海明，關濤，許軼楠.多電站多分區供配電系統設計準則研究[J].船電技術，2021，41（4）：32-35.

[6] 賈婷婷.10kV供配電系統增容改造及能耗監控系統設計研究[D].蘭州：蘭州理工大學，2020.

[7] 孫昌亮，姚志新，呂風杰.濱州市政務云數據中心供配電系統設計分析[J].中國建設信息化，2020（11）：64-65.

[8] 許軍，鄭世超.基于鐵路電力配電系統的可靠性分析[J].中國高新科技，2019（12）：28-30.