电气化铁路牵引供电系统现状及关键性技术分析

发表时间:2021/1/6   来源:《中国电业》2020年第22期   作者:车宇彬1 王自启2
[导读] 电气化铁路占比不断提升,在一定程度上带动区域经济发展,但是,大量的电气化铁路工程出现
        车宇彬1  王自启2
        1天津市河北区福音劳务服务中心   天津   300222  2天津晟辉电力科技有限公司   天津   300222



        摘要:电气化铁路占比不断提升,在一定程度上带动区域经济发展,但是,大量的电气化铁路工程出现,势必会增加电网谐波,导致无功问题或是电流问题。要想解决电气化铁路所存在的牵引供电问题,应总结各类不足,及时进行总结与归纳,提出全新思路,以关键技术为基础,合理管控供电系统出现的问题,最终为电气化铁路发展打下坚实基础,为大众出行、社会发展营造良好环境。
        关键词:电气化铁路;牵引供电系统;发展现状;关键性技术
        铁路出现具有诸多优势,近些年,对铁路出现关注度逐渐提升,其中,以电气化铁路为例,电气化铁路出现,为铁路行业发展开创全新时代。铁路不仅兼具群众出行功能,更维系百姓生计,推动社会经济发展的重要方式。在当前社会发展中,电气化铁路作为重要构成部分,具有不可或缺作用。这也意味着,在社会不断发展与变革的今天,应给予电气化铁路充分重视,促使电气化铁路进一步发展。因此,在电气化铁路发展过程中,应重点关注机车铁路牵引性能,构建完善网络化供电系统,促使电力系统稳步发展,解决电气化铁路电网存在的问题,维护电气化铁路稳定运行。
1.电气化铁路内部的牵引供电系统
1.1牵引变电所
        在电气化铁路运行过程中,为维护其稳定运行能力,需要借助牵引供电所,在供电所对电能进行转换。其主要工作原理为,将高压电逐步转换,转换为低压交流电[1],而此种交流电,是电气化铁路电网传输重要能源,更是维护电气化铁路稳定运行的重要基础,确保机车所需电能。但是,在牵引供电系统中,应重点关注单相负荷,借助常规变压设备,使单相负荷均匀分布到电气化铁路三相系统中,促使单相负荷平均分配,在机车牵引过程中,为其提供稳定电力资源。
1.2电气化铁路牵引网
        对电气化铁路内部所用牵引网进行分析,此种网络结构相对复杂,主要由馈电线、基础网以及回流部分共同构成。对牵引网供电方式进行分析,主要表现为以下几方面,其一,为直接供电。其二,为变压器供电。其三,为耦合供电[2]。这些不同的供电形式,都需要借助牵引网完成。对上述牵引网供电方式进行分析,其中,直接供电方式相对简单,在建设过程中,所用成本相对较低。合理应用直接供电方式,有利于降低牵引网供电成本。为更好地满足电气化供电需求,应结合电气化铁路发展需求,优化以往牵引网供电模式,不断提升电气化铁路供电模式,使设备、资金得到合理应用。


3.牵引供电关键技术之四谱线插值
        对电气化铁路供电系统进行分析,要想在该系统中传递各类信号,需要借助基波与谐波等不同方式[3],在信号传递过程中,应以x(t)表示,在f s 频率作用下,做好信号采样与传递工作,在这一过程中,应结合离散时间、采样距离等多项因素进行分析,在确定上述因素后,合理应用四谱线插值技术。首先,应做好信号采集工作,确定基波与谐波成分,并在实际应用中,不断调整此类信号,确定剩余信号。其次,应在四谱线插值关键技术辅助下,确定电气化铁路牵引风险值,进而引入各项参数,明确参数取值范围。在此项工作中,需要结合相应原理,确定最终取值范围,并结合参数值完善求取工作,得到最终的频率、幅值等各项参数,采用适合的方式,表达这些参数。最后,应结合修正函数做好计算工作,在修正函数帮助下,确定信号传输幅值,以此为基础,提升幅值精准度,确保幅值真实性。与此同时,还应以四条谱线为基础,结合谱线幅值,以加权平均数为主,对相应公式进行简化,得到系数、频率以及幅值等多项内容,使四谱线插值关键技术得到合理应用。
4.牵引供电关键技术之继电保护
        要想维护电气化铁路稳定运行,应做好牵引供电系统工作,维护牵引供电系统稳定性。首先,应做好电力系统保护工作,选择常用220V电压,以此为基础,维护牵引供电工作有序开展。绝大部分电压为220V,其传播途径为光纤传播方式。在这一过程中,可以借助线路电流差保护方式,选择适合的光纤电流,降低牵引供电可能出现的故障问题。电流差保护方式具有一定条件,必须保证其电流负荷,才能在差动保护工作中,避免可能出现的大负荷电流,进而保护电力系统线路。其次,在牵引网保护工作中,应以普通铁路保护原理为主,在这一技术之上,对牵引网保护工作进行优化与创新,进而做好牵引网保护工作。在牵引网保护工作中,为降低失误可能性,优化以往故障问题,需要借助综合谐波抑制形式,保护电气化铁路牵引网,对电流变化、故障加以区分,最大限度保护牵引网。最后,在电力系统运行过程中,应保护电力系统变压器,变压器作为重要环节,如继电保护工作不到位,势必会影响后续供电,危及用电安全。因此,在电气化铁路牵引工作中,为解决此类问题,应选择差动保护方式,明确变压器内外故障,在遇到故障问题时,能够在差动保护帮助下,避免变压器差流为零,只有这样,才能充分发挥保护效果,发挥差动保护作用。只有合理应用牵引供电系统关键技术,才能维护电气化铁路机车稳定运行,为大众出行营造安全、舒适环境,进一步推动国内物流行业发展,带动经济进步。
        结束语:近些年,国内电气化铁路发展极为迅速,但是,如何保证电气化铁路政策运行,延长电气化铁路使用期限,需要做好牵引供电保护工作,在这一过程中,需引入多项先进技术,维护牵引供电系统稳定运行。但是,由于国内电气化铁路行业发展相对较晚,牵引供电系统难以紧跟发展速度。如依旧应用传统铁路供电保护方式,势必难以达到保护效果。为解决电气化铁路供电不稳定问题,在实际工作中应不断创新,选择适合的牵引供电技术,给予牵引供电技术高度重视,将各项关键技术与供电工作相互结合,最终推动国内铁路行业发展。
参考文献:
[1]李群湛,王辉,黄文勋,解绍锋,马庆安.电气化铁路牵引变电所群贯通供电系统及其关键技术[J/OL].电工技术学报:1-11[2020-12-18].https://doi.org/10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.191740.
[2]王轶欧.电气化铁路牵引供电用光伏发电系统的接入拓扑及其电流控制策略[J].电机与控制应用,2020,47(11):91-97.
[3]于洋.电气化铁路牵引供电对铁路信号设备的影响分析[J].电力设备管理,2020(08):152-154.
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