谭旻仙
中国铁路南宁局集团有限公司调度所 广西壮族自治区530000
摘要:我国高速铁路牵引运输信息技术在60年代中期进入国际实用阶段,尤其是从80年代中期开始,伴随着铁路交通信息革命的一个新浪潮,高铁运输信息技术取得了一系列科学创新突破。一部分历史信息充分表明，目前世界各地的铁路经济和国民社会建设发展技术水平不同,高速铁路牵引运输的快速发展仍然是我国经济发达区与大型中等城市的铁路交通信息的一个必然趋势，也就是采用电力进行牵引作为主要核心技术。这一点在我国高速铁路的运输中起着不可替代的作用。目前世界普遍的认为最有效的电力牵引运输方式必然是高效率和节能,在某些特殊情况下,无一例外地都是采用直流电力进行牵引,高速化和电气化铁路已逐渐成为发达国家提高经济发展技术水平和高速铁路运输现代化的主要历史标志之一。
关键词:高速铁路，牵引供电，系统接触网
一、国外高铁供电系统
首先,铁路上的电气化设备是通过直流和三相低频电源交换(主要频率是15kv、16/2/3hz),然后采用三相高频交流电源，也可以说是单相交流工业专用交流电源。低频使用交流和直流时的电压功率低于两个变电站之间的运行距离,和使用一组以上的高频转换器和高频整流器,因此对于电力建设投资更高,单相交流工业高频交流电源目前可广泛用于各种餐饮服务系统,降压后,由于25kv或2×25kv间的电压功率较高,在同一电压功率下,接触网上的电流大大减小,降低了交流电网运行中的接触压力和交流电能源的损耗,拉长了高速牵引机与变电站之间的运行距离,可考虑选用轻便的新型接触网式吊架进行设计,支架的接触功率损耗可以大幅降低,这将会促使大陆各省的高速牵引变电网建设投资大幅增加,目前我国铁路的高速干线电气化也主要部分是单相的西班牙、法国和日本的高铁采用单相交流分频牵引模式;德国高铁采用15kv、162/3hz低频工业交流电源;意大利则只有一个直流系统。
二、各国高速牵引电源系统概述
(一)日本高速牵引供电系统
1.供电方式
日本新干线高铁采用单相25KV供电,50(60)HZ.由于地域狭窄,电气化通信线路往往在同一条走廊内,因此,1964年新建的东海道干线引入了BT供电系统,从而提高了抗干扰的效率,为了克服BT供电的不足,从1972年开通的山上新干线开始,AT系统于1913年首次在美国使用,随后在东北部和东南部以及东部海域的新干线上使用,从1986年起,它在1991年被完全转换为AT。
2.主变压器功率大
主变压器的功率也很大,从150兆瓦到200兆瓦不等,为了减少电气系统的不平衡,由电流负阶引起,新干线主变压器采用斯科特法和伍德桥变形法。
3.电气系统短路功率
理论上,连接到牵引变电站的电力系统中短路功率越大,抑制功率越大电压波动和不平衡电压电流越有利,越有可能加强输电线路的安装流量。因此,有必要综合考虑抑制电压波动、不平衡电压和电流设备及装置输电线路费用,合理选择电力系统的功率和短路电压。
4.牵引电源系统组成
由于相邻变电站的供电臂在相位上不同,因此需要设置相邻变电站的中点区域亭。通常情况下,区域亭两侧的电源臂分开供电,但在发生事故时或在进行维修工程时,将隔离开关启动至分段档位,经分区供电。此外,变电站的电压相位在50到50之间,也可以双向供电。
而在分区之间,一般都会增设分区档位,以便进行紧急维修或维修保养时间间隔有限。如属双线连接,车站及辅助分区亭在正常运行模式下实现自下而上并联供电,降低电压降,以及在天窗上执行任务。
(二)法国高速牵引供电系统
1.TJV东南线概述
TDV东南线采用25kV和50Hz供电,全线采用8个牵引变电站,由法国225kW电力系统供电,在这种情况下,主要的电力供应是100%的储备。
2.大西洋线
大西洋TGV线路上有5个牵引式变电站,其中4个是使用2×25 KV的交流变电站,50 Hz AT电源,256km高速线。一个1500V直流牵引变电站,负责14km并联段供电,交流牵引变电站由法国225kV或400kV电力系统供电,直流变电站-90kV系统在选择变电站位置时,应最大限度地利用现有的输电线路,还考虑到电力系统的发展计划,这将需要法国铁路和能源部门的密切合作。
(三)德国高速牵引供电系统
德国我国高速铁路一般采用15kv、162/3hz交流电源。铁路全线设有16/2/3hz三个单相主变电站和两个电力系统牵引变电所,部分西方国家铁路电力系统通过双线电气化铁路连接变电所。汉诺威-维尔茨堡-伊塞高速线路由四个电缆和七个新的牵引变电站供电;曼海姆-斯图加特高速线路由两个电缆和三个新的牵引变电站提供。为高速线路供电的电缆牵引设备,根据短路负载和功率的增加进行了加固和升级,所有新的牵引变电站和配电装置都安装在高速线路统一,每个牵引变电站配备两台15MVA变压器,提供双向供电,变电站之间的距离约为30公里,所有配电装置都没有固定的值班人员。为了将新建成或升级的高速牵引装置与原有供电系统连接起来,对电力交通管理,法兰克福中心在美因的调度管理,以及相关的日常遥控设备。
(四)意大利高速牵引供电系统
意大利罗马-佛罗伦萨高铁采用3000伏直流,未来考虑将这条线路改为6000伏
变电站的外部供电是通过连接130kV高压输电线路来实现的,为了满足不断增加的负荷,提高牵引网的质量,在罗马附近新建了一座由220KV电网供电的变电站,配备两台220KV/130KV和100MVA变压器。为了有效提高系统运行性和可靠性,交换机组和牵引交流变电站由两条130kv类型输电整流线路进行供电,变电站之间的供电距离一般为16km,而且输电接触网恒温降压系统要求温度不得低于超过15%,无固定值班人员在岗的变电站内,每个交换牵引交流变电站需要配备两台5400kva类型整流发电机组,2小时100%连续过载,5分钟130%连续过载,室外主要放置一台交流输电开关设备以及高压开关设备,而室内主要放置高压整流器和其他直流输电开关设备。总的来说,在社会市场经济条件下,新技术在高水平上得到了应用。在高铁供电系统中,生产相关设备的水质在一定程度上得到了提高拉平,逐步缩短国家间的距离,有利于中国高铁的发展前进在高铁建设中,要结合不同情况,优化一系列关键技术,坚持原则,制定合理化标准,最大限度降低标准具体量优化标准结构,细化技术细节系列规则。
结语：
在顺应世界经济高速铁路通信发展的这种必然性大变化趋势下,也就需要按照顺应世界潮流需要加快推进改革开放协调的新时代步伐,制定谐波干扰铁路通信相关问题的技术标准,电力系统和所有铁路部门都希望能达到接受的铁路谐波和过载负序,加紧组织研究各种抑制铁路谐波和负载干扰的实际技术措施;主要带动大电压功率补偿和无功功率补偿装置的自动控制加载;主要高可靠性专用电源的技术研究与应用开发;我国牵引变电所研究内控设备自动化管理系统;主要研究专用电源设备调度过程控制管理系统;我国牵引变电所主要研究电源预检测的设备、故障诊断等,为我国铁路高速电气化发展提供真正的技术基础。
参考文献
[1]于谦和万聚.高速化和电气化铁路双线接触网[m].成都:西南交通大学出版社,2003.
[2]李学武.中国电气化铁路机车牵引传动供电输变电系统技术[m].北京:化学工业技术出版社,2012.