高速铁路中的牵引供电系统及接触网供电系统研究

2017-01-20李昂

中国设备工程 2017年13期

关键词：合闸接触网高速铁路

李昂

（中铁十九局集团电务工程有限公司，辽宁阜新 123000）

高速铁路中的牵引供电系统及接触网供电系统研究

李昂

（中铁十九局集团电务工程有限公司，辽宁阜新 123000）

随着技术的发展，高速铁路的发展也不断得到完善。高速铁路运行中，牵引供电系统和触电网供电系统是高速铁路列车运行的重要保证。高速铁路稳定运行，能够促进不同地区之间的交流。加快铁路建设的研究和完善，能够促进我国各个行业以及经济等的发展。现有的牵引供电系统中出现一些因素，影响高速铁路的稳定运行。如何建设稳定安全的高速铁路，以及如何完善现有的供电系统，换成为铁路发展的重要趋势。

高速铁路；牵引供电系统；接触网供电系统

随着铁路运输行业的不断发展，逐渐出现了电气化的列车。电气化列车的发展，减少了列车在运输过程中需要的成本支出，能够降低高速铁路运输过程中产生的能源消耗。但供电系统由于设备或是天气的因素，会发生一些故障，例如接触网供电系统产生的瞬时性以及永久性故障，对高速列车的稳定运行造成不利影响。本文通过分析高速列车运行过程中，供电系统出现故障的原因，研究如何解决和预防接触网供电系统和牵引供电系统出现的故障。

1 高速铁路中的牵引供电系统及接触网供电系统概述

1.1 牵引供电系统概述

高速铁路的牵引供电系统是指为机车提供电能消耗的工作系统，包括牵引变电和牵引网两个组成部分，其中牵引网包括馈电线以及接触网等。牵引电力系统还能够把某个地区产生的电能，通过系统传输，向地区附近的铁路运输提供电能支持。接触网供电系统是牵引供电系统的重要组成部分，接触网供电系统能够保证牵引供电系统的稳定运行。牵引系统在进行工作时，分为直流电和交流电两种。直流电在进行电能输送的工作当中，标称电压不能满足牵引电压的需要，导致供电效率较低。随着技术的发展，交流电压具有较高的供电电压，能够满足牵引供电系统的电流需要，因此交流电压逐渐发展并推广使用。高速铁路上的列车行驶速度较快，电流供电的时间较短，电力电流起伏变化较大，因此列车需要的牵引电压较高。在满足列车需要的牵引电压同时，还需要保证列车行驶过程中的安全性。牵引供电系统需要的线路比较广泛，需要的设备较多，因此保证牵引供电系统的稳定运行，能够保证机车的畅通。

1.2 接触网供电系统概述

接触网供电系统是牵引供电系统的重要组成部分，接触网供电系统能够保证牵引供电系统的稳定运行。接触电网工作系统，使用电流收集线，对电能进行控制和传输。接触网的组成部分包括基本的支撑结构，常用的支撑结构有水泥柱等。一些电力元件和绝缘子接触原件，构成接触电网基本组成部分。接触网供电系统使用专用的导线进行电力传输，同时还使用一些其他的电缆辅助电力的传输。接触网供电方式较多，常见的供电方式有单边供电。单边供电的电能来源于一个牵引供电系统，当接触线不发生运行问题时，能够实现牵引供电系统的正常供电。双边电源供电系统是指能够从两个牵引供电系统同时获得电能的供应，能够降低电能功率的输出损失。但由于双边供电在双生故障后，对供电设备的维修比较复杂，双边供电的方式不能被大范围的使用。使用接触网供电，还能够实现面积较大的铁路供电。大面积的供电，对电源设备的压力较大，当电源设备不能承受加大电流压力时，对牵引供电系统的运行质量产生影响，严重情况下，还会影响供电系统设备的安全性能。由于对设备的安全性能产生影响，大面积的供电一般作为临时替补的供电措施。

1.3 接触网故障，导致牵引供电系统故障

现有的牵引供电系统在运行过程中，由于一些因素的存在，导致牵引供电系统运行出现错误。牵引供电系统发生故障的原因，一部分是由于牵引系统导致，另一部分是由于接触网供电系统故障导致。接触网供电系统的故障分为馈线故障以及永久性故障。馈线故障产生的原因是接触网的绝缘子部分，由于环境等其它因素，导致绝缘子的绝缘性能较差，这种情况下就会导致接触网发生短路现象。这种故障也能够称为瞬时性故障，维修方式比较简单。瞬时性故障在修理过程中，具有维修方式简单，维修成本较低的特点。和瞬时性故障相对的，就是永久性故障。永久性故障是指供电系统元件发生质量故障，例如断路器故障或是线路接地故障等。对永久性故障进行细分，可以根据供电系统对列车的影响进行分类。当供电系统对列车的影响较小时，可以恢复对列车的正常供电，这种情况下的故障成为可恢复性故障。当供电系统不能对列车恢复正常电能输送和供应，这种故障又可以成为不可恢复性故障。不可恢复性故障通常发生在大面积的电路设备发生故障中，对于铁轨上的列车无法进行疏散，只能等待牵引供电系统恢复电力供应。

2 高速铁路中的牵引供电系统及接触网供电系统故障解决措施

2.1 根据供电系统特点，完善电路设计

根据供电系统特点，完善电路设计，能够预防接触网供电系统和牵引供电系统出现故障。接触网供电系统和牵引供电系统大部分都是安装在野外，由于野外人烟稀少，一般使用露天安装的方法。露天安装对接触网供电系统的设计有较高的要求，设计符合标准，能够保证高速铁路列车的稳定运行。当野外气候或是天气较差时，需要设计一定的保护装置，保证牵引电力系统能够稳定的运行。因此对于设备安装，需要有较高的稳定性，能够避免恶劣天气对供电系统产生影响。供电系统使用的元件，尽量能够替换，这样在元件发生损坏时，简化维修手续。选用的电路元件尽量能够耐腐蚀，元件经常暴露在空气中，长期经受风吹日晒，导致元件质量受损。选用质量较好的电路元件，能够延长元件的使用寿命，降低对供电系统以及高速列车运行带来的影响。简化线路的设计，能够为后期线路的检修带来便捷。

2.2 设计一定的系统保护装置

设置一定的系统保护装置，能够预防接触网供电系统和牵引供电系统出现故障。设置一定的距离保护装置，能够降低由于电流不稳定对设备造成的损害。设置电流不稳定时，自动切断装置。电流自动切断装置，能够在供电系统不稳定的情况下，在故障产生地点附近，切断电流输送。电流自动切断装置的保护，是对距离装置保护的辅助保护措施，能够保证牵引电路供电系统的良好运行。针对接触网供电系统的瞬时性故障，设置自动合闸装置。接触网供电系统出现瞬时性装置，只需要电力工作人员将电闸合上就可以。设置快速自动合闸装置，能够降低瞬时性故障对高速列车运行带来的影响。高速自动合闸装置，能够检测电路系统的故障原因，若故障产生能够用合闸进行解决，那么电闸自动闭合，这样能够恢复牵引供电系统和接触网供电系统的稳定运行。合闸装置还有延迟合闸装置，一些故障发生的原因不能被及时检测出来，需要进行多次检测才能够进行合闸。根据供电系统不同的特点，进行电路故障保护装置的设置。

2.3 对电力维修工人等方面进行管理

对电力维修工人进行管理，能够预防接触网供电系统和牵引供电系统出现故障。电力工人是线路维修作业的主要人员，对电力维修工人进行管理，能够完善接触网供电系统和牵引供电系统维修检测工作。对供电系统的检修设置标准，标准的检修能够发现供电系统潜在的故障。提前发现潜在的系统运行故障，维修工作人员能够及时处理故障，保证高速列车的稳定运行。对电力工作人员进行综合素质的提高，当发现较复杂的电力系统发生故障时，应该及时向单位管理人员进行报告，及时对问题进行处理，避免电力检修人员工作报告延迟，导致供电系统不能正常运行。提高员工的综合素质，还体现在员工维修专业技术的掌握。维修工作人员能够应对供电系统出现的各种故障，能够保证供电系统稳定运行，降低对高速列车带来的影响。

当高速列车本身出现故障时，对供电系统同样会造成影响。这时对供电系统的维修，还需要专业人员对高速列车进行维修。高速列车故障原因，以及高速列车维修工作人员的配置，都会影响到供电系统的维修。列车维修单位及时优化对高速列车维修人员的配置，能够完善供电系统的维修。政府可以提供一定的政策支持，促进供电系统的发展。对供电系统进一步研究，提供资金和技术的支持。对于进行供电系统维修以及高速列车维修人员的储备工作，应该加大重视力度。高速列车以及供电系统运行质量，对国家的稳定发展有重要影响作用。