浅析铁路供电系统

马 冲

(中铁七局电务公司，河南郑州450002)

0 引言

电气化铁路是目前铁路建设的主要趋势，在未来因其先进性必然会得到大力推广与发展。目前中国有50余条电气化铁路，基本形成了标准统一、合理的电气化铁路运营网络，特别是黔桂、京沪、郑徐电气化工程改造项目，使得中国铁路实现了跨越式的发展。电气化铁路的飞速发展，更需要普通电力工作人员对供电方式与特性的了解，更需要加强对电力系统的探索。

1 电气化铁路概述

电气化铁路是指以电力机车作为动力牵引的铁路。1879年在德国柏林建成世界上第一条电气化铁路。1961年中国建成宝成铁路的宝鸡至凤州段，这是中国第一条电气化铁路。电气化铁路与普通电力牵引的铁路相比，具有能源节省，其热效率高，运输功率大，能力大，可提高牵引总重;运输成本低廉，维修几率小，机车车辆周转速度快，整备耗能少、作业少;噪声与粉尘小，污染少，劳动条件较好等特点。铁路电力的供应系统提供电气化机车电力，此供应系统由接触网和牵引变电所组合而成。来自高压线路输电经牵引变电站降压后整流，送往铁路的架空接触网，铁路电气机车经滑线弓受电，电力牵引机车行驶。

2 电气化铁路供电系统

电气化铁路供电系统包括10 kV和27．5 kV系统。10 kV系统主要是服务于通信、信号及日常的生活与工作用电;27．5 kV供电系统是为电力机车提供电力。27．5 kV系统供电变电站为牵引变电站，比10 kV系统供电功率要低。10 kV系统为小电流性不接地系统。27．5 kV系统为2个单相系统，两者负荷特性并不完全相同，负荷情况与各电力机车类型、线路情况以及列车载重等因素相关，27．5 kV系统工作条件要比10 kV系统要恶劣。

2．1 牵引变电所

牵引变电所可以说是电气化铁路的心脏，主要的任务是把国家电力送来的三相高压电换成单相交流电。牵引变电所采用“双备份”模式，通过切换装置，两套设备互为备用，确保牵引电力的万无一失，达到保护供电系统、控制电气化设备、提高供电质量的目的。一般来说，变电所设备分为一次和二次设备。一次设备主要完成电能的输送、变换、分配等功能，是指接触高压电压的电气设备如避雷器、母线、互感器。二次设备更加智能化与集成化，形成了自动化牵引变电所系统，为变电所的远动控制提供可能。

2．2 接触网

接触网是牵引供电系统主要的供电设备，属于露天设施，不但容易受到外界环境的影响，更会受到电力机车行走带来的动力，加上接触网无法启用备用设置，使得接触网工作的环境十分恶劣。因此，接触网必须有耐用的结构。

目前，接触网主要由三个部分组成:①接触网悬挂装置。主要包括接触线、承力索、吊弦、锚段关节、中心锚结、补偿装置等。②支撑装置。用来支撑或悬吊接触悬挂，将各种受力载荷传递到桥隧或支柱等大型建筑物，通过定物构件把接触线和承力索固定在限定范围，根据接触网位置和工作环境的不同，使受力的电弓在滑行的时候与接触线良好接触。③基础支柱。用以悬吊接触悬挂，安装支撑装置承受其载荷。

3电气化铁路供电存在的问题

3．1 牵引变压器

我国电气化铁路使用的牵引变压器是单相变、平衡变、V/V变、SCOTT变、Yn/d11变等五种。

1)单相变高压侧使用电网两相进行供电，低压一般是使用55 kV的电压级，配合50 kV AT制接触网。单相变因其接线比较简单，容量的可靠性高、利用率低，容量电费低，造价运行费用低廉，受到铁路部门欢迎。单项变是电气化铁路首选。但是相对于其他负序电流概率来说概率值最大，对电力系统负面影响大。

2)平衡变压器。平衡变低高压侧采用的是三相绕组，高压侧是以星形接线，从中性点引出，三角形接线与低压侧接线类似。

3)SCOTT变压器价格贵于单相变，属于特种变。凸显的综合经济效益不比单相变低，是电气化铁路牵引站是供用双方互惠互赢的首选。SCOTT变压器的高压侧采用电网三相供电，通过SCOTT变压器接线。SCOTT变压器有两臂，配合AT制。牵引站之间的距离又可以增加单相变牵引站之间的距离。

3．2 接触网

接触网制式可以分为AT制和BT制两种。AT制采用的是55 kV，BT制采用的是27．5 kV。电气化铁路上空有一条架空的接触线，电气机车从接触网手电，这条线在AT制中叫正馈线，在BT制称为回流线。正馈线和回流线可以减少机车进入轨道的电流扩散，限制着地电流和感应过电压的腐蚀以及谐波电流对通信带来的干扰。AT制相对于BT来说，供电臂更长，牵引变电站急剧减少，因此，人本运行费用降低，综合经济效益优于BT，加之BT制吸流效果不理想，在机车行驶过程中需要穿越无电区，BT制有可能被直供方式代替，AT制有扩大的趋势。

3．3 完善管理体制，进行有效的成本核算

除了牵引变压器、接触网、供电电压、功率因素、谐波等技术方面需要不断的改进，在管理制度方面也要创新。对于新建的牵引变电站要严格实行制度建设，通过订立合同，对变电站的计量装置、功率因素、负序、谐波和两供电线间级两牵引变间互锁进行明确规定，引入相应的协议，做好相应管理工作。在成本核算上面，要严格执行预算机制，采用成本低、传输距离远、良好的向上与向下兼容性特性光纤系统，充分满足电力系统发展的需要。

4 结语

随着社会发展，电气化铁路将会得到极大的推广与普及。牵引变电所是电气化铁路的心脏，接触网是电气化铁路大动脉。电气化铁路中，单相交流电电流回路主要由钢轨担任，钢轨和大地之间没有绝对的绝缘，严重的会影响沿途的通信，因此，需要改变供电方式的结构形式，采用直供、带回流直供、吸流变压器直供、自耦变压器、AT制等供电方式，居民用电与电铁用电严格分开，保持电气化铁路牵引变电的专门用电，应用动态无功补偿装置，远动电流直接操作设备，缩小操作时间、事故发生范围，提高工作的效率。

［1］朱燕平，陈泽洪．基于 DWDM技术的网络生存性研究［J］．高性能计算技术，2012．

［2］陈邦达．电气化铁路供电若干问题探讨［J］．湖北电力，2010．