铁路电力供配电系统设计研究

吴朋举

摘要：铁路电力供配电系统的稳定、安全与否，会对于铁路的实际运作情况产生重要的影响，在铁路运营不断发展的情况之下，供配电系统所占据的位置也愈发显著起来，铁路电力供配电系统俨然成为影响铁路领域发展的一项关键要素。供配电系统作为电力系统的重要组成部分， 不仅为铁路客运站、各工区站段、铁路沿线综合用房等单元予以良好的服务以及重要的保障，同时还有助于确保电力传输以及运用的安全 可靠程度 。基于此，该文分析阐述如何提高铁路电力供配电系统的技术应用效果，以供参考。

关键词：铁路电力供配电系统设计研究

中图分类号：U22文献标识码：A   文章编号：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

在我國的铁路工程之中，可将供配电系统作为一项关键的项目内容，同时也是铁路建设期间的重要环节之一，对于铁路电力供配电系统实施优化操作，有助于凸显出铁路的功能作用，有助于保证铁路的运行效果，在铁路电力供配电系统的不断发展之中，所贯彻的原则即为系统性、先进性等原则，因而也推动了当前铁路电力供配电系统的更好发展。

1  铁路电力供配电系统可靠性研究

现如今，伴随我国铁路事业的飞速发展，许多客运专线的通运，标志着国家对于基础设施建设、运输水平等方面的要求有所提高。 铁路电力供配电系统作为铁路通信信息设备、信号设备以及沿线铁路用房综合用电负荷等方面的主要电力来源，相应的用电要求也随之提高。  对于铁路供配电系统的设计人员而言，在设计过程中不但要确保整个供配电系统方案的可行性，也需要对方案不断进行优化，已达到控制成本的目的，还需要保障电能输送的质量。而若想实现上述目标，那么最为适宜的方式之一， 即以量化模型作为重要的参考工具进行供配电系统设计，得出更为符合标准规范和相关要求的系统方案。对于量化的模型来说，可在实施运行预测方面产生积极的作用，对此就强调于系统和设备模型均需具备极高的精准程度 、可靠性[1]。对于预测可靠性模型来说，能够结合于相应的指标来加以实施，现阶段，许多电路分析软件均可在可靠性模型方面上 进行深入研究， 和断电频率等方面加以预测。一般来说，可靠性模型可在全部设备之中运用平均故障率，在采用此种方式之后，能够提高判断准确率，预报系统有可能发生的故障，从而能够进行提前预防，降低成本支出。 再者， 系统可靠性模型在具体运用之中，应对于设备的真实运作情况、和 技术参数、所处环境等方面加以衡量和分析，要明确系统可靠性模型可应用于 绝大部分设备，并能获得相应评估的认可，但对于小部分基于设备本身性能以及设备维护过程中技术人员误操作等情况所导致的系统不稳定，也会对预测模型的运用产生明显的限制[2]。

2  供电电源选择

2.1电压等级

结合现阶段铁路用电设备和牵引电源的设备理念，应选用相应的铁路电源电压等级，针对目前铁路客运站、货场、综合工区等地区的实际规模以及对电力配置等方面的要求，部分铁路地区产生的电力负荷容量甚至能超过几万千伏安。在铁路电力供配电系统的设计观念和供电需要等层面之上来加以探析，电力负荷容量若是超过2万kVA，那么则应选用35 kV亦或大于此数值的电压等级来实施良好的供电服务[3]，如对于上海南站来说，就运用了此种电源电压。现阶段，铁路10KV电源电压运用最为频繁。

2.2电源线路

在铁路电力系统供配电系统的设计中，对于电源线路截面大小的选型主要参考以下因素：发热条件、电流密度、机械强度影响、电压损失、电缆载流量等方面。而这些因素，对于目前铁路电力系统中0.4 kV、10 kV、35 kV等电源线路的运用均有一定影响，通常可采用电缆线路设计方式加以解决。同时基于 电源线路截面大小，也会运用于经济电流密度来对此加以确定，针对于电压受损校核等方面的情况来 适当调整线路截面大小，符合国家、行业标准规范和铁路供电部门对电源线路的相关要求。除此之外，在铁路电力的建设之中， 应通过轨道供电、高架电缆、直流电、低频交流电、工频交流电等方式进行电源接入，还应和相应的标准之间加以契合，同时也需在相关部门的积极指引之下来展开相关的工作，这样更利于保障最终的建设效果 [4]。

3  备用电源

在建设 铁路客运站的整个阶段， 需要充分考虑设备的负荷等级，对于需要一级负荷供电的设备，例如：FAS系统、应急疏散照明系统、与行车相关的通信信号设备等，均需要考虑两路独立的电源进行供电，已达到供电的可靠性、安全性。在设计以及施工阶段，应将其安装运用在供电回路上，并通过母线进行连接，以此确保备用电源满足容量需求。

在确定备用电源容量时，应明确所有供电回路中一二级负荷的容量。若一台变压器出现问题，就进行断开处理，母联开关会自动关闭，另一台变压器会对剩下的一二级负荷进行供电，以满足一二级负荷需要两路独立的电源进行供电的需求。同时，低压配电系统以放射供电的方式对容量较大的负荷及重要负荷进行供电[5]。

4  变配电系统

4.1  110 kV变电站

在鐵路的110 kV变电站系统之中，和辅助生产单元实施了合并整合。同时在实施合并建设时期，也对110 kV的开关设备予以了妥当的运用，利用于变压器室外置的形式，对其实施有效的布局以及建设，根据供电网络的实际情况来实施110 kV电源的运用。其中，a路电源 可以作为专盘专线，b路电源可以应用在电力输送方面，进而为铁路电力供配电系统予以技术方面的支持，还能够为保障供配电系统的实际安全性、稳定性[6]。 除此之外，对于110 kV变电站来说，其的变压器容量则一般为2×25 000 kVA，以其的接线方式来说，即为2进16出，在此情况之下，可保障单母线实现电力输送。在选择供电系统过程中，应将动车段、站房、客运专线作为重要单元。

4.2  变配电所设置方式

在设计变配电所时，不仅要参照相应的国标、行标，更要结合后续用电发展的规划，预留足够的用电负荷，以达到变配电所能良好使用的目的。首先，能够选用110 kV以及220 kV的降压变电所，在户外环境之中对此加以运用，实现将220 kV当作是通用电源来予以运用。再者，应保证在运用电源的整个阶段，和站房之间处在适宜的距离之下，变电所还都是运用于线路变压器来实施接线设计的[7]。其次，应重视实施35 kV变电所的有效设计，让其能够变为一种户内的形式，也能够在铁路客运允许的状况之下来实施户外设计，但应注重的是，必须要和站房之间较为接近，重视运用于桥式接线的方式。最后，  在设计10 kW变配电所时，应尽量设置在靠近用电负荷中心的位置，减少供电过程中的损耗。

4.3  客运站供配电系统

对于铁路客运站实施供配电系统的有效性设计，有助于确保其强电输送以及实际运用的成效，同时还可对于相应用电设备的良好运作产生较高程度的稳定作用，有助于防范产生超负荷运作的状况。对于供配电系统良好的设计与运用，有助于确保供配电系统处在安全、可靠的运作状态之下，也能够对于乘客们提供更为良好的铁路服务。再者，供配电系统的优化，也十分有利于客站对于乘客们的有效控制，以便保障人流的科学分配，也能够确保安检的质量。此外，还可以应用变配电综合自动化系统，它能实时监控变配电所的功率因数、电流、电压、电能参数等，并能进行远程操控，以此提高变配电系统的可靠性。

5  铁路电力供配电系统设计策略研究

在当前的铁路电力供配电系统之中，对于电气自动化的应用也更为普遍。对于电气设备实施质检以及保养等方面，对于铁路电力供配电系统所应用的管理方式以及体系等方面，也具备更为严苛的要求，与此同时也促进了铁路电力供配电系统管理能力以及体系优化水平的进一步提高。比如：在供配电系统之中，电气自动化实施运用之后，那么在供配电系统的有效管理方面之上，也更为注重于实施细致性管理，建设出了更为适宜的管理体系，同时还能够将管理的责任细化到个人的头上，如此则十分有助于提高铁路电力供配电系统方面管理者在日常工作之中的主动性、以及热情，从而则更利于保障此项工作的开展效率及质量。

除此之外，在实施新线建设时，要在根源之上加以把控，在设计之源头实施认真分析和衡量，在实施电缆连接的过程之中，运用于电缆接头箱的方式，防范出现电缆中间头，还需尽可能的控制接头的数量，针对长电缆路线来说，在中间位置还需设置隔离开关箱[8]。再者，也应重视设置小电流选线装置，科学调整及优化电流保护定值，需对于电缆故障的实际情况和类型等方面加以判断，防范故障问题产生更为严重的影响，还应优化相应的位置标识，注重实施更新，这样能够做到迅速发现故障点，实现对于故障问题的迅速处理。

6  结语

总而言之，在我国当前的铁路电力系统之中， 供配电系统更是作为电力系统的重要组成部分，该系统 不仅为铁路客运站、各工区站段、铁路沿线综合用房等单元予以良好的服务以及重要的保障，同时还有助于确保电力传输以及运用的安全 可靠程度 。在当前的铁路电力供配电系统设计之中， 通常是针对强电这部分内容进行设计及研究， 充分贯彻供电的可靠性、安全性、先进性等原则 ，对于高压变配电、供电范围等方面进行优化设计，不仅充分满足铁路的用电需求，更能保障电力输送服务的质量。

参考文献

[1] 赵广镇.两用一备冷水机组的供配电系统设计问题及其对策[J].现代建筑电气，2021，12（9）：5-7，35.

[2] 姚璐，袁龙，谢敏，等.含多利益主体的配电系统协同优化调度[J].电力需求侧管理，2021，23（5）：63-69.

[3] 周洪海，王立君，连凯映.冶金企业中供配电系统运行安全管理研究[J].中国金属通报，2021（06）：88-89.

[4] 魏可情，徐群，林枫，等.基于电力物联网的配电系统智能技术分析[J].电子测试，2021（12）：78-79.

[5] 寿海明，关涛，许轶楠.多电站多分区供配电系统设计准则研究[J].船电技术，2021，41（4）：32-35.

[6] 贾婷婷.10kV供配电系统增容改造及能耗监控系统设计研究[D].兰州：兰州理工大学，2020.

[7] 孙昌亮，姚志新，吕风杰.滨州市政务云数据中心供配电系统设计分析[J].中国建设信息化，2020（11）：64-65.

[8] 许军，郑世超.基于铁路电力配电系统的可靠性分析[J].中国高新科技，2019（12）：28-30.