关于高速铁路电力贯通线并网技术的分析

崔绍欢

(中国铁建电气化局集团第二工程有限公司,山西 太原 030023)

0 引 言

在我国高速铁路网络不断发展，高速铁路运营里程不断增加的形势下，高速铁路已经成为人们日常出行的重要交通方式。我国在高速铁路建设与运营中的技术发展也取得了令人瞩目的进步。而在高速铁路网络系统的运行过程中，电力系统的安全性与可靠性发挥着十分重要的作用。但是，现阶段我国高速铁路电力贯通并网技术的应用还有一些问题尚未解决，电力系统的输电可靠性还有很大的提升空间。所以，必须要加强高速铁路电力贯通并网技术的分析，提升高速铁路电力系统运行的稳定性，从而为高速铁路的进一步发展提供有力的技术支持。

1 高速铁路电力贯通线并网的特点和原理

1.1 高速铁路电力贯通线并网特点

电力贯通系统需要借助供电企业所管辖的上级电力系统来进行电能的供应，其额定工作电压为10 kV。以高速铁路的信号和通信等负荷重要性为标准，可以将电力贯通线分为以下两种：①一级贯通线，主要作用是对高速铁路中的通信设备、信号设备以及远动控制设计等进行供电；②综合贯通线，除了对高速铁路中的通信设备、信号设备供电之外，还可以对沿线一般负荷进行供电，例如开关、照明等。由此可见，电力贯通线的主要作用，就是为高速铁路系统提供基础性服务，保障高速铁路运行的安全性与高效性。

目前，我国高速铁路电力系统使用的铺设方式为沿着高速铁路网铺设。这种铺设方式的应用优势为结构简单、成本较低、电力系统设计简单、可以根据高速铁路的施工进度来安排电力系统的建设进度。

1.2 高速铁路电力贯通线并网原理

要想实现高速铁路电力贯通线并网，需要确保两个电网系统的频率、电压波形、电压大小以及相位差相同，确保发电机和电网的相序相同。需要注意的是，信号设备、通信设备、照明设备和远动房等是电力贯通系统的主要负荷，但是其产生的有功功率消耗却非常小，所以在进行两个电力贯通系统并网的时候，可以忽略其频率的影响。而如果两个电网系统的频率和波形相同，那么两个电网电压的幅值和相位却会出现明显的差异。这两个电网的电压差就会在整个闭环系统中形成一个环流。如果两个电网极性相反，且投入合闸，那么该环流峰值就会变得非常高，甚至超过额定电流的几十倍。而这就会导致线路被烧毁、输电系统遭到损坏。

2 高速铁路电力贯通线正常运行的影响因素

在高速铁路电力贯通线的正常运行，主要受到以下几方面因素的影响。

首先，在电力系统的运行过程中，电力贯通线属于终端设备环节。所以，如果上级电力系统出现问题，本级电力贯通线的正常运行也会受到影响。另外，与高速铁路系统相同的是，电力贯通线也处于外界环境中，所以外界环境因素也是影响电力贯通线正常运行的主要因素。只有通过优化工程设计，加强施工建设质量控制，才能够进一步提升电力贯通线运行的可靠性与稳定性。

其次，在电力贯通线的施工过程中，电缆是最主要的施工材料。但是鉴于电缆材料的影响，其电容负荷也非常大。如果线路因为某些故障而暂停运行，线路电缆内部依然会在短时间内存在部分电荷。如果在这部分电荷尚未彻底自然消失之前，向电力系统输送电压，那么电缆内的残留电容就会形成叠加反应，并对系统产生严重的影响[1]。

3 高速铁路电力贯通线并网技术分析

3.1 与民用电力系统并网技术的差异

与民用电力系统的并网技术相比，高速铁路电力贯通线并网技术更加复杂，主要表现在以下三方面：第一高速铁路电力贯通系统拓扑结构更加复杂，第二电压分段等级更多，第三各个单元的关联关系更加复杂。高速铁路的电力系统以10 kV的电力负荷为主，且每一段电路线路的供电距离还非常长。所以，虽然高速铁路变电所的结构和配电关系并不复杂，10 kV的负载量也不大，但是在绝缘性能方面的要求却十分苛刻，且必须要在工程设计做好防雷击设计，并加强施工建设过程中的质量控制。

3.2 一级贯通线和综合贯通线的应用

高速铁路电力贯通系统的主要工作电压为10 kV，由上级电力系统提供电能。上文已经提到，电力贯通系统的运行，主要是保证高速铁路信号灯和通信设备的稳定运行，所以按照工作要求的不同，针对电力贯通系统的设计主要有两种形式，即一级贯通线和综合贯通线。其中，一级贯通线的应用优势为：第一结构设计简单、第二施工成本低、第三可靠性高。但是，一级贯通线的应用也有着明显的劣势，即功能比较单一，只能将电能供应给高速铁路的通信设备、信号设备以及运动控制设计。与一级贯通线相比，综合贯通线的功能则更加完善，不仅可以为高速铁路的信号设备、通信设备以及运动控制设计提供电能，还可以对贯通沿线的照明设备以及开关进行供电。但是，其结构设计也会变得更为复杂、施工成本也会更高[2]。

3.3 高速铁路电力贯通线并网技术的应用注意事项

当接收到上级供电设备的供电之后，电力贯通线不仅会将电能供应给贯通线内的各个配电所，还会将电能供应给下级的电力贯通线和与之相邻的电力贯通线。配电所在接收到电能之后，就会将电能供应给一级贯通线和综合贯通线。而下级接收电能的设备还会与电力传输母线进行连接，通过机械连接或者电气连接的方式提升供电的可靠性与安全性。

高速铁路电力贯通线并网技术的应用，主要是为了保证高速铁路中的通信设备、信号设备以及运动控制设计的正常运行。但是这些设备的用电功率较小，产生的电能消耗也较小，所以在对多条电力贯通线路进行并联的时候，可以直接忽略电路频率对电力贯通线的影响。但是，如果两条贯通线的频率相同，电压不同，那么两条贯通线的电压差就会使整个并联电力贯通线形成环流。环流的峰值将随着设备运行时间的延长而逐渐增大，并出现电路烧毁的情况。所以，在应用高速铁路电力贯通线并网技术的时候，必须要对这一问题进行充分的考虑。

4 结束语

随着我国高速铁路网络建设力度的不断加大，电力贯通线并网技术的应用必将越来越广泛。但是，我国现阶段的电力贯通线并网技术应用水平还十分有限。对此，相关科研人员还需要进一步加强电力贯通线并网技术的研究与分析，从而更好地将其应用到高速铁路系统的日常运行过程中，提升高速铁路系统运行的安全性与高效性。