铁路电力牵引供电技术标准探讨

张志飞

（北京铁城建设监理有限责任公司，北京 100855）

目前我国针对电力牵引供电系统的各项要求均是比较高的，相关部门必须要加强对电力牵引供电系统技术方面的研究力度，并且制定科学合理的管理制度来提高电力系统的整体运行效果。为此，有必要结合实际情况对现有的电力牵引供电系统不断优化与完善，进而确保整个电力系统良好稳定的运行。

1 国内外牵引供电技术的现状

随着时代的进步，我国对电力牵引供电系统进行不断的完善与改进，目前已经形成了比较完善的电力牵引供电系统标准体系。我国在20年前就提出了“一机两制”的发展思路，即通过将电力牵引变电站建设成一个独立运行的系统，从而实现多个电厂同时发电、输电以及配电等多种功能；而且为了保证各电网之间可以互相协调配合，需要建立统一标准，这样才能够更加有效地解决电力牵引供电系统中存在的诸多问题。我国在2000年初就制定出台了《国家能源交通重点专项规划（2001～2010年）》，其中明确指出要大力推广和应用先进的电力牵引供电系统。经过几年来的实践证明，这项工作取得了很大的成效，特别是在高速公路、城市轨道交通、大型港口码头枢纽站、机场等重要的交通运输行业得到了广泛应用。

2 远动综合自动化一、二次设备

①远程通信系统。在远动站的通信中主要包括远程通信网络系统和远动终端设备两部分，其中远程通信网络系统是整个远动系统的核心，其作用就是为了保证远动终端设备能够与远方用户进行有效的沟通交流；另外一方面也要对远程通信网络系统进行完善优化以便更好地满足远动需求。②遥信接收机及其他相关配套技术。遥信器件作为远物联网技术应用最重要的组成部分之一，它不仅可以将远物体信息传送到远程监控中心，同时还可以实现远距离数据传输功能。目前国内外都有一些成熟的产品来满足用户的实际需要，如美国GE公司生产的SGW-2000系列产品就具有很好的远传能力，并且该产品已经成功进入了我国市场。在远动系统中，远动系统所使用的远传装置主要包括无线通信模块和有线传输方式两种，而远动系统中的远传信号则由无线传输方式完成传输工作。一般来说，当远动系统中的信号传输至地面时，会经过多个不同的路径到达各个接收点，这种情况之下如果采用传统的电缆传输模式，那么将会导致信号传输时间过长或者传输速度较慢，从而无法达到预期的传输效果。

3 高速接触网的设计理念

在进行高速铁路建设过程中，需要充分结合实际情况对接触网的设计理念加以完善和创新。首先要明确高速列车运行速度与运行距离之间存在着密切联系，并且这种联系是相互依存的关系，所以必须要保证两者之间具有良好匹配程度；其次，还要确保高速铁路线路上各设备之间可以形成有效连接状态，这样才能使得整个系统处于稳定运行状态；最后，为了能够进一步提高整体工作效率，还应该加大对各个环节的控制力度，同时也需要做好相应的安全防护措施，从而保障整个系统安全平稳地运行。另外，在具体建设过程中，需要注意以下几点：第一，在进行线路敷设时，需要将线路两侧的杆塔高度进行严格控制，以此来避免出现线路过长或是过短的现象出现；第二，为了能够确保线缆与导线之间不会发生相互干扰、交叉或者是缠绕等问题的产生，可以采用双绞线束来代替普通导线，这样一来不但能够提高其稳定性和可靠性，而且也可以减少不必要的成本投入；第三，要注重线缆的连接质量，只有这样才能够使得整个系统的功能得到充分发挥。

4 接触网零件制造技术

在我国高速铁路的建设中，对于接触网零部件的制造是非常重要的环节，对工艺、材料以及设备等都有较高要求。目前国内外已经有很多厂家开始研究高速列车用接触网零部件的制造工艺技术，并取得一定成效。目前来说，国内主要采用数控技术的应用效果最为显著，但是也存在着一定的弊端。第一点，由于数控机床的精度较低，所以其制造出来的产品与实际生产之间会产生较大误差；第二点，虽然数控系统可以实现自动控制、精准定位等功能，但是却无法保证所有部件的质量和性能都能够达到标准要求；第三点，如果要想将整个过程控制得当，那么就必须投入大量的资金且工作量比较大。所以相关部门需要积极引进先进的技术手段以及设备来提高自身的竞争力，但当前，接触网上零件的制造技术还不够完善，并没有形成一套完整的系统。

5 铁路电力牵引供电主要技术标准

5.1 “电牵设规”定位于保基本保底线

（1）“电牵设规”的制定要以安全为前提。在设计中应充分考虑到电气设备运行过程中可能出现的各种故障问题，并且这些故障会对人身安全造成严重威胁。因此，在编制和实施《电牵设规》时，应该将保护人身安全作为首要原则，确保其不会给人们的生命财产带来威胁。

（2）“电牵设规”的内容必须符合国家相关标准规定。根据国家电网公司发布的《电牵变电所技术规范》规定，变电所内所有设备均需要满足以下条件，包括额定工作电压不低于35 kV、额定工作电流不超过100 mA、额定负荷能力大于10%；每个变压器配备有两套独立的高压隔离开关柜，其中一套用于控制主变母线上的断路器，另一套用来控制辅助变主变；各类电缆敷设方式采用双绞或单绞法进行；变电所的设计容量一般按照500 kVA考虑，当实际变电所容量超出上述限值时可以适当增加。此外，为了保证变电所的正常稳定运行，“电牵设规”还要严格遵守下列规定：①在变电所选址时应充分考虑到周围环境及气象条件等因素，尽量选择远离居民区以及人口密集地区；②变电所应选在地形较平坦且无高大建筑物和构筑物的地方建设，并与相邻的其他变电所保持一定安全距离（如200 m以内等）；③变电所内应设置避雷器，其安装高度不得小于4 m；④变电所内部的电源系统应采取有效的防雷措施，并将雷电流导致室外；“电牵设规”中对于“电牵设规”的具体内容、适用范围以及相关要求都做了明确规定，同时也给出了一些参考标准。其中最为关键的是要做好以下几方面工作：第一，加强对架空线路的保护，尤其是高压配电室、低压配电室内的金属结构及其他电气设备，必须确保其不被雷击损坏，否则会造成重大经济损失。

5.2 “电牵设规”规定原则性与性能化

①技术指标的选择应符合国家和行业标准及相关规范要求。②对于电压等级不同时相运行的线路，在满足额定电压条件下应尽量采用单相供电系统；当系统发生故障时，可切换为三相供电方式或两相供电方式。③根据不同地区的气候环境、经济发展水平等因素综合确定各类设备的最大允许参数。④考虑到各种因素影响后的综合指标应具有一定的灵活性，并且要有较高的可靠程度。⑤由于我国地域辽阔，各地的自然环境差异较大，因此在设计过程中要充分考虑当地的实际情况。此外，还应对各项参数进行科学合理的选取，以保证所选项目的适用性。

5.3 “电牵设规”给企标留下发挥空间

为进一步规范和促进企业标准的实施与应用，《电牵设规》在第5章、第7章中分别规定了电牵设施设备选型原则及技术要求等内容。同时对于一些特殊情况下的电牵设施设备选型问题也作出了明确规定，如：①当电网发生故障或事故时，需要紧急抢修时，应当优先选择有备用电源保障能力的线路；②当电网出现停电后，应当选择有备用电源保证能力的线路进行抢修作业；③当电网发生大范围停电时，应当优先考虑有备用电源保证能力的线路进行抢修作业；④当电网发生大面积停电时，应当优先考虑有备用电源保证能力的线路进行抢修作业；⑤当电网发生大面积停电后，应当优先考虑有备用电源保证能力的线路进行抢修作业；⑥在变电所内设置主变和次级母线、开关站以及馈线等电气设备。变电所内主变压器容量一般为500 kVA以上或者10 kA以下，变电所内变电所出线端电压等级为110 kV/220 kV，并且每条变电所至少配置一台35 kV高压断路器作为保护接地装置。

5.4 适当提高混凝土基础强度等级

①在施工过程中，要严格按照设计图纸的要求来进行。如果发现地基基础出现不均匀沉降或者是倾斜等问题，应该及时采取有效措施加以解决和处理。对于一些比较松软或是软土路基来说，可以通过增加水泥剂量来提升其承载能力；②在进行软土地基处理过程中，需要根据实际地质条件以及工程地质情况来选择相应的材料与设备，并且还要保证所使用到的原材料质量符合要求。比如说，当遇到砂性较强的地区时，则必须采用石灰土来作为填筑材料，而当遇到粉砂层时就可以用碎石来进行填充。另外，为了能够有效地防止地基发生变形现象，也可以利用换填技术来实现。除此之外，还应注意以下几项工作：首先，要做好地基加固施工前准备工作，包括勘察场地、确定土基承载能力及地基类型、分析地基土层特性等，以便于制定科学合理的地基加固方案。然后，要合理设置地基加固范围，避免出现地基下沉现象，从而进一步提高地基整体稳定性。

5.5 合理优化接触线强度安全系数

在实际的工作过程中要充分地考虑到接触网的安全问题，要对接触线进行有效的优化和完善。首先，应该保证接触线具有较强的抗拉强度、弹性模量以及屈服应力等；其次，还需要加强绝缘性能，确保绝缘层不被破坏，同时也可以避免由于外界因素导致的电晕放电现象发生；最后还要注意防止因外部环境变化而引起的短路故障。除此之外，还要结合实际情况来确定合理的接触网结构参数，并且要综合考虑到各种因素影响下的接触线安全性能指标要求。比如，当外界环境温度过高时就会导致接触线温度升高，这会使得接触线上产生大量热量，从而导致接触间金属材料受到破坏，进而引发火灾爆炸事故。在实际工作中，一般都是根据线路等级、电压等级、电流大小及接触点数量来决定，因此，为了更好地保障接触线的稳定运行，必须严格按照相关标准规定来选择导体截面尺寸，通常情况下，接触线的最小导体截面距离为1～3倍导线直径，最大导体截面距离为4～8倍导线直径，如果采用的是单芯导线时则导体间距应不小于10 m；而对于多芯导线时，其导体间距可以达到15～20 m。

5.6 高压电缆设置护层电压限制器

①《架空输电线路设计规范》第3.3.2条“对于10 kv及以下的低压配电网，应采用带保护装置的绝缘子和金属封闭开关柜等设施”。②《电气化铁路技术管理规程》中规定了“在低压进线处应采取相应措施防止相间短路事故发生。当相邻两回路之间有一回路存在接地故障时，可将该回路作为保护区进行隔离”；《城市轨道交通供电系统规划设计标准》中规定了在地下室或半地下室内应采用双极型屏蔽层、单极型屏蔽层及全封闭式组合式屏蔽结构。鉴于此，建议在既有电力牵引供电工程项目中，除了考虑到现有设备条件下电缆外护层电压限制器能否正常工作以外，还应对其是否具备足够的安全防护能力提出要求，如对变压器及其二次侧的电缆实施单独的保护措施，并且要保证每个变压器都安装有相应的保护装置以及相应的操作规程。同时，为避免变压器出现过载情况而造成严重后果，可以通过增加保护间隔距离来实现。

6 结语

随着我国经济的快速发展和科学技术水平的不断提高，对于电力系统的安全稳定运行提出了更高要求.为了保证电力系统安全稳定地运行，需要在原有标准的基础上进行适当调整与完善，以适应新时期社会发展需求。目前，我国已经制定出台了一些相关的法律法规文件来保障电力企业正常运营及维护电力设施设备等方面工作顺利开展。但是由于各行业之间存在较大差异，因此针对这些问题也要根据具体情况采取不同措施加以解决。例如，在《中华人民共和国消防法》中明确规定了各级政府应当加强对公共建筑以及居民住宅区的防火监督检查力度，并将其作为重要的执法依据之一。此外，还应建立起相应的应急机制、事故处理制度等，确保企业能够及时有效地向上级部门反映情况，避免出现不必要的损失。