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中国电业【2020年第7期】

  • ID:271850
  • 浏览:3543
  • 学科:产业经济
  • 更新时间:2020-07-17 15:16:34
  • 期刊: 中国电业
内容简介
《中国电业》杂志创办于1950年,是全国电力行业创办时间最早、覆盖面最广、影响最大的杂志。杂志以多种形式准确、及时、深刻地反映电力工业的改革和发展,以深度调查和理论探讨形成独到风格,在国际国内及电力行业内外都有较大影响,在电力媒体中长期处于领军位置。

地铁和电气化铁路的牵引供电系统比较分析

2020-07-17 15:18:23 产业经济 肖文超
资料简介

摘要: 我国经济与科技快速发背景下地铁网络规模不断扩大,社会整体运行效率逐步提高。牵引供电的发展与成熟广泛应用使得地铁与电气化铁路发展极为迅速。同时,这个过程中人们也越来越关注牵引系统的稳定性与安全性,因为一旦出现故障就可能造成生命或财产损失。为了提高牵引供电系统稳定性,笔者对比了地铁与电气化铁路的牵引供电系统,具体进行如下论述,以期为该系统的应用起到借鉴作用。

地铁和电气化铁路的牵引供电系统比较分析

肖文超

天津凯发电气股份有限公司 天津 300392

摘要:我国经济与科技快速发背景下地铁网络规模不断扩大,社会整体运行效率逐步提高。牵引供电的发展与成熟广泛应用使得地铁与电气化铁路发展极为迅速。同时,这个过程中人们也越来越关注牵引系统的稳定性与安全性,因为一旦出现故障就可能造成生命或财产损失。为了提高牵引供电系统稳定性,笔者对比了地铁与电气化铁路的牵引供电系统,具体进行如下论述,以期为该系统的应用起到借鉴作用。

关键词:地铁;电气化铁路;牵引供电系统;分析

目前我国电力牵引系统技术的发展逐步走在世界的前端,就牵引供电系统结构分析,其具有较高的精度、且结构复杂,这就需要在具体的工作中保证其安全性,给其提供稳定且合格的电力,为地铁与电气化铁路安全运行奠定基础[1]。但是要注意,地铁与电气铁路在运行过程中需要制定一定的应急预案,全面提高地铁与电气化铁路牵引供电系统可靠性。

  1. 地铁牵引供电系统配电常用方式

1.1集中供电

城市地铁供电系统主要以集中供电为主,也是比较常用的一种供电方式,即通过城市电网接入电源,并依据城市轨道长短以及用电容量长短建立专门变电站。35kV中压网络通过纵向方式将上下级的变电所、降压变电所等连接起来就构成了电网主体,下级各变电所通过横向联通的方式形成了轨道交通内部供电网络,这种集中供电的方法对城轨公司而言有利于其进行集中管理,且出现任何供电问题都可以一次性集中进行解决。此外,每个牵引变电所之间都是以10kV与35kV环网电缆供电为主,最大限度提高了电力系统的可靠性[2]

1.2分散供电

分散供电方式接入方式遵循城轨供电原则,通过城市电网引入多路电源,且通过区域变电所进行降压供电,且供电所主要应用的是19kV电压,因此在地铁供电过程中采取分散供电方法可以有效保障降压变电所与牵引变电所可以得到双路电源,有利于提高供电稳定性。

  1. 电气化铁路供电系统分析

2.1铁路牵引供电系统构成

铁路牵引供电系统是一种对供电功率要求很高的系统,若没有达不到一定功率,则很难维持其快速运行,这就需要依赖外部专门供电装置,以此达到提供列车电能的作用。牵引供电系统主要通过电气化铁路接入电力系统输电网络中。经变电降压转换后给电力机车提供动力的一种电力供给网络。由于铁路牵引过程中功率较大,因此其与其他的电气化铁路系统相比产生负序电流的问题更加明显[3]。因此,为了解决该问题,目前铁路牵引变电所在设计容量时也越来越大,主要是为了可以达到扩大负序电流承载能力的作用。但该方式需要投入较大的资金,且并不能完全解决负序电流对电力系统产生的负面影响,这就需要其探索新的解决方法解决供电系统存在的负序电流。

2.2铁路牵引供电系统供电常见供电方法

2.2.1直接供电

直接供电也被人们称为单边供电,供电原理指的是应用电力化铁路产生单项交流符合且可以在周围接触网上发生的交变磁场,最终形成了电磁波,一定程度上会干扰周边的通信设备等,甚至对铁路周边正常生活产生影响。当前阶段我国主要应用同轴电缆,接触网很少对电磁产生干扰,且不惜要采取防护措施,很少对周边产生影响,可忽略不计。但当前时代背景下电磁干扰问题也发生诸多挑战。部分通过在接触网与接触悬挂相同高度的位置接上附加导线的方法消除电磁感染,电力被牵引时附加导线也会产生接触网大小相同、方向相反的电流,以此达到相互抵消作用[4]

2.2.2自耦变压器供电

自耦变压器借助55kV输出电压,在自耦变压器耦合中各接触网传输电力,并于变电所的某一端接入,之后通过点端口将正馈线接入,一般来说这种正馈线主要架设与空旷无人区,确保接触悬挂线与其高度抑制,之后连接抽头与钢轨。正馈线在其中所起的作用与BT供电方式在的NF线基本一致,可达到防干扰的作用,但前者具有的抗干扰功能更佳。此外,还应该在正馈线的下方架设一条保护线,以此避免接触网绝缘破损时保护跳闸,且还可以达到预防干扰或者是避雷作用。

2.2.3直供加回流

直供加回流供电方法工作原理是供电带回流线的直接供电,该供电方式连接了钢轨,且还具有一定的预防干扰的作用,且不需要附加吸流变压器就可以有效改善网压,最大限度简化了网络结构,为供电系统提供稳定、安全的运行环境。

  1. 地铁和电气化铁路的牵引供电系统保护原理分析

3.1地铁运行牵引供电系统保护原理

就地铁供电系统分析,其包含了直流牵引系统与交流中压系统两个方面,目前我国已经形成专门的规程与行业规范保护交流中压系统,是目前科研人员做出可行、可靠方案的重要保证。直流牵引供电系统保护最突出的特点就是系统具有“多源性”与消除多发区。在保护过程中最基本的就是在发生短路故障时要立即将电源切断,避免引发其他事故[5-6]。故障多发区的消除是优化资源配置的体现,因此要想达到提高系统稳定性的作用就要严格按照相关规定进行,以此排查故障,及时更换高发问题的设置与系统,定期检查与保养。除了上述提到的措施之外还可通过提高地铁牵引供电可靠性的方式实现。首先,强化对牵引供电系统的管理,加大力度培训设备操作工,通过定期考核的方式提高工作人员综合能力。其次,以不定期或定期的方式进行演习,提高从事检验工作人员对故障设备的应急处理能力,让其可以在最短的时间内处理紧急问题,最大程度降低故障带来的危害。最后,应用分点式电路供电方法,在电路发生故障时要避免电路受到影响,否则就会出现交通堵塞甚至瘫痪。

3.2电气化铁路牵引供电系统保护原理

电气化铁路牵引系统主要受到牵引负荷的影响,这一定程度上也会对变压器温度产生影响。实际上,铁路牵引系统中变压器温度升高以及容量负荷都会直接影响电气化铁路牵引供电系统的使用寿命[7]。若牵引的负荷增加,则很容易使得增加牵引变压器的温度,进而对变压器的使用寿命产生影响。这就需要工作人员在工作中结合具体的运输要求采取不同的优化方法,这不仅可以达到节省电力费用开支的作用,而且又能让牵引变压器的寿命损耗降低,可以说是最大程度地提高了经济效益。

4 结束语

近年来我国城市交通压力越来越大,各个地区正如火如荼的建设铁路与地铁,且我国很多城市的铁路与地铁建设已经逐渐步入正轨。电力供应无论是对地铁还是对电气化铁路来说最主要的动力就是电力供应,且牵引供电系统的安全与稳定一定程度上直接影响了地铁的运行质量,一旦出现电力供应等问题都可能威胁乘客的生命与财产安全,这就需要工作人员积极应用新的建设方案以及最新的技术确保牵引供电系统的安全可靠,提高牵引变压器的使用寿命与过载能力,使其快速适应当今快节奏的生活。

参考文献:

[1]于洋. 地铁和电气化铁路的牵引供电系统比较研究[J]. 科学与信息化, 2019, 000(002):147,150.

[2]韩冬晓. 地铁和电气化铁路的牵引供电系统比较研究[J]. 科技创新与应用, 2018.

[3]许立国, 张冰. 铁道牵引供电系统存在的问题及其应对措施[J]. 黑龙江科技信息, 2011(7):19-19.

[4]郭栋. 地铁和电气化铁路的牵引供电系统比较研究[J]. 数码设计, 2017, .6(11):71.

[5]徐芝华. 探讨地铁和电气化铁路的牵引供电系统对比[J]. 建材与装饰, 2014, 000(013):185-186.

[6]丁二鹏. 地铁与电气化铁路的牵引供电系统比较研究[J]. 电力系统装备, 2018(6):225-226.

[7]阳建林, 高强, 张少强. 地铁牵引供电系统的接地分析[J]. 电气化铁道, 2012(02):48-50.