铁路牵引供电的设计优化

铁路牵引供电的设计优化
摘要：目前，大型铁路枢纽的设计多以客货分离布局为主。

货运站和客运站
分别设在枢纽内。

引入多轨线路时，一般采用共站分场的方式运行，车站、联络线、机务段、子弹站等也纳入各类技术设备。

如果发生电源故障，将严重阻碍运
输过程的正常运行。

因此，在大型枢纽中，应保证牵引供电系统的安全稳定。

研
究和改进集线器供电布局具有十分重要的意义。

关键词：铁路牵引；供电；设计
一、方案设计考虑因素
1.牵引供电能力及牵引供电设施分布
牵引供电系统应保证供电系统的稳定性、独立性和全面性。

在综合考虑牵引
供电设备布置和性能的基础上，确定了牵引供电方案的重要影响因素：（1）根
据枢纽总体规划方案，规划牵引供电设施的总体布局；（2）选择合适的牵引供
电方式；（3）枢纽内部和邻近路线的牵引供电设施间应着重考量其供电功能相
容性、互相支援与相位匹配等；（4）运输系统不同，其供电方式也有所区别；（5）动车所、机务段等应配备单独电源，有益于后续运行检修；（6）跨越区域
供电时，应考虑其和邻近牵引变电所的故障波及区域和互相支援功能等。

2.牵引供电设施选址
牵引供电设施的选址应结合城市布局、地理环境、馈线路径、外部供电线路、运行维护等，综合考虑各方面因素后进行选址。

3.供电分区划分
枢纽内应按规定设置供电区，特别是客货系统必须分开供电。

对通速、高速、城际线段应尽量建设独立性强的供电系统。

根据独立性标准，供电系统可在各供
电群、馈线、牵引变电站之间设置供电区，保证供电灵活稳定，便于后续运行维护。

二、牵引供电系统概况
1.牵引供电系统构成
塞尔维亚电气化铁路选用单相、交流、工频（50Hz）牵引供电系统，可从公共电网处直接用电，不用单独配置变频或发电设施，所以，牵引供电系统的构造与我国大体上保持一致，不同之处就是在电力机车之外，还应考虑某些轨道旁固定设施（道岔融雪、车辆预冷预热设备等）的取电要求。

2.外部电源的供电方式
外部电源的供电方式主要是指电力系统与牵引变电所的连接方式，由电力系统的布置和牵引负荷的功率水平决定。

塞尔维亚通常选用的输电电压级别为
400kV、220kV、120kV等，其中400kV和220kV输电网被视为重要网络，一般被用来在国际间进行传输，电气化铁路往往选用120kV来当作外部电源输入电压。

3.牵引网的供电方式
牵引网的供电方式取决于牵引网专用输电的经济性能和施工技术要求。

根据其设施类型的不同，可分为1×25kV和2×25kV供电方式。

其中电源线通常只为单线电气化铁路配置，一般是车站固定用电设施供应第2路电源，旨在提升供电的稳定性。

塞尔维亚铁路2×25kV供电系统分别选用了两大类型：120kV/50kV与120kV/25kV牵引变压器。

在传输功率保持一致的情况下，2倍的供电电压会损伤1/4的系统，所以2×25kV供电方法容许邻近的牵引变电所保持更远的距离。

匈塞铁路塞尔维亚段目前选用单线电气化铁路，沿线牵引供电设备布局具备唯一性的特征，所以完善后仍选用1×25kV牵引网供电方式，在运输总量增大后，以增设加强线的方式来满足用电要求。

三、牵引供电系统的技术特点
1.牵引变压器运行方式
与国内牵引变压器一主一辅的运行方式不同，塞尔维亚铁路牵引变电所配置的两台牵引变压器在正常运行状态下分别为左右两侧的供电臂。

2.馈线断路器配置原则
有别于我国各条馈线独立配备1台断路器的方式，匈塞铁路牵引变电所内馈线断路器选用“1带2”的运营模式。

在牵引变电所里，单线铁路的接触网络和电源线路一起使用1台断路器；而双线铁路的上、下行接触网一起使用1台断路器。

3.双线接触网并联方式
有别于我国将分区所、AT所以及下行接触网进行并联的方式，塞尔维亚电气化铁路在邻近的牵引变电所之间通常未能配置分区所，往往在每一车站加设开关场，以达到车站分束供电和上、下行接触网并联。

综上所述，塞尔维亚电气化铁路牵引变压器已达到两端备用电源，稳定性较好;悬链线系统注重供电区域的划分，具有更好的灵活性；但鉴于其系统多部位的断路器为隔离开关所取代，导致其应对故障的速度和精准度有所不足。

总体而言，塞尔维亚铁路牵引供电系统与我国铁路传统模式有所差异，为我国设计、建设牵引供电系统提供了更丰富的实际经验。

四、铁路枢纽供电设计的思考
1.“由里向外”供电优化建议
1.1设计现状
目前，铁路枢纽牵引供电系统一般选用“由里向外”供电方式，在综合考虑枢纽内部大型车场正线总量多、动车所或机务段应单独配置电路等特征，在负荷中心（枢纽大型车站）建设了1处牵引变电所，可同时为多条线路进行供电，并满足机务段和动车检修站等特别设备的用电需求。

1.2存在问题
铁路枢纽构成“由里向外”供电模式一定会造成中心牵引变电所去负担呈辐
射状的、范围更广的供电责任。

牵引变电所配置牵引变压器和高压引进线路都选
用100%固定备用，具有较高的稳定性和可靠性，但27.5kV开关柜全部以单母线
来设置，会出现停电波及区域广、跨区支援能力差以及影响设施检修等现象。

1.3优化建议
当枢纽设计成“由里向外”供电布局时，可考虑在正常运行状态下把牵引变
电所内1组牵引变压器分开运作，在紧急状态下互相备用，并去除备用牵引变压
器组的完善措施。

2个牵引变压器可分开，以单独的电源线连接在地方变电站上，并选用换相接线方法来减小其对电力体系的负面作用，旨在确保外部电源的稳定性。

2.“由外向里”供电优化建议
2.1设计现状
当枢纽“由里向外”供电布局大致建成，且引进了新修线路时，为了避免变
电所的供电区域增大，可能会改用“由外向里”的供电布局，即在枢纽外部重新
修建牵引变电所，再为接轨车站供电，在新建的变电所即可达到跨区供电与末端
并联。

2.2存在问题
最新的线路选用“由外向里”的供电方式后，分区所附近区域会配置相应的
牵引变电所，两座变电所的供电臂之间的距离较短，且不用末端并联来提升供电
功能，造成分区所只能发挥50%的能力，降低利用效率。

同时因为枢纽总方案设
计不稳定，如果后续有新的线路从中间站接轨，在“由外向里”供电方式的基础下，难以符合车站各个正线的供电要求。

2.3优化建议
枢纽线选择“由外向内”供电方式时，可在枢纽轨道连接站外设置一定的电
力支路，中间站可配置二进二出开闭站。

开闭所用电主要来源于中间站上、下行
接触网，将两道馈线牵引出来供电给引出枢纽侧区间接触网，电分相处配置联络
开关，便于后续有需要时可跨区供电。

优化方案将新修的分区所改为开闭所，即
可充分发挥分区所的运行功能，也能够加强供电方式的灵活度。

四结束语
由此可知：（1）在轮毂设计中选择“由内而外”供电布局时，可在新维修
的中央牵引变电所内配置两台单相接线牵引变压器，正常情况下可单独运行，紧
急情况下可相互储备，提高轮毂供电的稳定性；（2）当轮毂线路选择“由外向内”供电方式时，在向其他线路供电时，轮毂中心站可新开、新闭，端部可并联，从而增强了供电过程的灵活性；（3）动车所（存车场）经由牵引变电所经过两
个断路器再通过多个隔离开关以达到分束供电的目的，在节省投资成本的同时，
又可提升供电灵活度。

参考文献：
[1]黄玲珍.市域铁路牵引供电系统设计关键问题探讨[J].城市轨道交通研
究,2022(6):124-127.
[2]龚雪梅.既有红柠铁路牵引供电系统能力提升改造设计注意事项和应用[J].电气开关,2021(1):82-84.。