铁路电力供电系统关键技术研究

图1 供电组成
供电原则
针对高速铁路电力供电系统，在确定供电原理时，应从三个方面进行研究和分析：一方面，供电系统应严格遵守客运线路安全可靠供电的概念要求；另一方面，我们将从免维护、小修和实行休班原则等方面，主动改进和完善现有铁路供电系统，确保铁路供电系统稳定可靠运行。

同时，从可靠、安全、可靠的理念出发，结合各用电装置的实际需要，对不同等级的供配电系统进行比较和分析。

除非是由于不可抗拒的原因或人为的破坏，否则，铁路供电系统的可靠性必须满足24h运行的要求，包括天窗的维护时间。

此外，必须严格遵守铁路供电标准模块化、标准化的原则，尽可能地降低维护和维护费用。

供电特点
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研究与探索Research and Exploration ·工程技术与创新
中国设备工程 2023.01 (下)
的是架空线路。

这是由于架空线路的电缆数量比较少，容量也比较小，因此，在安全和可靠性上有很大的优势。

最主要的是，这种线路模式可以在10kV 电力系统中不采用中线点接地。

但有一点要注意，当高速铁路线路发生单相接地时，这种接线方式将会造成很大的电压，从而危及铁路供电的正常运营。

为此，提出了采用中性点接地的方法来提高高速铁路供电的整体可靠性。

2.4 电力贯通线电缆金属护层接地方式
针对电力穿线型电缆的金属护层接地方式，其接地形式可分为单点接地、中心单点直接接地和双端直接接地3种方法。

根据目前的实际应用，国内大部分的高速铁路线路都是采用一端单地接地。

造成这种情况的主要原因在于，由于高速铁路的输电线路通常都是4km 以下的，采用集中的单点接地会增大线路的运行风险。

而采用直接接地的方法，既能保证电缆技术的保护，又能降低线路的运行风险。

另外，这种模式降低了运营成本和成本，有利于提高高速铁路运输的经济效益。

2.5 电力远动控制系统分析
铁路远程控制在一定程度上保证了铁路供电系统的有效运行。

这是由于电力远动系统结合了计算机网络和通信技术，根据铁路供电的实际情况，对10kV 配电所和贯通的电力线路进行了全程自动化监控与管理。

它与传统的控制方式相比，能够实现对高压、低压、电流等各种参数的监测和管理，并能实现无人值班和对目标的遥控。

在电力系统运行中，当存在质量问题时，通过线路故障检测和遥控功能，实现对故障的自动判定和截断。

另外，本系统中的调度中心还可以实现与调度人员进行人机互动的功能，从而降低了以前手工作业中出现的错误。

2.6 对于高速铁路牵引变电所中的关键设备分析
高速铁路牵引变电所的关键设备很多，而牵引变压器是其中最重要的一种，目前，国内的高速列车主要采用的是中点拔线和V/x 接线。

（1）分析了单个V/x 接线牵引变压器的使用模式。

单个V/x 接线牵引变压器由两个单相三绕组组成，都是由左右AT 牵引网供电，二次侧绕组的中性电被拉出并接地，使得两个线圈的电压都在±27.5kV 以下，然后，再与F 母线或者T 母线相连，从而形成AT 电源，从而省去了牵引变电站的输出端AT。

采用单个V/x 接线牵引变压器，其优点是容量大、使用简便、接地方式简单，因此，这种牵引变压器在国内的高速铁路施工中得到了广泛的应用。

（2）对中点拔出型牵引变压器的使用模式进行了分析。

中点拔出式斯科特接线牵引变压器次级端与单个V/x 接线牵引变压器在使用上表现出相似之处，均能将二次侧的中性点拉出并达到接地，F 母线及T 母线则能为其提供±27.5kV 的电压。

其中，220kV 中点拔出型斯科特牵引变压器是杭甬客专上虞北牵引变电站首次应用于世界各地。

中点拔出型Scott 型牵引变压器是一种非常常见的平衡型变压器，它可以有效地减少牵引电源对外部电网造成的不
均衡现象，从而有效地解决了这个问题。

2.7 对于全并联AT 供电系统的分析
全并联AT 供电系统在高速铁路中得到了广泛的应用，而全并联AT 网络是在AT 网络的基础上，通过AT 连线完成的，上下两条都有一台自耦变压器，也就是说，所有AT 所处的中正馈线和所有AT 所处的导线都与轨道并联，并且还应该位于变电站的出口处，使得上、下两条馈线都是相同的。

由于电网与主馈线的电力表现出某种对称性，因此，在下行、上行两条线路之间的电流分布情况也是十分类似的，因此，全并联AT 供电系统的供电性能比单AT 供电系统以及复线AT 供电系统来说，大大地提高了牵引网的传输线路长度，也相应地减少了线路中的牵引变电站的实际数量，所以，全并联AT 供电系统的实际数量，所以，全并联AT 供电系统的应用得到了有关人士的重视，将其大范围地应用到我国的高速铁路建设中。

3 铁路电力供电系统可靠性提升要点分析
针对铁路供电系统运行中存在的诸多问题,有关部门必须在以往的规划设计方案中遵循铁路供电系统可靠性运行标准,从多个角度对其进行准确识别与科学预防。

同时，积极主动地根据铁路电力供电系统的最新技术发展趋势，提高其运行可靠性。

一方面，在高速铁路供电系统中，必须严格按照国家规定的要求，配置相应的设备。

同时，为了防止线路运行中存在的隐患，应结合高速铁路的实际情况，选用适当的供电设备来保证其安全使用。

在选用有关的电源装置时，员工必须始终把设备的品质作为挑选的准则。

积极地结合有关规范的内容，合理地配置和使用辅助设施。

应指出，选用的电力系统及其相关设备应具备良好的抗干扰性，以防止由于环境因素和操作条件的影响而发生故障。

另外，在高速铁路供电设备的运营和维修工作中，必须充分认识自己在工作中的作用。

对高速铁路、供电系统的运行进行全面的监控，避免发生安全事故。

在此过程中，有关部门在对铁路供电系统进行维修时，应当根据铁路供电系统的运行数据，对目前的铁路供电系统的运行状况进行动态的掌握。

一旦出现故障，应立即进行处理。

4 结语
综上所述，随着社会的发展，人们对快捷的需求与日俱增。

这一形势为我国高速铁路建设带来了新的机遇，包括受电弓、外部馈线和车网等关键技术，以充分利用和及时完善牵引供电的核心技术，建立有效的管理体制和机制进行规范，设备管理的规范化和自动化将大大提高铁路设备运行的质量和安全水平，这就是我国高速铁路发展的重要保障。

参考文献：
[1]廖宇.高速铁路电力供电系统的研究[J]. 西南民族大学学报：自然科学版, 2008, 34(3):5.
[2]赵彦灵.电气化铁路同相供电装置关键技术研究[D].西南交通大学,2012.。