铁路10kV全电缆贯通线无功补偿策略评估

铁路10kV全电缆贯通线无功补偿策略评估
摘要：随着我国整体经济建设的蓬勃发展，电气化高速铁路逐渐成为推动社会
前进的主要力量，电力系统与高速铁路之间的联系也愈加紧密。

但是，由于高速
铁路运行速度的不断提升，如果发生事故将会造成无法估计的后果，因此针对铁
路供电系统性能进行研究也显得十分重要。

基于此背景，本文针对铁路10kV全
电贯通线无功补偿策略评估问题进行研究，首先介绍了全电贯通线的运行方式，
其次针对电力线路的无功补偿策略进行评测，最后指出不同负载情况下的补偿形式，希望对相关研究人员提供一定的参考与借鉴。

关键词：高速铁路；10kV；全电贯通线；无功补偿
前言：我国铁路供电系统在发展初期主要采用贯通线连接方式，同时应用架
空线路模式，这样会在一定程度上制约铁路供电系统的效率的稳定性，同时还会
加剧自然灾害对铁路供电线路的威胁。

在这种供电方式无法满足铁路发展需求的
背景下，电缆在铁路全电贯通线中的应用比例逐渐提升，电缆电路不仅能够有效
街上地面空间，还能够对自然灾害问题进行一定的抵御。

当先10kV全电缆贯通
线已经成为我国高速铁路的主要供电模式。

但是，由于电缆线在工作过程中会产
生极大的对地电流，会对整体运行功率造成影响，因此需要使用无功补偿模式对
供电系统进行调试，并且采用仿真计算的方式对线路情况进行预估，这样才能对
铁路供电设备与线路进行最为准确的校验，也能够使供电线路的无功补偿参数更
加明确。

一、10kV全电贯通线运行方式
铁路供电系统在运行过程中可以根据不同职能划分为两类：其一为采用非牵
引符合供电系统，也就是针对铁路车站以及铁路沿线区域进行供电；其二为牵引
供电系统，针对铁路机车提供牵引动力电源。

通常情况下会在铁路沿线中设置配
电所与电力变电所，并且保证相邻变电所的距离为40km至60km之间，这样不
仅能够合理控制供电成本，还能够保证铁路机车的供电效率。

此外，10kV全电缆
贯通线负责变电所之间的电力传输工作，共分为综合贯通线与一级贯通线两条，
综合贯通线可以为一级贯通线提供备用功能，因此还要在铁路沿线中加置专用的
调压器，进而对贯通线的供电质量作出保证[1]。

我国当前的高速铁路普遍采用两条贯通线的供电模式，此类供电方式虽然在
供电效果上由于架空线路的方式，但是由于电缆贯通线在运行过程中会产生极高
的电容值，这样也会对供电系统的稳定运行造成一定的影响，因此如何针对全电
贯通线的无功补偿模式进行调控，也成为保证铁路机车供电系统稳定性的关键问
题[2]。

二、10kV全电贯通线无功补偿容量评估
针对空载情况下的供电线路进行测试，并且对左一级右综合、右一级左综合、同时供电三种方式下的无功补偿容量进行评估，分别在供电线路的关键位置中投
入77kvar与115kvar的无功补偿装置，并且对线路调压后的功率因素进行分析，
具体如下表1所示。

表1 10kV全电贯通线无功补偿相关指标参数
（一）左一级右综合供电方式
根据上表中的数据能够看出，当一级贯通线末端电压值由10.37kV下降至
10.178kV时，全电贯通线的电容电流也会下降至6.784A，这样能够有效阻止线路
末端电压，同时可以提升无功补偿装置的运行效率。

当投入77kvar无功补偿后，
一级贯通线末端电压会由10.37kV下降至10.239kV，可以有效改善线路末端的无
功补偿效果，功率因素会随着无功补偿投入后逐渐趋于稳定，并且取得显著的调
试效果。

（二）左综合右一级供电方式
根据上表能够看出，当在供电线路中投入115kvar无功补偿时，一级贯通线
末端的电压值会由10.86kv下降至10.218kV，电缆线路中的电流值也会由29.48A
降低至7.74A，这说明115kvar无功补偿可以改善线路末端的抬压情况，同时能够对相应的功率因素起到一定的影响效果。

当在供电线路中投入77kvar无功补偿时，一级贯通线末端的电压值会由10.86kv下降至10.424kV，电缆线路中的电流值也
会由29.48A降低至14.707A，这说明77kvar无功补偿虽然也会对线路末端电压情
况起到抑制效果，但是却没有115kvar无功补偿时明显。

（三）同时供电方式
最后采用一级贯通线与综合贯通线同时运行的方式，并且在供电线路中的关
键位置同时投入77kvar与115kvar无功补偿，这样能够根据线路末端电压、线路
电流以及功率因数等数值进一步判断无功补偿的调试效果。

根据实际结果能够得知，左侧综合贯通线的末端电压由11.3kV下降至10.482kV，线路电流值由
17.67A下降至9.653A，右侧综合贯通线的末端电压由11.35kV下降至10.506kV，
线路电流值由33.59A下降至10.547A，这样能够看出115kvar无功补偿方式的应
用效果要优于77kvar无功补偿方式，不仅能够保证线路末端的电压值，还能够维
持良好的功率因数。

三、不同负载情况下的无功补偿
当10kV全电贯通线采取空载运行模式时，由于电缆自身电容量也会随之改变，因此为保证相对电压值处于可控范围内，需要对线路进行无功补偿，根据实际调
试结果能够得知，不同负载情况下的功率因素存在极大的差异，随着负载值的逐
步增加，线路功率因数会随之下降，因此可以采用固定补偿与动态补偿相结合的
方式，进而满足供电线路的运行需求[3]。

同时，在针对线路进行无功补偿调试过
程中还需要保证原有的固定补偿数值，特别是当两条贯通线同时运行时应该将线
路末端的电压值降低到9.46kV以下，以此来满足供电线路末端的运行需求。

由于固定补偿方式对线路末端会起到一定的抑制效果，因此要分别针对轻载时与空载
时的线路电压值进行评测，这样才能更加明确供电线路的无功补偿系数。

具体方
案如下：当贡献线路为空载状态时，可以将动态补偿调整至130kvar至250kvar
之间，例如当固定补偿为115kvar时，随着补偿值的逐渐提升，功率因素会随着
整体负荷而增加，这样不仅可以保证线路中的最低电压值，还能够维持线路末端
的最低电压[4]。

结论：综上所述，针对高速铁路供电系统进行研究时，不仅要提升整体供电
质量，还要严格控制供电稳定性与安全性，这样才能为乘坐人员的生命安全提供
稳定保障。

本文针对铁路10kV全电贯通线无功补偿策略评估问题进行研究，首
先介绍了全电贯通线的运行方式，其次针对电力线路的无功补偿策略进行评测，
最后指出不同负载情况下的补偿形式，通过分析动态补偿与固定补偿之间的比例
关系而确定二者的投切方案，这样能够更好的满足铁路供电系统的运行需求。

参考文献：
[1]朱二中.高速铁路10kV全电缆电力贯通线故障诊断与探测[J].科技创新与应用，2016（26）：162-163.
[2]李凯，王果.玉柳全电缆电力贯通线无功补偿配置及优化分析[J].铁道科学与工程学报，2018，15（9）：78-78.
[3]何佼.高速铁路区间电力电缆贯通线敷设中的常见问题及应对措施[J].中国高新科技，2019（14）：66-67.
[4]龙田广.浅谈10kV配电线路的无功补偿[J].中国高新技术企业，2016（24）：148-149.。