高铁建设工程牵引供电常见问题及应对

高铁建设工程牵引供电常见问题及应对

摘要：我国高铁技术位居世界前列，经过多年发展已形成产业化运营模式，

在“双循环”新发展格局下建立的统一大市场中，竞争优势相对较大。由于高铁

建设工程以大功率交2直2交牵引传动系统为主，运营过程中不排除牵引供电故

障问题。本文以此为出发点，概述了高铁建设工程牵引供电的基本原理，通过分

析牵引供电中的常见的牵引变压器问题与高压断路器事端，提出了几点较有针对

性的应对措施。

关键词：高铁建设工程；牵引供电；问题；应对

近年来，在新一轮工业化改革浪潮推动下，我国交通事业获得了快速发展。

其中，高铁建设工程在数量、规模、质量各方面，取得了优异成绩。实践经验表明，此类工程进入运营阶段后，既可以起到节能降耗的作用，也能够提质增效，

进一步推动交通行业的转型。因此，在当前高铁建设工程高质量建设、高水准运

营阶段，有必要增强对牵引供电问题的研讨等。下面先对高铁建设工程牵引供电

的原理做出简要概述。

1、高铁建设工程牵引供电原理概述

高铁属于电气化铁路，在高铁建设工程沿线配套设置有若干牵引变电站。由

于牵引电供电系统本身没有电能，因而在牵引供电时，需要电力系统双电源供电，然后经牵引变压器降压后借助牵引网向机车供电。从实践经验看，牵引变压器降

压一般以27.5kV为准，电力机车使用的单相工频交流电压为25kV,可以满足电力

机车在架空接触导线与钢轨之间的行驶需求。目前，此类工程中应用的牵引变压

器包括Scott平衡变压器接线方式、单相（三相）V-V接线方式、d11双绕组方

式等。需要指出的是，此类工程属于三相对称电力系统，电力牵引负荷特征集中

在波动性、不对称性、非线性等方面，因此电力系统中会产生负序电流与谐波电流。

2、高铁建设工程牵引供电常见问题分析

2.1牵引变压器问题分析

牵引变压器问题集中表现在油箱、绝缘套管、绕组等方面。以油箱为例，箱

体外容易发生渗油。当漏油后，会使箱体内部的油位不断下降，并在油位极限位

置以下时进行预警。取油进行化验，结果显示油色有变化且呈现为游离态碳。以

绝缘套管为例，不排除裂纹、放电问题。而且，在轻瓦斯动作时会有一些气体排出。由于此类气体具有可燃性特征，需要配套进行重瓦斯维护动作等。以绕组为例，普遍会出现大于正常值的情况，伴随有变压器超负荷运转等。根据现阶段的

经验看，牵引变压器问题表现形式较多，除以上现象外，还存在噪音大，内部音

响不正常的情况，可听见明显的火花放电声呼与不均衡噪声。从统计数据看，负

荷正常且存在油温反常时：（1）油温上升到95℃时，系统会进行预警；（2）油

污达到105℃时，会出现断路器跳闸。

2.2高压断路器事端分析

高压断路器事端包括三种情况：（1）断路器回绝合闸；（2）断路

器回绝分闸；（3）断路器误分闸。在第一种情况下，如果存在直流电压过低与

合闸回路组件接触不良及合闸电压不合格，会导致电气回路问题。如果开关本体、合闸接触器、大轴、销子方面，存在卡滞、窜动、掉落现象，会导致机械问题。

在第二种情况下，电气回路问题与断路器回绝合闸原因相同，但是在机械问题方

面不排除分闸后未复归合闸位置的情况。要求先通过手动方式让断路器分闸，再

根据因果关系逻辑查明相关原因及故障位置。在第三种情况下，如果存在继电维

护误动作时，一般表现有整定值错误，维护错接线的现象。如果维护不动作时，

不排除电压动摇的现象。通常而言，需对相关事端的表象进行搜集并开展归纳分析。对于直流体系两点或多点接地方面的二次回路问题、错接线问题，通常可以

通过对二次线接错线表象的查明进行确认。

3、高铁建设工程牵引供电问题的应对措施

3.1结合工程建设产业链条，增强系统运维管理

建议在现代高铁建设工程中，根据项目立项→决策→设计→采购→施工→运

营→运维管理等为主的产业链条，增强针对牵引供电系统的运维管理。

例如，在牵引变压器方面，首先需要做好牵引变电站本身的环境影响因素控制，规避日晒雨淋、雷击等情况。其次，应针对牵引变压器开展跟踪式的检测维护，并针对油箱、绝缘套管、绕组、铁心、调压开关等方面存在的问题，列举检

查要素、检测指标，确保对此类问题的提前预测与防护，规避因此类要素发生问

题导致牵引变压器故障，最终导致整个牵引变压器的供电方式选择及降压功能的

正常应用等。再如，在高压断路器事端方面，运维管理人员应明确划分出上述三

类事端，然后，按照“问题—表现形式—判别根据”，制定完善的运维管理方案，并通过日常检查、定期检修、故障诊断及处理等加以解决。

3.2深入分析牵引供电问题，制定有效解决措施

从表面上看，牵引变压器与断路器的问题主要来自器件故障。深入一步分析

发现，影响牵引供电质量的根本原因仍然是负序电流与谐波电流，建议在增强系

统运维管理条件下制定一些针对负序电流与谐波电流的解决措施。

例如，高铁建设工程牵引供电系统的基本原理十分明确，三相对称电力系统

不能排除负序电流与谐波电流的存在。在这种情况下，负序电流会产生极大的无

功功率并对供电系统造成危害，进而降低变压器输出功率，弱化其工作效率。谐

波电流会产生无功功率，影响电力设备，造成电力网表面串联，以及危害继电保

护工作装置。在负序电流处理方面，应认识到该电流产生的普遍性，明确其根本

原因是三相电不平衡，从而根据电源线路容量与其关系，通过加大其容量减少负

序电流的发生率。在谐波电处理方面：（1）应从电车性能出发抵制谐波；（2）

及时处理设备故障并更换相关设备；（3）加装静止无功补偿装置降低无功功率等。

结束语

总之，高铁建设工程与民众的日常出行密切关联，牵引供电系统出

现问题后，不仅会影响其安全运营，也会间接导致民众幸福感的下降，因此在新

时期此类工程高质量建设、高水准运营过程中，应加强牵引供电常见问题的分析

与处理。结合上述分析可以看出，牵引供电常见问题集中在变压器与高压断路器