淺談電氣化鐵道牽引供電方式的應(yīng)用

　　摘要：近年來電氣化鐵道發(fā)展迅速，在國(guó)內(nèi)已經(jīng)普遍采用。本文首先對(duì)電氣化鐵道牽引供電技術(shù)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了概述，然后分析比較了幾種常見的牽引供電方式在實(shí)際運(yùn)行中的優(yōu)缺點(diǎn)，最后總結(jié)出各種牽引供電方式的適用范圍。

　　關(guān)鍵詞：電氣化；鐵道牽引；供電方式；應(yīng)用

　　1前言

　　作為現(xiàn)代化社會(huì)中一種常見交通運(yùn)輸工具，電氣化鐵道巧妙地將電能轉(zhuǎn)化為牽引力，從而實(shí)現(xiàn)“清潔運(yùn)輸”，但就電氣化鐵路自身牽引供電系統(tǒng)而言，是無法形成能量流轉(zhuǎn)的，只起到傳輸作用。在這種情況下，便突出了系統(tǒng)中變壓器的作用。在電力牽引供電系統(tǒng)中，牽引變壓器不但能夠提供充足的電能，還能對(duì)輸送的電能實(shí)現(xiàn)變壓，確保電能順利轉(zhuǎn)化，在整個(gè)電力系統(tǒng)缺少電能時(shí)進(jìn)行電能補(bǔ)償。

　　2電氣化鐵道的發(fā)展歷程和原理

　　2.1電氣化鐵道的發(fā)展歷程

　　由于發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)在19世紀(jì)80年代相繼被研發(fā)出來，世界上越來越多的國(guó)家在城市內(nèi)的交通運(yùn)輸上運(yùn)用其電力牽引技術(shù)，其中較低電壓的直流電氣化鐵道是運(yùn)用最為廣泛的一種。隨著時(shí)代的進(jìn)步，一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家在20世紀(jì)之后，開始將電氣化鐵道陸續(xù)的在城市之間和運(yùn)輸較為繁忙的鐵路干線上進(jìn)行建設(shè)。尤其是在20世紀(jì)50年代之后，這些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家為了讓國(guó)內(nèi)日益增長(zhǎng)的運(yùn)輸任務(wù)得以完成，在建設(shè)大規(guī)模鐵路的過程中，也開始對(duì)電氣化鐵道進(jìn)行大力修建。20世紀(jì)80年代后，印度、南非等諸多發(fā)展中國(guó)家的電氣化鐵道發(fā)展速度也越來越快。而在我國(guó)，隨著新中國(guó)的成立，我國(guó)在對(duì)鐵路運(yùn)勢(shì)進(jìn)行大力發(fā)展的過程中，開始在寶成鐵路的重要路段，即寶雞到風(fēng)州段建立電氣化鐵道，通過結(jié)合國(guó)外的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)先進(jìn)的單相工頻交流供電制進(jìn)行運(yùn)用。當(dāng)這條3%長(zhǎng)大坡到翻越秦嶺的電氣化鐵道完工，并成功通車之后，也標(biāo)志著我國(guó)鐵路發(fā)展逐漸的開始邁向了電氣化方向。

　　2.2電氣化鐵道供電系統(tǒng)原理介紹

　　電氣化鐵道供電系統(tǒng)主要由三相交流高壓輸電線、牽引變電所、饋電線、接觸網(wǎng)、軌道和地作為牽引電流回歸通道、回流線、電力機(jī)車以及中性點(diǎn)接地開關(guān)這八個(gè)部分組成。一般情況下都將三相交流高壓輸電線稱之為電氣化鐵道一次供電系統(tǒng)，它的主要作用是發(fā)電、變電和輸電；其余組成部分則為電氣化鐵路牽引負(fù)荷，主要的作用是借助于牽引供電系統(tǒng)，將電氣化鐵道一次供電系統(tǒng)傳輸來的電能提供給電力機(jī)車。在牽引變電所中牽引變壓器是最為主要的設(shè)備，將電力系統(tǒng)傳輸過來的三相交流電轉(zhuǎn)化成能夠供電力機(jī)車使用的電能傳輸給電力機(jī)車是其主要任務(wù)。

　　3電氣化鐵道牽引供電方式的比較及適用范圍

　　3.1直接供電方式

　　這是一種最簡(jiǎn)單的供電方式。在線路上，機(jī)車供電由接觸網(wǎng)和軌、地直接構(gòu)成回路，對(duì)通信干擾不加特殊防護(hù)措施。電氣化鐵路最早大都采用這種供電方式。這種供電方式最簡(jiǎn)單，投資最省，牽引網(wǎng)阻抗較小，能損也較低，供電距離一般為30-40km，電氣化鐵路的單相負(fù)荷電流由接觸網(wǎng)經(jīng)鋼軌流回牽引變電所。由于鋼軌與大地是不絕緣的，一部分回流由鋼軌流入大地，因此對(duì)通信線路產(chǎn)生感應(yīng)影響，這是直接供電方式的缺點(diǎn)。它一般用在鐵路沿線無架空通信線路或通信線路已改用地下屏蔽電纜的區(qū)段，必要時(shí)，也常將通信線遷到更遠(yuǎn)處。

　　帶回流線的直接供電方式是在接觸網(wǎng)支柱上架設(shè)一條與鋼軌并聯(lián)的回流線，稱為負(fù)饋線NF。利用接觸網(wǎng)與回流線之間的互感作用，使鋼軌中的回流盡可能地由回流線流回牽引變電所，減少了電氣空間，因而能部分抵消接觸網(wǎng)對(duì)鄰近通信線路的干擾，但其防干擾效果不及BT供電方式。這種供電方式可在對(duì)通信線路防干擾要求不高的區(qū)段采用，能進(jìn)一步降低牽引網(wǎng)阻抗，供電性能要好一些，但造價(jià)稍高。

　　3.2BT供電方式

　　在牽引網(wǎng)中，每隔1.5～4km設(shè)置一臺(tái)變比為1：1的吸流變壓器，吸流變壓器的原邊繞組串接在接觸網(wǎng)中，次變繞組串接在回流線中，在相鄰兩吸流變壓器之間，用吸上線將回流線與鋼軌連接起來，這樣，牽引電流通過電力機(jī)車后從回流線返回牽引變電所，BT供電方式的電磁兼容性好，很好的解決了電磁干擾問題，它曾在我國(guó)電氣化工程中被采用。但由于在接觸網(wǎng)中串接吸流變壓器，受電弓在通過接觸網(wǎng)關(guān)節(jié)時(shí)易拉弧，而且，當(dāng)系統(tǒng)過負(fù)載時(shí)，BT供電產(chǎn)生的激磁電流會(huì)急劇增大，對(duì)通信線路造成嚴(yán)重影響，由于吸流變壓器的引入，使?fàn)恳W(wǎng)阻抗增大，供電臂壓降增大，牽引變電所的供電距離縮短，因此BT供電方式在目前的電氣化鐵路建設(shè)中已不采用。

　　4結(jié)語

　　我國(guó)對(duì)鐵道建設(shè)的大力發(fā)展，使得鐵道相應(yīng)工作人員，從鐵道的方案設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)技術(shù)方面，均投入極大的科研力度。電氣化鐵道快速、高效、節(jié)能的設(shè)計(jì)初衷，也將在供電系統(tǒng)新技術(shù)的發(fā)展下得以實(shí)現(xiàn)。然而，社會(huì)發(fā)展的腳步不會(huì)停止，但電氣化鐵道供電系統(tǒng)技術(shù)也應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，在越來越多的實(shí)踐案例中，總結(jié)供電系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，并逐步改良，使我國(guó)電氣化鐵道供電系統(tǒng)技術(shù)向更加完善的目標(biāo)發(fā)展。

　　參考文獻(xiàn)

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　　作者陳聰

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