宝中铁路电力系统改造方案研究

敬学德

摘 要：由于宝中铁路建设年代较早，受当时地方电网条件的制约，供电方案较简单。随着铁路发展，原来的供电系统逐渐暴露出电压波动大，谐波含量高，供电可靠性差的缺陷。严重影响铁路正常生产和沿线职工的生活。文章以宝中铁路电力改造为中心，首先介绍了宝中铁路供电系统的现状和存在问题，然后讲述了通过改造10kV铁路配电所，改造牵引变电所，架设自闭线，改造车站供电设施四方面措施，从根本上解决宝中铁路电力系统电压波动大，谐波含量高，供电可靠性差的问题。

关键词：宝中铁路；电力改造；电能质量；可靠性

1 当前铁路电力系统结构和存在的问题

宝中铁路始于陕西省宝鸡市，经过甘肃平凉市，最终到达宁夏回族自治区中卫县，始建1990年，于1996年7月建成并正式营运。沿线主要车站有宝鸡、千阳、陇县、华亭、平凉、固原、同心，是穿越中国大西北腹地的重要铁路干线。由于建设年代较早，受当时地方电网条件的制约，考虑经济原则，供电方案较简单。其基本供电原则如下：

首先，沿线每间隔40km设置一座铁路10kV单电源铁路配电所，10kV电源引自牵引变电所动力变压器。沿铁路线架设一条10kV电力贯通线，为铁路沿线用电负荷供电。相邻两座10kV铁路配电所为两所之间的一段10kV贯通线供电，两座配电所互为备供。其次，每座车站设两座双杆变电台，一座为10/0.4kV变电台，高压电源引自10kV电力贯通线，为车站综合负荷供电，同时作为通信、信号负荷的备供电源。一座为25/0.22kV越级变电台，高压电源引自车站接触网，为车站通信、信号负荷供电。最后，区间用电负荷处设一座10/0.4kV单杆变电台，就近为该位置处的区间用电负荷供电。区间用电负荷包括红外线机房、无线通信基站以及光纤直放站等。

随着铁路发展，尤其使用谐号电力机车后，原来的供电系统逐渐暴露出电压波动大，谐波含量高，供电可靠性差的缺陷。该机车用电负荷大，且谐波含量大的缺点导致铁路牵引供电系统电压波动大，谐波含量高。进而波及到从牵引所接引电源的铁路配电所、电力贯通线以及车站25/0.22kV越级变电台。由此，导致宝中铁路全线，电压波动大，谐波含量高，经常烧毁电气设备，严重影响铁路正常生产和沿线职工的生活。这使得宝中铁路电力系统改造成为迫在眉睫的问题。

2 电力系统改造方案

2.1 问题产生的原因分析

针对宝中铁路电力系统电压波动大，谐波含量高，供电可靠性差的问题，本次研究从既有电力系统结构出发，经过现场调查和对既有电力系统结构的分析，得出导致上述问题的主要原因。

第一，10kV铁路配电所电源质量差。宝中铁路全线10kV铁路配电所既有10kV电源均引自牵引变电所27.5/10kV动力变压器，动力变压器高压电源引自牵引变电所27.5kV母线。而该母线受本所供电臂内行车情况的影响，本身电压波动大、谐波含量高。进而波及10kV铁路配电所以及10kV电力贯通线。因此，10kV铁路配电所电源质量差是宝中铁路电力系统电压波动大，谐波含量高的根本原因。第二，车站信号变压器电源质量差。宝中铁路全线车站信号变压器均采用25/0.22kV越级变电台，高压电源引自车站接触网，而车站接触网受本所属供电臂内行车情况的影响，本身电压波动大、谐波含量高，这必然波及25/0.22kV越级变电台。因此，车站信号变压器电源质量差电源质量差是宝中铁路电力系统电压波动大，谐波含量高的主要原因。第三，10kV铁路配电所均为单电源。宝中铁路全线10kV铁路配电所均为单电源变电所，配电所10kV电源引自牵引变电所27.5/10kV动力变压器。一旦相邻两座牵引变电所动力变压器同时故障，会导致相邻两座铁路配电所和由其供电的电力贯通线全部停电。因此，10kV铁路配电所均为单电源是宝中铁路电力系统供电可靠性差的根本原因。

2.2 解决方案

为解决当前宝中铁路电力系统电压波动大，谐波含量高，供电可靠性差的问题，对问题产生的原因对症下药，现提出以下改造措施：

首先，改造全线10kV铁路配电所。为既有铁路配电源引入一路可靠、稳定的10kV电源，可从根本上解决供电系统电压波动大，谐波含量高的问题。改造改造10kV铁路配电所，需要改变配电所主接线系统，将原来的单电源配电所该造为双电源配电所。其次，改造全线牵引变电所。更换牵引变电所既有27.5/10kV动力变压器为110/10kV动力变压器，高压电源改由牵引变电所110kV母线接引，则可大大改善10kV电源的电能质量。一方面，牵引变电所27.5kV侧的大部分谐波经牵引变压器绕组后，可被过滤掉。另一方面，牵引变电所110kV母线与大电网连接，27.5kV侧的电压波动不会引起110kV母线电压波动。因此，此举可很大程度的解决电压波动大和谐波含量高的问题。再次，全线架设一条自闭线。本次新增一条10kV自闭线，专门为铁路沿线通信、信号用电负荷供电。新建10kV自闭线与既有10kV电力贯通线形成双回，为沿线通信、信号提供两路可靠电源。最后，改造全线车站供电设施。拆除车站既有10/0.4kV变电台和25/0.22kV越级变电台，新设一座10/0.4kV双变压器箱变，高压电源分别由10kV电力贯通线和10kV自闭线接引，分别为车站综合负荷和通信、信号负荷供电。

3 电力系统改造的重要意义

第一，电力系统改造可提高宝中铁路运行的可靠性。通信、信号设备为铁路运行提供准确的行车信号和行车信息，是铁路安全、稳定运行的重要保障。而可靠的电力供应，是保证通信、信号设备稳定工作的基本前提。本次电力系统改造为全线车站通信、信号设备提供了稳定、可靠的两路电源，可从根本上提高宝中铁路全线通信、信号设备的供电可靠性。因此，本次电力改造将从侧面保证宝中铁路运行的可靠性。第二，电力系统改造可提高宝中铁路沿线职工生产生活条件。铁路电力系统为铁路沿线职工的生产生活提供可靠的电力供应，是铁路职工的生活水平具的重要保证。当前宝中铁路全线电能质量较差，经常烧毁电气设备，严重铁路沿线职工的生产生活。本次电力系统改造后，将全面提高全线供电质量，从根本上杜绝电压波动大，经常烧毁电气设备的问题。第三，电力系统改造可提高宝中铁路全线电气设备的使用寿命。电气设备的使用寿命，取决于其使用的电能质量。电压的大幅波动和严重的谐波，可直接损坏电气设备。本次电力系统改造可从根本上解决宝中铁路供電系统电压波动大，谐波含量高的问题，将全面提高全线电气设备的使用寿命。

4 结束语

宝中铁路既有电力系统经过本次改造，从根本上解决宝中铁路供电系统电压波动大，谐波含量高的问题。而铁路电力系统拥有较好的电能质量和较高的供电可靠性，可大幅提升宝中铁路电气设备的运行质量，全面提高宝中铁路运行的安全性可靠性，进而全面促进宝中铁路的快速发展。

参考文献

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