浅析铁路牵引供电系统存在问题及对策

程亮

摘 要：随着电气化铁路网络的不断扩展，铁路牵引供电系统已经成为我国经济社会快速发展的必要保障，具有非常重要的现实意义。本文通过对我国铁路牵引供电系统存在的主要技术问题进行分析，并提出有效的应对措施，增强对牵引供电设备故障本质的认识，使我国电气化铁路的运行更加可靠、稳定。

关键词：铁道；牵引供电；问题；对策

中图分类号：U223.6 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）05-0069-01

随着铁路电力牵引供电方式和电力机车性能的不断改善，非常有必要对电气化铁路技术相关问题进行研究和分析，找出解决方案，从而保证行车的安全以及高效。

1 铁路牵引供電系统相关问题的分析

1.1 无功功率

牵引供电系统成为电力系统中主要的无功源主要表现为牵引负载功率大、时间和空间分布随机性强以及三相不对称的三个特点[1]。其主要影响表现在：（1）当有功损耗、供电线路、变送电设备或其他用电设备发热程度增加时，缩短绝缘材料的寿命，从而降低了供电设备的功率及容量的利用率。（2）当增加无功功率易使电流增大时，会使得发电机、变压器以及其他电气设备和导线的容量增加。（3）由于变送电设备的负荷容量中无功容量的增加。会产生变送电设备有功输出的容量有所降低。

1.2 负序电流

铁路牵引变电所在采用不同基本联接方式完成电压等级变换是负序电流的产生的主要原因。同时负序电流不但会导致无功功率之外，还极对整个电力系统和相关用户造成严重的后果，其主要体现在：（1）负序电流变压器的输出功率的降低，影响其运转效率。（2）负序电流会影响相关部件导致相关固件的发热和震荡，给机器的安全及顺利运行造成极大的影响。由于发电机中有各相的电流不超过额定值的负序电流流过，因此为了保证发电机的正常运行必须要降低发电机的出力。（3）负序电流易导致电力网输电能力的降低，负序电流通过铁道牵引供电系统时，电力系统难以发挥其功效，同时占据输电系统的最大容量，并且可能造成电能的极大损失，因此输电系统容量的利用率会有所降低。（4）负序电流会产生继电保护装置设备的一些误动作，这些误动作会降低电机的工作效率，还容易造成安全隐患。

1.3 谐波电流

电力系统中的谐波与其它整流负荷的谐波影响一样，会给电力系统及相关用户带来危害。特别在牵引负荷与波动性方面，电力系统中的谐波电流具有负荷功率大、波动性强的特点，危害表现在：（1）谐波电流会加大公共电网中各元件的谐波耗损，同时会降低用电、输电、发电设备的效率，若谐波过量还可能导致线路过热，从而引发危险。（2）谐波电流会影响各种电气设备的正常工作，从而对电机造成的损坏，除了产生附加耗损外，还可能影响机械振动、噪声及过电压，最终导致变压器的部分部位过热。（3）谐波电流会使得公共电网中产生局部并联谐振与串联谐振，并联谐振与串联谐振会使谐波放大，导致以上危害更加突出，从而引起严重的安全事故。

2 解决问题的对策

2.1 解决无功功率的对策

（1）在机车上配备校正功率因数的装置从而提高机车的功率因数。（2）在“交-直-交”机车与“交-直”机车上，若整流环节采用的是四象限PWM整流器，则可以令机车输入电流的基波和电压同相位，从而彻底解决功率因数的问题。（3）采用就近补偿的方式来解决机车产生的无功功率，这种方式使得牵引变电所将无源、有源和两者结合的混合补偿方式进行相互补偿。

2.2 解决负序电流的对策

（1）选用电压高及容量大的电源供电。（2）选用三相—两相的平衡牵引变压器，阻止负序电流的产生，这种变压器的优点在于当变压器两端的负荷完全一致时，变压器原边的三相就会成对称现象，从而减少或消除负序电流的产生。

2.3 针对谐波电流的措施

（1）避免电容器放大谐波的方式。为了有效地防止电容器对谐波进行放大，以及保证了电容器组的运行安全可以改变电容器中的串联电抗器，或者把电容器组的一些支路改成滤波器，以及可以对电容器组的投入容量进行限定[2]。（2）调整谐波源的配置或者工作方式。若存在部分装置对谐波互补，可将这些装置集中。或者将这些装置适当分散，或者将装置实行交替使用，对于会产生大量谐波的运作方式应适当予以限制。（3）采用多重化技术的方式。可以联合使用多个交流器，合理运用多重化技术将多个方波、叠加，得以能够消除较低频率的谐波。（4）谐波叠加注入的方式。可以通过运用具有三次倍数的谐波与外部的具有三次倍数的谐波源，可以将谐波电流叠加到生成的矩形波形上，从而降低所给定运行点的一些谐波电流。

3 结语

牵引供电系统中存在的问题，会对我国铁路运输事业的发展起到负面作用，不利于人民群众的出行。本文针对解决土地牵引供电系统中存在的主要技术问题进行了初步分析，但是随着铁路事业的发展，铁道牵引供电系统中存在的问题也会不断被研究并攻关，为铁路运输事业的快速、健康发展提供有力的技术支持。

参考文献

[1]蒙朝.高速铁路牵引供电系统相关问题的分析[J].通讯世界，2014（2）：98-99.

[2]王果.电气化铁路牵引供电系统综合有源补偿研究[D].兰州交通大学，2011.