贵广客专运营初期牵引变电所力调电费的成因及解决对策

贾亨强

（沪昆铁路客运专线贵州有限公司，贵州 贵阳 550002）

1 工程概况

贵广客专（贵广高速铁路，又名贵广客运专线）全长857km，途径贵州、广西、广东三省区，于2014年12月26日建成通车。沿途建设有贵阳北、昌明北、都匀东、三都、三江乡、榕江、从江、三江、上跃、赤江、潮田、恭城、两安、黄田、丹竹、木兰、广宁、撑耳、佛山西等19座牵引变电所，用电类别为大工业用电，电费计量采用高供高计，功率因数考核标准为0.9。在贵广客专开通运营的一年时间内，共产生了3587275.45元的力调电费罚款，对贵广客专的经营生产造成了较大不利影响。

2 贵广客专运营初期力调电费特点

根据现行的《功率因数调整电费办法》规定，力调电费的计费数量是根据功率因数的高低，加收得总电费的百分数（即调整率）。该调整率根据相应功率因数的高低而不同，功率因数高，费率低；功率因数低，费率高。力调电费为正值，由用电方向供电方支付相应费用；力调电费为负值，则由供电方向用电方支付相应费用[1]。

通过分析贵广客专运营一年内的力调电费情况，可知其有以下两个特点。

2.1 分布不均衡

贵广客专运营初期的力调电费分布不均衡，大部分牵引变电所的力调电费数值为负值，个别牵引变电所如三都、三江乡、三江、佛山西等牵引变电所的力调电费数值为正值，这说明贵广客专牵引变电所功率因数偏低不是普遍现象。具体数据以贵广客专2015年2月部分牵引变电所经济指标分析为例（见表1）。

表1 贵广客专2015年2月部分牵引变电所经济指标分析表（1月份用电数据）

2.2 始终处于变化中

贵广客专运营一年之内力调电费始终处于变化当中。随着时间的推移力调电费为负值的牵引变电所数量不断增多，数额不断增加；力调电费为正值的牵引变电所数量不断减少，数额不断减少。这说明贵广客专所有牵引变电所的总体功率因数在不断提升，技术经济指标持续变优。

贵广客专2015年1月份有三都、三江乡、从江、三江、上跃、木兰、撑耳、佛山西等8座牵引变电所力调电费为正值，力调电费总额为661198.44元；到2015年12月仅有三江、佛山西2座牵引变电所力调电费为正值，力调电费总额为277618.36元。具体数据以贵广客专2015年牵引变电所力调电费情况为例（见表2）。

表2 贵广客专2015年牵引变电所力调电费情况分析表

3 原因分析

高速铁路牵引供电系统是由牵引变电所外部电源、牵引变电所、供电线、牵引接触网、机车等部分构成的，分析造成力调电费产生的原因可以从各部分入手利用排除法进行分析。

贵广客专19座牵引变电所的电费计量装置均安装在各牵引变电所计量屏内，排除了外部电源线路的原因。贵广客专开通之后开行的列车全部为CRH和谐号动车组，由于牵引机车采用交直交变频驱动，其交流侧的功率因数理论上可以达到1.0，但考虑各种可能的动态过程（启动、爬坡、制动等过程），实际功率因数会小于1.0，但会高于0.93，排除动车组机车方面的原因。牵引变电所设备和接触网是全线统一标准设计并建设的，也不会是造成牵引变电所功率因数高低不同的原因。由此可以推断，造成贵广客专部分牵引变电所功率因数较低的原因肯定在供电线部分。

在分析贵广客专所有牵引变电所上网供电线的构成特点后可发现，贵广客专运营初期力调电费较多的三都、三江、佛山西等牵引变电所配套的供电线有一个共同特点，那就是供电线大量存在长度较长的电力电缆。

贵广客专全线有一大半线路处在西南复杂艰险山区，有510座桥梁、238条隧道，桥隧比高达83%，贵阳至桂林段的桥隧比更是高达92%。三都、三江乡、三江三座牵引变电所均位于桥隧比更高的贵阳至桂林段，长大隧道非常集中是该区段最大的特点。长大隧道分布集中的特点导致牵引供电系统的部分AT分区所、AT所等重要供电设施不得不设置在隧道内，导致供电线采用电力电缆。以三都牵引变电所为例，三都牵引变电所供电范围内有三都隧道（14637m）、普安一号隧道（1288m）、普安二号隧道（1330m）、莫家寨隧道（2595m）、大寨隧道（8974m）、同开坡隧道（4757m）、羊甲隧道（8058m）、同马山隧道（13931m）等多座长大隧道，向贵阳、广州两个方向的供电臂的三都AT分区所、大寨AT所、同开坡AT分区所均设置在隧道内，供电臂总长度约为105km，其中供电线电缆长度达35km，占供电臂总长度的33.3%，电缆长度占比很高。佛山西牵引变电所处于珠三角经济发达地区，人口稠密，工业区分布很集中，无法落实供电线架空走廊，只能采用电缆方式，导致电缆长度占供电臂总长比重同样很高。

根据《功率因数调整电费办法》（〔83〕水电财字第215号）规定，“凡实行功率因数调整电费的用户，应装设带有防倒装置的无功电度表，按用户每月实用有功电量和无功电量，计算月平均功率因数”，无功电量“按倒送的无功电量与实用无功电量两者的绝对值之和，计算月平均功率因数”。因此，供电部门对铁路用户的无功电量按照实用（感性）无功和倒送（容性）无功的绝对值之和计算，也就是按第Ⅰ、Ⅳ象限无功电量之和计量组合无功电量，作为计算月平均功率因数的无功电量。

电力电缆每单位长度的容性无功电量比架空导线大得多，当供电线电力电缆长度较长就会导致Ⅳ象限无功电量较多，在高速铁路没有列车通过时向电网倒送大量反向无功，导致组合无功电量增多。而贵广客专运营初期开行的动车组对数较少有功电量较少导致组合无功电量Q与有功电量P的比值较大，功率因数较低，进而产生大量功率因数力调电费。

贵广客专三都、三江乡、从江、三江、佛山西等牵引变电所供电线大量采用电力电缆上网，这一现实情况正好与贵广客专运营初期力调电费的分布情况相吻合。

随着贵广客专开行动车组对数的增加，消耗的有功电量逐渐增多，在无功电量来源基本保持稳定的情况下无功电量Q与有功电量P的比值越来越小，导致贵广客专所有牵引变电所功率因数逐渐提高，力调电费罚款数额越来越少，奖励数额越来越高。

4 解决对策

根据这一结论，相关单位在后续建设的沪昆铁路客运专线贵州段的建设中采取了以下途径来减少供电线电缆数量：

（1）在满足行车检算的前提下，尽可能地将接触网电分相的位置调整至隧道外，而确实无法调整的要尽可能地靠近隧道口。

（2）在满足危岩落石、百年洪水位、地方规划的前提下尽可能地将牵引变电所、分区所的位置调整至接触网电分相距离最近、方便架空上网的位置，有效降低供电线长度[2-3]。

（3）接触网供电线尽可能采用架空导线接引至接触网，尽量避免采用电力电缆，减少牵引供电系统容性阻抗。

5 实例验证

通过以上3个途径，相关组织设计单位、铁路局有关站段、地方政府相关部门对沪昆铁路客运专线贵州段的接触网电分相、牵引变电所、分区所位置进行了全面优化调整，减少了供电线电缆长度，且尽可能地采用了供电线架空上网，取得了良好的效果。

据统计，沪昆铁路客运专线贵州段在2016年底开通之后，管内12座牵引变电所未发生任何力调电费罚款，反而产生了大量力调电费奖励，提高了沪昆铁路客运专线贵州段的运营经济效益。

6 结束语

综上所述，文章分析了贵广专线高速铁路运营初期列车开行对数较少的情况下，牵引供电系统供电线大量采用电力电缆是造成该专线力调电费罚款的主要原因。因此，减少牵引供电系统供电线电力电缆数量，是解决牵引变电所力调电费罚款的主要途径。