铁路交通牵引供电及电力技术分析

贡珏

摘 要：随着现代社会的进步发展以及人们生活水平的不断提升，我国的交通网络也在不断完善中，其中铁路交通已经成为当下人们出行的重要交通工具。面对越来越多的人流量，铁路交通的安全、稳定运行也开始受到社会各界的高度关注。铁路交通的牵引供电系统是保障其正常运行的关键系统，同时该系统还会根据普速铁路、高速铁路以及地铁的不同特点而采取不同的供电方式以及相应的电力技术，基于此，本文就铁路交通牵引供电进行了分析，并以地铁为例分析了其电力技术的应用。

关键词：铁路交通;牵引供电;电力技术

0 引言

铁路交通的建设在缓解交通压、满足人们出行上发挥着重要的作用，在铁路交通广泛普及的当前，必须要重视起其牵引供电以及电力技术的研究与分析，以便可以保障铁路交通运行的安全与稳定。

1 牵引供电系统概述

1.1 牵引供电系统

电力牵引供电系统指的是电气化铁路向电力机车供给牵引用电能的系统。其主要由牵引变电所和接触网组成。牵引变电所将电力系统通过高压输电线送来的电能加以降压和变流后输送给接触网，以供给沿线路行驶的电力机车。在铁路交通的建设过程中，针对牵引供电系统的研究也提高了重视，可以说牵引供电系统的稳定、可靠也直接关系到铁路交通的运行安全。

1.2 牵引供电设备

牵引供电设备主要是由分区所、牵引变电所、AT所内的测控保护系统、智能高压设备等组成，并在供电调度系统、供电运行检修系统的支持下实现稳定运行，其中供电调度系统以SCADA供电系统基础，结合了智能牵引供电设备，系统的全过程运行实现全景化的检测，还能够及时发出报警信号，实现作业的自动化调度;电运行检修系统中，主要是结合系统的基础数据、设备运行的日常检修、设备状态的有效评估以及设备未来运行风险的预测，检修工作需要对牵引供电设备进行全寿命的周期管理。

2 铁路交通牵引供电方式

2.1 普速铁路供电方式

电气化普速铁路采用的供电方式有直接供电方式（Ii）、带回流线直接供电方式（DN）、吸流变压器供电方式（BT）、自耦变压器供电方式（AT），目前最常用的为带回流线直接供电方式（DN），具体如下图1所示。该供电方式的电流回路主要是由接触网、钢轨和沿线架设并联于钢轨的吸流线组成的，在供电器件，一小部分的电流会经由西留县返回到牵引变电所中，以此可以减少钢轨电流与回路阻抗，避免通信干扰的问题。同时，DN供电还能够稳定接触网电压、增加供电臂距离，本身系统结构也较为简单，在普速铁路中的应用优势明显。

2.2 高速铁路供电方式

我国高速铁路采用自耦变压器供电方式（AT）供电方式，如下图2所示。牵引变压器出口电压为55 kV，变压器出口一端与接触网相连，另一端与正馈线相连，在接触网与正馈线之间接入自耦变压器，自耦变压器中间抽头与钢轨连接。采用该供电方式，可将牵引变压器端口输出电压提高一倍，供电臂长度也会相应增长，减少线路牵引变电所设置，增强输电能力，减小牵引网阻抗，通信的抗干扰能力也较强。

2.3 地铁供电方式

地铁均采用双边供电，其中牵引网电压为DCl500V或DC750V，如下图3所示。在该供电方式下，一段牵引网由其左右两侧牵引变电所共同负担，因此可减少牵引网上电压损失及改善牵引网电压水平。

在城市电网的建设中，地铁这一轨道交通的供电管理至关重要，集中供电的方式也是当前主要的流行趋势，如下图4所示，主所1引出兩路电源接入牵引变电所2，同时牵引变电所2连接1号牵引变电所，从而完成对整个供电分区的供电，其中1和2号牵引变电所组成一个供电分区，3号牵引变电所单独成一个供电分区。当主所1解列时，主所2可通过联络开关为整条线路供电。

3 铁路交通电力技术分析

在铁路交通的运行过程中，电力技术的有效应用能够充分发挥其自身优势来保障牵引供电的稳定性，保持电力的充足，以便保障铁路交通的运行稳定与安全。以地铁交通来说，其主要是在城市交通中发挥作用，也是城市公民们主要的交通出行工具，其主要应用的电力技术如下所示：

3.1 柔性接触网

地铁供电系统中对柔性接触网的应用比较常见，其布置方式一般采用简单悬挂或者是链形悬挂，其中简单悬挂操作更为简单，处理过程中也不需要布置承力线，仅仅只是简单的布置相应的导线，因此看起来有着较为简单的结构组成，支柱高度也比较低，通常会用在无轨或是轻轨轨道交通的供电系统上。在实际应用中，简单悬挂也宝库出一些问题，比如有悬挂硬点、跨度很小，极易会出现不同程度的振荡现象。链形悬挂主要是借助悬索完成导线的链接，从而使导线和承力线进行有效的链接，在实际应用中可以满足速度、跨度上的要求。因此在柔性接触网的布置上应该加强对链接悬挂的应用，以便保障电气化铁路的运行速度，同时还能够更好的维护牵引供电系统的运行。

3.2 刚性接触网

刚性接触网能够进一步推动牵引供电系统的良好运行，其主要是使用硬质金属条来取代原本的导线，从而使得悬挂效果更好。实践表明，刚性接触网的优势明显，其能够有效增加接触面积，消除牵引供电系统运行中的不足，而且其在使用中还能够实现无缝对接，安装便利。由于刚性接触网使用的布置方式是集电弓方式，因此不会出现脱落问题，接触网的使用也更加的稳定，因此在一些高速轨道中的应用具有更好的效果。

3.3 第三轨

第三轨供电是我国城市轨道交通建设中另一种常用的供电网络，其材质主要是钢铝复合型材料，因此导电性能比较好，以此可以有效降低前往建设的电能损耗，在实际应用中也不需要在轨道的沿线设置馈电电缆，有效控制了建设成本。其主要包含以下几个部分，一是接触轨，其主要是利用钢铝复合轨这一复合材质，具有重量轻、耐磨性好、导电率高等诸多优势，而且其维护工作简单，在安装上也主要是安装于行走轨附近，不会影响整个铁路交通的美观;二是接触轨头，其主要包括正常和温度伸缩两种类型的接头，其中正常的接头一般是用于导电轨固定铝制鱼尾板，通常为无缝安装，不需要预留温度伸缩缝，温度伸缩接头会根据轨道温度的变化而出现伸缩的问题，因此需要确保接头和支持点间的距离保持在的55 cm以内;三是端部弯头，其主要的作用是连接断轨和集电靴;四是防爬器，其主要是限制接触轨，比如可以控制接触轨的膨胀伸缩量;五是底座，底座使用的是绝缘材料，一般安装在轨道道床上。需要注意的是，第三轨在安装时和地面距离非常近，相关人员的防护工作尤其重要，再加上一些绝缘器件容易受到污染，因此需要做好相应的检查、清扫，避免其出现闪络现象影响行车安全。

4 结语

综上所述，铁路交通的建设在我国交通网络中占有重要地位，不仅为人民的出行提供了更加便利的途径，更是有效增进了区域之间的经济交流，为了保障铁路交通的安全、稳定发展，必须要重视起牵引供电系统以及相关电力技术的应用，相关技术人员要增强研究力度，保障供电的稳定与充足，为铁路交通的运行奠定坚实的基础。

参考文献：

[1]何洋阳，黄康，王涛，等.轨道交通牵引供电系统综述[J].铁道科学与工程学报，2016（2）：352-361.

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