电气化铁道供电系统新技术的发展

发表时间:2020/7/20   来源:《中国电业》2020年48卷6期   作者:刘岩
[导读] 为了适应当下铁路交通运输工作的要求,必须充分发挥供电系统对于铁路运输的积极作用,提高现阶段电气化铁路工程运作水平,
        摘要:为了适应当下铁路交通运输工作的要求,必须充分发挥供电系统对于铁路运输的积极作用,提高现阶段电气化铁路工程运作水平,实现其运输安全及运输效益的结合。下文解读了电气化铁道中供电系统的具体工作技术,旨在顺应当下电气化铁道供电系统的发展要求。
        关键词:电气化铁道;供电系统;新技术
一、电气化铁路牵引供电系统基本理论
        既然是电气化铁路,那么意味着铁路的全线运营都依赖于电气供应,可是电力机车本身并没有储能装置,他们也没有其他能源来源,所以整条电气化铁路都需要铺设供电设备来进行供电工作,这些供电设备组织在一起就是我们本文需要讨论的牵引供电系统。供电设备的电力来源则是沿线各地的发电厂或者供电站一次变电之后直接接入到牵引供电系统中。然后牵引供电系统自身进行内部的整流、变压和换向工作,从而将电流平稳合理的分配到系统中的各部分。换而言之,整套牵引供电系统不仅仅自身的结构较为复杂,同时也处于更大组织中的一环。
二、电气化铁道供电系统中的新型技术应用
        2.1接触网新型技术应用
        接触网是电气化铁道供电系统中的主要构架,通常会以“之”字形的方式进行构设,主要用来传输高压交流电。在电气化铁道工程中,已经对接触网技术进行了多次革新。目前所使用的接触网新型技术需要十分高端的机械环境,而且需求的电气条件也相对复杂。在电气化铁道供电系统的发展过程中,为了避免用瓷质材料制成的绝缘子发生破碎现象,需要对绝缘子的材料应用进行重新设计。为了使绝缘子能够长期发挥作用,需要使用计算机对绝缘子的材料性能进行测试与分析,并通过模拟绝缘子的实际应用情况对绝缘子的应用效果进行预测。在模拟应用情况时,需还原当地的接触网架设环境、对绝缘子造成污染的严重程度和绝缘子的实际工作状态。
        2.2供变电新型技术应用
        在电气化铁道供电系统中,需要对高压交流电进行多次变电操作。因而在系统发展过程中也已经对供变电技术进行了革新。目前供电模式包含四种:直接供电方式、BT供电方式、带回流线的直接供电方式以及AT供电方式。直接供电方式是应用最早的一种供电方式,优势是结构简单,搭建的投入成本较低且能源损耗较少。缺点主要包含钢轨与大地不绝缘,致使通信线路受到影响。BT供电方式是使用吸流变压器改变电流流向,进而提升供电回路平衡性的一种供电方式,该方法造价成本较高,电能损失较大,且易发生电路烧毁现象。AT供电方式是利用正馈线和自耦变压器提升线路防护性能的一种供电方式,消除了BT供电模式中存在的问题,常应用于高铁等高速列车,但是由于其投入成本较高,因此难以进行大面积建造。
三、电气化铁道与供电系统之间的关系
        3.1直流制与供电系统,直流制在早期电气化建设中出现比较频繁,而且直流制供电可以简化机车设备,可以说在当时的应用起到了很大的便利,但是直流制也有一个缺点就是受额定电压的限制,只能保证电力机车能够运行,如果加大电流的话也会对线路产生一定的损耗,同时送电的距离也比较短。所以就需要多个变电所的建设,为更好的保证电气化轨道的运输,直流制对金属的消耗相对严重。
        3.2低频单相交流制与供电系统,与直流制进行对比,低频单向交流制的电流运输距离就相对比较远,但是也存在一定的缺陷,就是供电频率与工业供电频率可能有些差距,所以要想更好的配上工业供电频率就需要进行配备相应的变频装置,或者是通过铁路提供的低频发电厂来进行供电,正是因为这个原因,所以导致低频单向交流制没有更好地得到使用。
        3.3工频单相交流制与供电系统。

工频单相交流电流制自研发出来就被应用到了电气化轨道当中,它不仅可以提供足够的电流电压,同时一些内部装置也可以为电气化轨道建设省去很多消耗支出,所以在它被研发出来之后就替代了直流制的位置,一直到现在我国电气化轨道建设还应用着工频单相交流25kV电流制。
四、供变电系统的新技术
        随着我国社会经济的不断发展,各类电力系统不断得到应用,为了更好的发挥电气化铁道的优势,提高电力系统的运作水平,必须针对常见问题,提出解决性的方案,做好供变电技术的改进工作)。在复杂公式计算过程中,需要应用灵活的计算方法,实现计算机系统、网络技术系统等的结合应用,提高数据分析系统的运作水平。在牵引供电系统的工作过程中,需要进行电网电能的合理性分配,将其分配到机车内的各个工作模块。该技术也存在一定的局限性,比如容易产生三项不平衡问题,导致了高次谐波问题的出现。受到单相负荷状况的影响,电压及电流的非线性关系异常明确。在牵引供电系统的应用过程中,离不开相应数量牵引网的使用。这类网络由轨道及接触网构成,若轨道传电出现问题,则不利于提高牵引的工作质量。为了提高铁道项目工作水平,必须完善牵引供电系统的工作系统,将牵引网转变为不同类别的传输线,避免受到路边危险电压的影响。在该系统运作中,铁路供电系统运作水平的提升,避免受到危险电压的影响,进行传统供电方式的优化。
        自耦变压器的供电方式比较单一,主要涉及到为隧道设备体系提供牵引力的工作内容。为了提高电气化铁路建设水平,必须进行不同区域处置方案的分析,进行各类长短干线的结合应用,提高供电模式的运作水平。
        为了提高系统运作水平,必须解决系统通信干扰问题,合理应用AT供电方式)。在具体项目施工过程中,可以按照AT模式展开施工,进行专用型号电力电缆的使用,这类电缆的整体成本花费较多。为了减少运作成本,提高供电效益,相关人员需要保障工作设备的有效性、可持续性运行,顺应现阶段电子计算机的工作要求,远动系统工作策略的创新。随着科技技术的不断进步,供电系统相关机构需要完善相应的供电发展新技术,提高远动系统的运作水平。在工程实践中,人为的控制供电系统难免会产生一系列人为性的操作问题。为了提高供电系统的整体运作稳定性,必须提高铁道供电系统的自动性及智能性,实现电力调度模块、系统控制模块、继电保护模块等的协调性运作,朝着自动化、远动化的方向研究,做好远动系统的改革工作,实现遥控测试、遥信测试等环节的协调,实现复合材料的组合及应用,提高系统的整体运作容量,做好相关信息的记录工作。
五、新时期电气化铁道供电系统新技术的发展前景
        从电气化铁道供电系统角度出发,提升铁路的安全性是最重要的内容。因此,在运用不同新技术的过程中,应该以安全设计为基础和前提。在对供电技术进行研究和分析的过程中,应该积极遵循节能减排的发展原则。同时,应该把安全发展作为目标,在此基础上不断优化升级设备。在电气设备铁道供电系统中,技术人员应该重点关注不同因素对铁道供电系统产生的影响。同时,电气化铁道供电系统结构比较复杂,相关工作人员在对其进行监测的过程中,应该合理分析其影响因素,并能够检测供电系统的实际运行状况。
总结:
        电气化轨道的建设需要巨大的供电系统来进行供应,同时现在针对供电系统又出了新的供电技术,更好地提高了供电系统建设的便利性,也针对资源进行了更好地利用。也降低了一定的成本,使供电系统进行发展,提高了供电系统的可靠性以及稳定性,也要注意对安全隐患及时进行相应的分析,更好地保证供电系统的可以稳定的发展,更好地适应电气化轨道的使用电量,从而帮助电气化轨道更好地进行建设。
参考文献:
        [1]王勇.客运专线牵引供电系统负荷试验的研究[J].铁道工程学报,2017.
        [2]李有星.探究电气化铁道供电系统新技术的发展[J].商品与质量,2017.
        [3]刘炜,李群湛,陈民武.城市轨道交通交直流统一的牵引供电计算[J].电力系统保护与控制,2017.
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