中国铁路沈阳铁路局集团有限公司调度所 辽宁沈阳 110000
摘要：伴随着我国交通业的发展，铁路运输为我国发展做出了很大贡献。大型枢纽是不同铁路干线牵引供电系统交汇的地方，对牵引供电系统的安全性和可靠性要求较高。本文通过对电气化铁路供电系统进行研究，分析铁路枢纽牵引供电系统存在的问题，并提出枢纽内牵引变电所的相互备用方案，提高供电安全性和可靠性，可实现技术经济性最优。
关键词：铁路；枢纽；牵引；供电系统；优化设计
引言
牵引供电系统是铁路安全运行的保证，但随着运量的提升或者运行的电力机车编组方式变化，部分老旧铁路的牵引供电系统已不能满足机车的正常运行，存在过负荷或者跳闸现象，急需对牵引供电系统进行改造，以适应目前铁路的运量和保证机车的正常运行。本文通过对电气化铁路牵引供电系统能力提升改造的分析，提出一些改造设计注意事项供大家参考。
1电气化铁路供电系统
电气化铁路指的是利用电力牵引的电气化铁路。在电气化铁路的具体应用当中，电力机车供电的电力牵引系统主要在铁路线上进行安装。电气化铁路的供电系统具备和其他铁路系统不同的优势，利用该系统不仅利于人以及自然的和谐共处，而且还可以促进该国在发展当中具备可持续性。铁路电气化供电系统主要利用国家电网当中的高压交流电，首先，将高压交流电传输到相应的铁路牵引变电站中，并把铁路牵引变电站用来实施电流的第一次降压。其次，降压电流会被输送到铁轨上方的具体接触网部分。铁路机车在上空接触网上获得电流，并利用机车的内部系统对高压交流电实施第二次降压，然后会把高压交流电整流变为直流电，利用直流电为直流电动机实施供电。最后，使用直流电动机带动铁路机车的具体车轮轴旋转，促使车厢前进。
2存在问题
（1）中心牵引变电所故障时影响范围大。大型车站所有车场、联络线和动车所、机务段等区域设施由中心牵引变电所的同一相供电，相互之间均采用电分段分区。当该中心牵引变电所停电时，影响范围较大，其同一相供电范围内仅能同时由相邻某条干线的一座牵引变电所越区供电，供电能力受到制约，将对多条线路的运输造成影响。
为减轻越区供电时对运输能力的影响，在供电方案设计中应优先考虑指定某相邻牵引变电所作为越区供电时的首选，同时将两变电所之间的供电臂适当缩短来提高越区供电能力。
（2）枢纽牵引供电格局难以准确把握。由于枢纽总图规划不稳定、变化频繁，枢纽内牵引供电设施布局及先期建成的中心牵引变电所的牵引变压器容量、馈线布置、供电线路径、接触网分段和联络开关设置等难以完全适应总图规划发展的需要，需尽量考虑远近结合的实施方案和过渡措施。
3方案优化设计建议
3.1设备标准化
我国十分重视铁路供电系统的发展，在此方面制定了十分科学的标准化制度。必须要能够确保设备管理标准化，要从国家整个铁路运行的角度出发，做好宏观规划。在设备生产和建设方面，一些性能指标必须要严格满足国家相关标准，严密监测供电设备的实际性能，发现其中可能存在的一些问题。要能够经过实践测试，通过自动监控设备来实时反馈出这些供电设施的运行状况。当前高速铁路供电安全检测系统已经得到广泛应用，有效确保了整个铁路供电系统的安全。除此之外，接触网多功能检修车使用电能进行驱动，为维护铁路轨道安全做出了重要贡献。在设备标准化建设方面，铁路系统采购供电设施主要面向该领域的大型国有企业，具备足够强的研发实力，相关经验也已经比较丰富，质量得到有效确保，可以更好促进国内整个铁路供电系统的标准化建设。这样也有利于后期进行检修维护，实现各地不同的铁路管理部门之间相互合作，对一些优质的经验进行探讨，提高合作效果。
3.2优化电分相设置
（1）枢纽内牵引变电所外部电源进线争取采用同相位，减少牵引变电所间电分相设置；中心牵引变电所争取采用单相牵引变压器，减少牵引变电所首端电分相设置；正线与车场之间的供电分区间建议设置电分相，减少电压差。
（2）枢纽内的接触网电分相不宜设置在连续大坡道、变坡点及出站加速区段，以便于更好满足动车组加速出站牵引供电负荷需求，必要时线路可设置缓坡。
3.3变压器瓦斯保护
对日常维护检修工作的开展以及对自动监控系统的搭建，虽然可以明显降低接触网运行故障的出现概率，但却无法彻底预防故障问题的出现。因此，为减小接触网故障所造成损失程度，控制故障实际影响范围，应引入变压器瓦斯保护机制，配置气体继电器以提供瓦斯保护，将其设置在变压器油箱与油枕间隔区域的联通管中。如此，在装置监测到变压器顶盖部位聚积气泡时，将快速执行瓦斯保护措施，以消除变压器油箱外侧套管与断路器连接线故障。
3.4接触网施工自动化技术
接触网的弓网稳定可以更好保障电气化铁路的高速运行以及安全性。想要保障接触网的稳定性，首先需要提升整个弓网系统的稳定性，即电力机车会遭受基础网取流以及电弓的影响，这就要求接触网存在高平稳性，对接触网来讲，对导高造成影响的因素：弹性吊索安装张力、腕臂结构、吊弦长度以及施工安装工艺等。其中弹性吊索、腕臂以及吊弦等都需要在工厂化预配车间完成。目前，我国的科学技术一直在发展，人工智能化技术也得到了提升，自动化吊弦穿线机以及自动化腕臂预配平台逐渐地投入生产并进行应用。与人工预配相比较，自动化预配平台可以保障生产效率的提升，与此同时，使得预配数据精度得以提升，对弓网系统的稳定性起到很大保障作用。
3.5防雷、接地及回流
（1）接地
所亭接地设计除应满足工作接地的需要外，还应满足人身安全要求，由于以前水平接地体采用扁钢—40×5，垂直接地极采用LDB－20×2500mm，运行一段时间后，考虑接地网的腐蚀等，可能存在接地电阻值已不满足要求，故对接地网进行重新敷设。
①接地体
牵引变电所设置以水平接地体为主的网格式接地装置。接地网由埋深为0.8m（冻土区段埋深在冻土层以下）的硬铜绞线水平接地体为主，相隔适当距离加垂直接地体（长2.5m，纯铜接地棒）为辅的复合接地网组成，均压带平均间距为5m～10m。在变电所的进、出口处，埋设帽檐形辅助均压带，所内道路维持既有标准不变。
牵引变电所接地网的接地电阻按系统短路电流进行计算确定，并应满足接触电位差和跨步电位差的要求。当各所的接地电阻实测值达不到要求时，可采用复合接地极以降低接地电阻。
②避雷针接地
避雷针单独设置一套接地装置，接地电阻应小于10Ω。当避雷针接地装置接地电阻大于10Ω时，避雷针的接地装置可与主地网连接，与主接地网的地下连接点至设备与主地网的地下连接点沿接地体的长度不小于15m。
③二次系统接地
维持牵引所内既有二次系统接地形式不变。
（2）回流
对牵引变电所回流系统进行补强，回流系统采用10根ZC－YJV731kV1×150mm2电缆（钢轨6根，回流线4根），新增集中接地箱一处，集中接地箱至各变压器中性点的电缆采用4根ZC－YJV731kV1×400mm2电缆。
结语
总之，论文主要详细地研究了铁道枢纽牵引供电系统，结果可以表明，在目前电气铁道的发展当中，关于供电系统的研究依然面对着非常多的问题。因此，未来需要不断对铁道枢纽牵引供电系统的新技术实施一定的探讨以及研究，最终促使其更好发展。
参考文献：
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