摘要：截止到目前，我国的高铁营业里程已经位居世界榜首，在这一背景下，与高铁相关的技术都随之获得了长足进步。由于高铁具有速度高、功率大等特点，从而对供电动力牵引系统的安全、稳定运行提出了更高的要求。为此，有必要加大对牵引供电安全管理的研究力度，这对于促进我国高铁的发展以及确保行车安全具有非常重要的意义。基于此点，本文就高速铁路牵引供电安全管理展开研究。
关键词：高速铁路；牵引供电；安全管理
1 高铁牵引供电系统的负荷特性及安全管理的特点分析
1.1高铁牵引供电系统的负荷特性
高铁牵引供电系统的负荷特性与普速铁路存在着非常明显的区别。
（1）负荷波动频繁。负荷大小与供电臂运行的列车数量、线路坡度及列车运行速度等有关。高铁牵引变电所的负荷会随着两供电臂内列车的数量及其负荷状态随时出现波动。
（2）牵引负荷大。高铁列车具有速度快、高峰时段密度大等特点，而空气阻力会随着速度提高成倍增加，此时的列车牵引力需要克服空气阻力运行，这使得牵引负荷较大，高速列车单车电流可达到600～1000A，而普速列车电流一般不大于300A。
（3）高铁列车在高速运行的过程中，常常需要克服空气阻力行进，如果列车想要维持高速行驶，就必须持续从接触网获取电能，这使得列车本身的负载率相对较高，并且受电时间较长。
（4）功率因数高。采用交-直-交动车组，功率因数在0.95以上。
1.2安全管理特点
高铁牵引供电安全管理的特点主要体现在以下四个方面：
（1）动态性。高铁的牵引供电负荷具有非常明显的移动性和不确定性，并且负荷常常处于不平衡的状态，这使得各种安全问题的发生存在动态变化，一旦出现行车事故或是供电中断，势必会造成巨大的经济损失和严重的负面影响。
（2）反复性。由于牵引供电设备全部设置在露天的环境当中，设备的运行受温度变化和气候条件的影响相对较大，从而使得季节性安全问题反复发生。
（3）复杂性。牵引供电系统的接触网具有非常明显的复杂性，如环境复杂、气候变化无常、没有备用设备等等。
（4）独立性。高铁牵引供电的冲击性负荷非常频繁，且谐波含量较大，同时运行环境的污染也比较严重，这对牵引供电安全管理提出了较高的要求。
为此，必须采取有效的措施提高牵引供电安全管理水平，这对于确保高铁安全、稳定、可靠运营具有非常重要的现实意义。
2 高铁牵引供电安全管理的有效途经
2.1 做好技术方面工作
由于牵引负荷电流大，波动比较剧烈，谐波含量丰富，并且属单相负荷，为了增大电网对谐波、负序的承受力，减小对其他负荷的谐波、负序影响，减小牵引变电所母线电压的波动，降低输电线路损耗，保证输电线路的动态、静态稳定，应尽可能选用更高的电压等级，如220KV。
提高电气化铁路的供电可靠性。首先，提高牵引变电所供电的可靠性，即尽可能设置备用电源或实现环形及双侧供电；其次，使电功率的损耗小，并尽可能减少投资。从供电的可靠性出发，牵引变电所应尽量采用环形供电或两侧供电。采用一侧供电方式，须设双回路输电线。当这两回输电线路连接到同一变电站时，这两回输电线路须接至不通的分段母线上。
电气化铁路牵引负荷是波动性很大，在新线建成运行初期，空载概率较高，实际运营中按照近期运量设计变压器容量，按照远期预留变压器位置，并且利用变压器的过负荷能力降低变压器安装容量，从而降低近期内的基本容量电费。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
采用大功率半导体和计算机PWM控制技术，将25KV工频单相交流电经牵引变压器降压后整流成直流电，再经逆变成交流供交流电动机，克服了交-直型电力机车的功率因数低、总体谐波含量大的缺点，理论上功率因数可达1，由于机车自用电无功负荷及降压变压器的存在，功率因数也达0.98左右。
针对负序问题，从设计时就要选用强电源，保证足够大的短路容量，在电源受限制的条件下，避免使用单相变压器，相邻的牵引变电所接入电力系统时，进行相位轮换，采用对称补偿装置平衡负序（动态调节时难度较大）。
针对谐波问题，采用PWM调制的交-直-交型电力机车，消除谐波源。并联无功补偿装置在补偿无功功率的同时，兼滤3次（5次）谐波。设计时注意选择短路容量大的电源。
牵引网电压水平的改善方法：（1）减小阻抗，选择容量大的电源，减少系统中的电压损失。（2）降低牵引网阻抗：设加强线，上、下行并联等；校正个功率因数，提高电力机车功率因数；变电所安装无功补偿装置。（3）动态调压：采用有载调压的主变压器；二次侧安装调压自耦变压器。
2.2提高故障处置能力
由于高铁动车组运行速度高、线路具有封闭性、线路所处地点较为复杂，多为桥梁、隧道，抢修制约条件较多。为提高处置接触网故障突发事件的能力，保证故障发生后能够以最快的速度送电开通，高铁接触网故障抢修一般以“双线封锁、垂直停电”作业方式进行。如果故障影响范围小，单线停电能确保人身和行车安全时，经调度同意后可采用单线停电的封锁方式进行。但为了保障抢修人员的人身安全，未停电封锁的相邻线路通过列车应限速在160km/h以下。
在事故抢修中，根据事故情况及抢修作业进展情况，为保证快速抢通，在确保供电及行车安全的前提下，可采取一些必要的临时开通措施，以达到“先通后复”的目的。如吊弦间距可增大一倍、一些损坏的零部件可暂不更换、接触悬挂的某些部分可暂不固定、、绝缘锚段关节可暂按非绝缘锚段关节调整，允许接触线设备满足最低技术条件开通运行，必要时采取降弓、限速等措施，可根据事故情况及抢修情况灵活运用。在开通线路，疏通列车后再申请天窗进行彻底性恢复处理，使设备达到标准技术状态。
2.3加强员工培训
为了确保牵引供电设备的安全、稳定运行，必须不断加强对相关人员的技术培训工作，使他们了解并掌握更多的新工艺和新技术。在实际培训中，可以根据设备检修过程中常见的各种疑难问题，制定相应的培训科目，并在培训完毕后进行考核，进一步明确持证上岗的原则，对培训不合格的员工，应当进行再培训。同时，可以定期组织开展竞赛活动，并将比赛结果与员工的绩效奖金挂钩，以此来调动员工的学习积极性。此外，应当建立长期培训机制，每年至少进行2次以上的模拟应急演练，并严格按照培训计划对员工进行培训，提高现场应急处理能力。
2.4 编制事故应急预案
由于牵引供电系统本身的特殊性，常常会出现各种突发性事故。为此，必须编制科学合理、切实可行的安全应急预案，这是处理突发事故的根本保障。同时，可将应急材料管理、抢险分工等内容纳入到抢险工作检查范围之内，逐步完善应急预案，提高安全管理机率。
3 结论
高铁牵引供电安全管理是一项较为复杂且系统的工作，其在确保高铁安全运营方面具有不可替代的地位和作用。为此，必须采取有效措施，不断加强对设备、人员的管理，提高系统运行的安全性和稳定性，降低事故的发生几率，为高铁安全、稳定运营提供可靠保障。
参考文献：
[1]谭秀炳.交流电气化铁道牵引供电系统2007
[2]李军智、李建兵、朱开亮.牵引供电系统开展可靠性管理的思考[J]铁道运营技术.2009（7）
[3]李群湛.我国高速铁路牵引供电发展的若干关键技术问题[J].铁道学报.2010（8）.
[4]刘会刚.关于高速铁路牵引供电安全的研究[A].第三届铁路安全风险及技术装备研讨会讨论文集（上册）[C].2012（5）.
论文作者:王玉
论文发表刊物:《电力设备》2019年第16期
论文发表时间:2019/12/9
标签：负荷论文; 高铁论文; 谐波论文; 安全管理论文; 功率因数论文; 列车论文; 供电系统论文; 《电力设备》2019年第16期论文;