摘要：本文主要目的是对铁路牵引变电所高耗能问题进行分析研究，首先简要介绍了铁路牵引变电所基本内容，其次对牵引变电所电能损失的具体内容进行深入分析，最后对电气化铁路牵引变电所节能技术的措施应用实践进行了研究，以便更好的做好铁路牵引变电所的节能降耗管理。
关键词：铁路牵引变电所 电能损耗 分析
前言
铁路为我国交通事业的飞速发展奠定了坚实的基础，随着近年来我国电气化铁路的逐渐发展和进步，铁路运输的作用和效益也更加凸显。但是在铁路运输的过程中，特别是电气化铁路，供电系统受电力机车和供电设备、设施的影响，在运行过程中会产生很大的电能损失，给电网系统的安全运行造成了隐患，也为运营单位的经济效益造成了损失。因此，通过对引起电气化铁路电能损耗的一些因素进行分析研究，采用先进的节能技术和相关应对措施，尽可能减少电能损耗带来的不利影响。
一.电气化铁路及其牵引变电所
经过对我国当前铁路发展情况分析，电气化铁路作为非常重要的一种铁路类型，因其污染少、噪音小、安全、快捷等方面的优势，所以成为我国铁路运输的主流技术。对于电气化铁路来说，牵引动力主要是由电力电网所提供的，所以在整个运行的过程中会产生大量的能源消耗，由于电力机车自身无法携带工作电源，这就需要通过接引外部电源，经牵引变电所主变降压耦合后，为电力机车提供持续不断的工作电源。因此，牵引变电所作为电气化铁路的核心组成部分，对电力机车的安全畅通运行起着举足轻重的作用。但是从另外的角度分析，牵引变电所在运行中的能源消耗也就成为当前电力机车能耗的主要组成部分，需要引起足够的注意。
二.牵引变电所电能损失分析
铁路牵引变电所的能量损失具体有以下两个部分组成：一是牵引变电所设备本体存在的能量损失（如空载损耗、发热等），这是牵引所主变压器在运行的过程中自身产生的电力能源损失；二是由电气化铁路独特的供电方式和特殊的用电负荷所产生的能量损失，主要原因是电力机车在运行过程中所产生的谐波以及负荷不平衡所产生的负序电流等因素所造成的电能损失。
1.变压器电能损失
在整个铁路供电系统中，铁路牵引所主变压器本体的电能损耗占有很大的比例，主要是由铁路运输性质造成的空载损耗与负载损耗两方面构成，要想准确掌握变压器本体的电能损失数据，需要依靠相关的检测仪器、仪表并结合变压器的实际运行情况进行相应的空载试验和短路试验，从而可以准确的判定最终的电能损耗量。
2.负序电流导致的电能损失
由于电力机车使用的是单相电源，是经过牵引所主变将三相交流电耦合降压后提供的，该电源具有较强的独立性与非对称性，容易引起电力系统的三相不平衡，从而导致负序电流的产生，该电流的存在会直接给牵引电机、变压器等重要的结构部件造成较大的影响（如发热），进而产生比较严重的电能损失。查阅相关的资料可以确定，负序电流会加剧电力电网能量的损失。
3.负荷谐波的电能损失
负荷谐波在电力系统运行过程中始终存在，而不同型号的电力机车对电气化铁路负荷谐波造成影响也不尽相同，有的电力机车（如和谐型机车）在重载、高速运行中产生的谐波量是非常巨大的，对于整个系统的运行存在直接影响，其中包含较大的电能损失量。因为谐波的存在，会导致整个电力系统各个组成部分产生较大的电能损失，如发电机、变压器等关键性的部件，同时也会给系统的运行产生比较严重的谐振，严重的可能导致电力系统设备故障（如绝缘击穿等）。
4.低功率因数引起的电能损失
低功率因数所造成的发电与输电时的电能损失，同时也会直接导致整个电力系统存在比较严重的电能损失。较低的功率因数，会给发电厂发电机组输出能量和电网的供电能力造成影响，从而导致电气设备出现效率下降（如电力机车牵引能力下降、提速缓慢）等问题。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆无论是发电还是电力的输送过程，都会导致其成本的升高。功率因数比较低的情况下会直接导致系统出现能量损失严重的情况，必然会导致较为严重的电能损失，同时相关的运营单位还会受到地方供电部门的处罚，经济效益遭受额外损失。
三.牵引变电所节能方案
1.恰当选择牵引变压器
针对电气化铁路日常运行过程中所产生的高能耗问题，其中主要的解决办法，就是根据铁路实际的运行需求，来选择符合电力系统要求的牵引变压器，因为合适的变压器能够大大降低能源的消耗，具体有以下两个要求：一是牵引所主变的选择首先要确定其型号是否能满足电力机车运行需要，不同型号的变压器在功能损耗上存在很大的差异。因此，只要选择符合要求的牵引变压器，即可完全消除这一差异。此外，在选择变压器的过程中，还要充分考虑到系统运行的实际情况（如重载、高速、自然环境等），以保证其能够正常工作为基础，在目前我国节能降耗要求比较高的情况下，首先选择产品质量可靠的节能变压器，从源头上控制好设备自身能源的消耗；二是结合牵引变压器使用铁路的运输要求，在选择变压器的容量参数时，根据实际需要选择容量相对较大的变压器，预留一定的过载冗余，这样对于降低电能的消耗有着一定的积极作用。从大量的试验数据分析可以确定，变压器的电损约为2%。因此，通过精确的分析比对，在变压器选择时考虑容量的冗余，可以有效的预防控制电能损耗，虽然建设初期牵引变压器需求费用较高，但是在后期的运营过程中，相对较低的能量损失，也间接的节约了运营成本。
2.加强负序电流的控制
对于电气化铁路中负序电流所产生的电能损耗问题，最为关键的节能方式就是采取措施来避免负序电流的产生。从电力系统的运行情况来分析，负序电流的存在主要是因为牵引变电所在进行系统供电的过程中产生单相牵引负电荷所导致的，因此，要想有效的降低该因素所产生的电能损耗问题，就需要采取措施来有效的处理系统的单相负电荷。通常情况下，消除单相牵引负电荷的主要措施就是换接相序，也就是在整个系统的运行中，对牵引所主变进线侧绕组高压抽头采用合理的设计方案，利用调换接入不同相的措施，可以有效的减少单相负荷的存在，从而彻底降低负序电流造成的电能损耗问题。
3.及时改善牵引所的谐波和功率因数
谐波的存在与负荷功率因数的降低，会给电气化铁路的安全运行和日常管理带来很大的影响，分析其产生的原因，主要就是牵引变电所相关供电设施在日常运行过程中自身所存在的电容或者供电负荷等因素所导致的。因此，在电气化铁路牵引供电系统设计时，就要首先考虑设置动态补偿设施来降低谐波的不利影响，提高功率因数，提升能源利用率，减少经济损失。
4.做好电压的补偿措施
从当前电气化铁路的运行实际情况来分析，电力网路在正常工作的过程中也会产生一定的电能损耗问题，其中电压是非常重要的影响因素，尤其是在电压过低的情况，会存在比较严重的电力能源消耗。因此，在牵引供电系统建设初期，就要认真研究、分析，提前采取相应的防范和控制措施，如尽量缩短电力供电线路长度、适当增加导线的截面积或采用AT供电方式等，有效防范能源损失。
四.结语
综上所述，通过对当前电气化铁路牵引变电所的实际运行情况分析，最为关键的问题就是电能损耗问题，这是当前技术人员所研究的重点。在实际应用中，对目前存在的主要电能损耗形式进行分析，确定最为合理的解决方法，从而降低电能的损耗，实现节能增效的目的。
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论文作者:席俊章
论文发表刊物:《基层建设》2019年第10期
论文发表时间:2019/7/3
标签：电气化铁路论文; 电能论文; 变电所论文; 变压器论文; 损失论文; 电力机车论文; 谐波论文; 《基层建设》2019年第10期论文;