济南铁路局青岛供电段 山东济南 266005
摘要：能力强，还实现绿色、安全的生产运输，得到国家相关部门的充分肯定。但随着我国经济快速发展，货物运输体量更加庞大，对重载铁路的依赖不断加深，虽然我国重载铁路事业已取得长足发展，但仍具有广阔的潜力。为了挖掘其运输潜力，开设更多万吨以上的重载列车，我们势必要进行技术创新。列车重载意味着牵引功率高、牵引电流大，极易引起接触网及整个供电系统电压的波动。因此，为了提升重载列车的运输能力，首先必须对牵引供电系统进行研究，提升关键技术水平。本文将首先指出个人发现的目前我国重载铁路存在的主要问题，再提出相应的解决措施，以促进技术上的创新，提升重载铁路牵引供电系统的性能，从而实现重载铁路事业的进一步发展。
关键词：重载铁路；牵引；供电系统；主要技术
1牵引供电系统存在的问题
1.1电分相问题
电分相作为接触网的关键结构之一，对限制重载列车的速度发挥着重要的作用。重载列车正常运行速度不高，经过传统式的电分相时，速度会进一步降低，所以机车通过电分相大大降低了运输效率，且造成能源浪费。过分相除使列车掉速外，还可能造成列车停止运行，直接影响铁路的正常运行。比如当电分相处于线路坡度较大的位置时，可能引起重载列车的坡停，造成大量的能量损耗。此外，电分相处一般是接触网系统的薄弱环节，机车通过电分相时，接头处容易出现打弓，加速导线和受电弓的磨损，大大增加了发生故障的几率。
1.2谐波问题
传统的交直型电力机车采用半控桥式整流，是靠晶闸管来控制导通角来控制机车出力，所以在整流过程中容易产生大量3、5、7次低频段的高次谐波电流，但也会出现20次及以上的高频高次谐波电流。而高次谐波电流的产生对供电系统有很多负面影响，比如增加变压器、电动机的铜损和铁损；涌入大量电流，导致电容器过热甚至损坏电容器；产生辐射作用，对周围无线电及电子设备产生干扰；造成计量仪表的感应盘产生额外转距，引起误差，严重时甚至烧毁线圈。
1.3负序问题
对于理想的电力系统，由于三相对称的，负序和零序分量的数值都为零。而当出现三相不对称即负序和零序分量度有幅值时，则表明系统出现了故障。所以，当重载铁路机车牵引功率增大时，牵引电流、电压相应增大，从而引起三相电压不平衡，产生负序问题。我国对不同电机正常运行负序电流的范围进行了规定，一旦超过规定范围，便很容易出现电机及其他相关设备损坏。比如，对于同步发电机，负序电流容易在相应部分引起发热、损耗，转子过热而烧坏设备。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对于异步电机，负序电压不仅会增加电机的铜耗和转子的铁耗，一般还会改变电机中原来的旋转磁场，引起电机振动、噪音，引起电机的功率因数较低，效率较低，甚至造成电机停转。
1.4再生制动问题
再生制动指一种运用在电动车辆上的反馈制动技术，即在电车制动时，把电车的动能进行转化和储存，形成再生制动能量。再生制动其实在电气化铁路列车的应用已经很广泛，但实现再生的同时也出现一定问题。由于列车通常是将制动转化储存的电力输回电网，即使一般的再生制动只能利用30%的动能，最终实现再生能量的循环利用。但是重载铁路列车的牵引电流很大，能存储的再生制动电能也很大，当巨大的电能输回电网，却没有电力机车吸收利用或是超级电容存储时，容易造成接触网的电压升高。
2关键技术解决方案
2.1电分相问题解决方案
针对列车过分相掉速甚至停止的问题，笔者认为解决方案主要有以下三个：（1）合理设置电分相。主要指电分相的数量和位置，应当尽量满足数量少、位置合理。在进行牵引供电系统设计时，在条件允许情况下，设置较长的供电臂，以避免电分相过多造成运输效率降低，避免能源浪费。此外，应当充分考虑电分相的位置，不设置在列车的减速地段如列车进出站，因为可能使列车直接停下，损耗动能。（2）设置地面自动过分相装置。地面自动过分相装置，指通过沿线的地磁传感器识别列车的位置，再控制分相内的选相断路器，最终实现列车带电过分相。这也是目前最适用于大坡道分相问题较为理想的方案。（3）采用同相供电技术。同相供电系统的实质是单相供电系统，即全线为电力机车提供电能的供电区间具有相同的电压，为同一相位。这种技术是直接取消了电分相的设置，也是从根本上直接解决了列车过分相掉速、停车等种种问题。
2.2谐波问题解决方案
针对开行交直型列车的重载铁路，应当分高频高次谐波和低频高次谐波两个方面研究解决方案。笔者认为可采取以下方案：（1）对于高频高次谐波问题，可以利用高次谐波滤波装置，目前常采用的是高通滤波器，将其置于牵引系统的变电所内，滤出高频高次谐波，从而避免谐波影响供电系统，减少发生谐振和系统故障的几率。（2）对于低频高次谐波问题，一般可以在牵引系统的变电所内设置动态无功补偿装置，不仅可以滤除低频高次谐波，还能够改善功率因数低下的问题，从而同时实现降低高次谐波对供电系统的影响且提高功率因数。
结束语：
综上所述，目前我国重载铁路仍具有巨大发展潜力，只要积极发现问题，解决问题，我国重载铁路事业就能更上一层楼。通过分析，其主要制约点在于牵引供电系统，所以想要提升重载列车的运输能力，就必须首先探索关键技术的解决方案，从而不断改进牵引供电系统。我们可以从电分相、谐波、负序和再生制动能源四个关键问题上，对供电系统进行改进和完善，使得重载列车的动力无忧，能源无忧。
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论文作者:王璐
论文发表刊物:《防护工程》2017年第34期
论文发表时间:2018/4/2
标签：供电系统论文; 谐波论文; 列车论文; 铁路论文; 电流论文; 电机论文; 过分论文; 《防护工程》2017年第34期论文;