郝君

（包頭鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程系 014060）

鐵路牽引供電系統(tǒng)的供電可靠性研究

郝君

（包頭鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程系 014060）

近年，我國(guó)鐵路的大規(guī)模興建使得鐵路牽引供電系統(tǒng)的供電可靠性倍受關(guān)注，本文對(duì)牽引供電系統(tǒng)的供電可靠性進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹，闡述了鐵路牽引供電系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)和鐵路牽引供電系統(tǒng)可靠性評(píng)估的五個(gè)層次，進(jìn)而提出提高牽引供電系統(tǒng)供電可靠性的措施。

牽引供電系統(tǒng)的供電可靠性；評(píng)估的五個(gè)層次；措施

1 前言

牽引供電系統(tǒng)指從電力系統(tǒng)或者一次供電系統(tǒng)接受電能，通過(guò)變相、變壓或換流把工頻交流變換至低頻交流或直流電壓之后，給電力機(jī)車(chē)負(fù)荷供給所需電流制式交流或者是直流的電能，并且要完成牽引電能的傳輸和配電等全部運(yùn)作功能的完整系統(tǒng)。因此，所謂的牽引供電系統(tǒng)的供電可靠性，即可靠性工程中的一般原理和辦法與牽引供電系統(tǒng)工程存在的問(wèn)題進(jìn)行結(jié)合的應(yīng)用科學(xué)，它的實(shí)質(zhì)是用科學(xué)和經(jīng)濟(jì)的方法，徹底發(fā)揮供電設(shè)備的作用和功能，并確保向電力機(jī)車(chē)不斷地提供質(zhì)量合格的電力。

2 鐵路牽引供電系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)

因?yàn)殍F路牽引供電系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)是綜合的考慮了牽引供電系統(tǒng)可靠性歷史性和未來(lái)性的分析的基礎(chǔ)上發(fā)點(diǎn)，因此牽引供電系統(tǒng)可靠性指標(biāo)具有以下的特點(diǎn)：①必須能反映出牽引供電系統(tǒng)和其設(shè)備的特性、運(yùn)行狀況、結(jié)構(gòu)以及對(duì)正常運(yùn)行的電力機(jī)車(chē)產(chǎn)生的影響，還要能成為衡量各種有關(guān)因素的尺度。②該可靠性指標(biāo)應(yīng)該能從牽引供電系統(tǒng)的運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)當(dāng)中計(jì)算出來(lái)。③鐵路牽引供電系統(tǒng)可靠性指標(biāo)應(yīng)該能引用牽引供電系統(tǒng)可靠性的計(jì)算技術(shù)，并可以從元件數(shù)據(jù)當(dāng)中計(jì)算出來(lái)。鐵路牽引供電系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)主要包括供電可用度、列車(chē)延誤時(shí)間、故障停電時(shí)間、預(yù)安排停電時(shí)間、部響電外影停率、設(shè)備故障率等。

3 鐵路牽引供電系統(tǒng)可靠性評(píng)估的五個(gè)層次

圖1

3.1 層次一

如圖1所示，層次1（HLⅠ）。外部電力系統(tǒng)對(duì)鐵路牽引供電系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行評(píng)估。把牽引變電站看作電力系統(tǒng)中的綜合牽引負(fù)荷，當(dāng)發(fā)電廠與輸電網(wǎng)所組成的外部電力系統(tǒng)給一條高速鐵路的全部牽引變電站供電的時(shí)候，對(duì)各牽引變電站的失負(fù)荷頻率、失負(fù)荷概率進(jìn)行考察后，并考慮越區(qū)供電前提基礎(chǔ)之下，外部的電力系統(tǒng)對(duì)于整條高速鐵路的通過(guò)能力產(chǎn)生的影響，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)可靠性的評(píng)估。通過(guò)對(duì)靈敏度分析找出系統(tǒng)較弱的環(huán)節(jié)及最低的供電可靠性的變電站，進(jìn)而提出改進(jìn)的措施，以達(dá)到提高整個(gè)鐵路通過(guò)能力的目的。鐵路的牽引變電站負(fù)荷與一般的電力負(fù)荷不要同，在設(shè)計(jì)的時(shí)候要考慮相當(dāng)?shù)脑絽^(qū)供電能力，也就是當(dāng)某個(gè)變電站因?yàn)橥顺鲞\(yùn)行時(shí)造成兩個(gè)相鄰的變電站進(jìn)行越區(qū)供電并且承擔(dān)故障變電站的供電范圍，所以考察外部電力系統(tǒng)對(duì)鐵路牽引供電系統(tǒng)的供電可靠性時(shí)，必須要考慮越區(qū)供電這一因素。不考慮接觸網(wǎng)可靠性、牽引變電站主接線等因素的影響，HLⅠ的評(píng)估的結(jié)果可直接成為HLⅣ的依據(jù)。

3.2 層次二

層次2（HLⅡ）。鐵路牽引變電站的可靠性評(píng)估評(píng)估鐵路牽引變電站主接線力一式的可靠性時(shí)，應(yīng)考察不同的及主變壓器繼電保護(hù)裝置、備用力一式和主接線力一式對(duì)變電站可靠性的定量產(chǎn)生的影響。

3.3 層次三

層次3（HLⅢ）。對(duì)鐵路接觸網(wǎng)的可靠性評(píng)估。接觸網(wǎng)零部件的機(jī)械壽命、檢修力一式、鐵路接觸網(wǎng)的不同懸掛力一式、天氣等因素會(huì)引起接觸網(wǎng)失效，因此要對(duì)這些因素進(jìn)行定量評(píng)估。

3.4 層次四

層次4（HLⅣ）。對(duì)鐵路牽引供電系統(tǒng)的組合可靠性評(píng)估。把外部電力系統(tǒng)對(duì)各牽引變電站供電系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)當(dāng)作己知條件，綜合對(duì)越區(qū)供電、變電站主接線、動(dòng)車(chē)組牽引特性、接觸網(wǎng)的可靠性指標(biāo)和運(yùn)行時(shí)間圖等因素進(jìn)行評(píng)估，進(jìn)而對(duì)鐵路牽引供電系統(tǒng)的線路通過(guò)能力、可用性和可靠性進(jìn)行綜合的定量評(píng)估。

3.5 層次五

層次5（HLⅥ）。對(duì)鐵路電力供電系統(tǒng)的可靠性評(píng)估。根據(jù)鐵路電力供電系統(tǒng)的接線方法及負(fù)荷特性開(kāi)始定量可靠性評(píng)估時(shí)，應(yīng)該通過(guò)靈敏度分析找出薄弱環(huán)節(jié)，并提出改進(jìn)的措施。

4 提高牽引供電系統(tǒng)供電可靠性的措施

4.1 提高設(shè)備的健康水平，降低故障率

運(yùn)用新產(chǎn)品，可以將設(shè)備的運(yùn)行可靠性提高。鐵道電力牽引的變電站應(yīng)引進(jìn)高可靠性和高性能的新型產(chǎn)品以達(dá)到提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性的目的。做好日常運(yùn)行的維護(hù)工作，提高裝備健康水平，做好事故預(yù)想和預(yù)防工作確保減少設(shè)備故障和設(shè)備安全運(yùn)行。運(yùn)行人員要加強(qiáng)對(duì)維護(hù)質(zhì)量的巡視，及時(shí)發(fā)現(xiàn)或者消除設(shè)備隱患，提高鐵路供電可靠性。全面配合進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)檢修，并利用紅外線熱像儀監(jiān)測(cè)發(fā)熱點(diǎn)、帶電測(cè)試、和絕緣在線監(jiān)測(cè)等措施，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)設(shè)備監(jiān)測(cè)的工作。

4.2 完善鐵路管理體系，落實(shí)措施和考核

制定完善的技術(shù)指標(biāo)考核管理制度，嚴(yán)格執(zhí)行管理措施，積極開(kāi)展可靠性的管理工作。建立健全可靠性管理的檔案、資料，使得可靠性管理標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。把鐵路供電可靠性的指標(biāo)層層分解責(zé)任到所負(fù)責(zé)的部門(mén)，在保證各部門(mén)變電所值班人員安全的基礎(chǔ)下，挖掘潛力，且在規(guī)定之內(nèi)完成各項(xiàng)工作。各個(gè)變電所每月應(yīng)準(zhǔn)確、認(rèn)真和及時(shí)地完成可靠性的統(tǒng)計(jì)工作，按照要求上報(bào)。

4.3 縮短停電時(shí)間，建立時(shí)間觀念，提高搶修效率，減少損失

要提高接觸網(wǎng)系統(tǒng)供電可靠性，可以采用下面的措施來(lái)提高接觸網(wǎng)技術(shù)條件和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。①設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，最大受風(fēng)偏移量，錨段長(zhǎng)度，下錨偏角，比如風(fēng)速選值，接觸網(wǎng)最大跨距，設(shè)計(jì)拉出值等技因素都需要進(jìn)行認(rèn)真研究。通過(guò)加強(qiáng)接觸網(wǎng)的防腐性可以降低接觸網(wǎng)因自然因素導(dǎo)致的故障。所以應(yīng)該選擇耐腐蝕的材料，運(yùn)用表層防腐技術(shù)處理，定期對(duì)清掃網(wǎng)進(jìn)行清掃，在鐵路兩邊種植灌木進(jìn)行防護(hù)。②采用高質(zhì)量的接觸網(wǎng)零部件。對(duì)零部件的設(shè)計(jì)進(jìn)行有計(jì)劃地改造，例如使用無(wú)螺栓型，可以逐步從少維修過(guò)渡到無(wú)維修化。從零部件標(biāo)準(zhǔn)化入手，使之定型化，通用化以減少其品種和規(guī)格。③加強(qiáng)對(duì)接觸網(wǎng)維修人員的培訓(xùn)，提高員工的應(yīng)變和檢修的能力，還可以改用承包制度提高員工的責(zé)任感調(diào)動(dòng)員工和積極性。

5 總結(jié)

綜上所述，鐵路牽引供電系統(tǒng)的可靠性涉及到很多方面，包括鐵路牽引供電系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)、鐵路牽引供電系統(tǒng)可靠性評(píng)估、運(yùn)營(yíng)管理等各個(gè)方面。為提高鐵路牽引供電系統(tǒng)的可靠性，應(yīng)從常發(fā)生的故障類(lèi)型入手，分析原因，最后總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提高施工質(zhì)量，為鐵路客運(yùn)專(zhuān)線運(yùn)輸提供安全可靠的供電保障。

[1]楊媛.高速鐵路供電系統(tǒng)RAMS評(píng)估的研究[D].北京交通大學(xué)，2011.

[2]王傳啟.高速鐵路智能牽引變電站自動(dòng)化關(guān)鍵技術(shù)研究[D].華中科技大學(xué)，2013.

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1004-7344（2016）03-0064-02

2016-1-6