城际铁路牵引供电系统节能设计措施研究

吕文芳　曹鹏飞

摘要：随着我国社会水平的提升，城际铁路将是我国高速铁路发展的主要趋势，有利于各城市群体之间距离的拉近，提升人民出行的便利度。城际铁路将城市间经济发展关系进行有效集结，从而带动各城市经济水平的共同提升。比如现阶段京津已经建成通车的城际铁路，极大的推动了两大城市之间紧密一体化发展。我国作为能源大国的同时也是人口大国，近些年来各类能源日趋紧张，因此对节能设计进行探究十分有必要。就我国铁路发展主要趋势的城际铁路来说，牵引供电系统节能设计亟待解决。

关键词：城际铁路 牵引供电系统 节能设计

—、城际铁路特点分析

城际铁路属于铁路种类的一种，与传统普速铁路和快速发展的高速铁路存在一定的共同点，但是也存在各种不同之处，并具有明显的自身特点。首先，线路长度缩短，通常情况下线路长度不超过200KM，其主要作用是将两个相近的城市进行有效连接：再者，线路沿途车站设置少，实际上城际铁路沿途一般不设置停战。即使设置也是非常少；再次，运行速度高，通常情况下城际铁路速度在260KM/h至300KM/h之间；最后。列车发车间隔时间短，为了对大量人流进行及时输送，城际铁路发车间隔较短，现阶段通常情况为5分钟发车间隔，后续会提升至3分钟。

二、城际铁路耗能负荷分析

城际铁路最为主要的耗能为电能。耗能负荷包含牵引用电负荷和各类机电设备系统辅助生产用电负荷两部分。其中牵引用电负荷占绝大比例，高达总耗能的90%左右，剩余10%份额为辅助生产能耗占比。因此对城际铁路牵引供电系统牵引用电耗能节能措施进行深入研究十分有必要。可有效降低电能源消耗。符合我国可持续发展战略目标。

1.机电设备系统辅助生产用电负荷。辅助生产用电负荷是机车正常运行所需牵引动力之外各类机电设备所需用电的统称。主要包含铁路沿线车站生产及生活的各类用电、铁路通信信号等弱电系统的设备用电、给排水设备用电等。

2.牵引用电负荷。牵引用电指的是保证列车正常通行所需的牵引动力用电。通常情况下城际铁路牵引供电系统应用AT供电方式，在铁路沿线进行牵引变电所设置，牵引变电所由电网进行电能获取，然后利用牵引网络将电能向动车组进行输送。牵引用电能耗主要包含列车运行动力用电和其牵引变压器用电。

三、城际铁路牵引供电系统自身节能优势分析

目前阶段城际铁路所运行的机车种类为交直交互电力机车，在节能方面相比传统交直型机车具有明显优势，可整理总结为以下几个方面：

1.交直交互型传动方式的电力机车对再生制动技术进行应用。下坡情况时优先对再生制动进行采用，此种制动装置可将电能反馈至接触网。从而被正在取流的机车或动车组利用。通常情况紧坡地段长且连续设置，下坡地段时列车基本为制动状态，因此再生制动产生的电能被上坡取流动车或机车所使用，相比传统电阻或机械制类机车来说。具有更强的节能效果。

2.交直交互型电力机车功率因数更高、谐波含量更小。因其功率因数更高和谐波含量更小的特点，在机车满负荷运行时，其功率因数会与1相近。因此无需添加任何无功补偿装置。功率因数较高可大幅度减小供电系统运行过程中的电能损耗，从而减少无功电能的产生。

四、牵引供电系统节能措施探究

对于城际牵引供电系统节能设计来说，是一个相对系统完整的工程，由牵引供电方式到牵引供电方案设计，以及牵引变压器等各类设备类型等进行节能措施均需进行综合考量，从而使得节能效果可最大限度发挥。

1.合理选择牵引供电方式。通常情况下我国城际铁路牵引供电系统应用单相工频交流制，接触网额定电压设置为25Kv。牵引网供电方式普遍采用自耦变压器供电方式。即AT供电方式。将回流线在传统带回流向直接供电方式进行设置。可对牵引网阻抗进行有效降低，有利于牵引回流条件的改善；对于AT供电方式来说，进行正馈线添加，由节能角度而言，AT供电方式牵引网阻抗较TRNF供电方式相比有明显优势。因此采用AT供电方式可大幅度降低牵引网能耗。此外AT供电方式供电能力也更强一些，于大密度、高速度的城际铁路而言更加适合。

2.合理选用节能型牵引变压器。对于牵引变压器节能措施而言。节能型种类变压器的选用是主要措施。目前阶段我国已经研制出超低损耗卷铁心技能型牵引变压器，此类变压器制作工艺采用卷铁心，超强抗短路能力、超低损耗、超低噪音是其主要优势。此类牵引变压器空载损害与普通牵引变压器相比可降低约为50%左右。相比传统相同容量的叠铁心牵引变压器而言，每年可最低节省大约35万度的电能损耗。因此节能型牵引变压器的合理选用可对牵引损耗有效降低，提升电能效率。从而实现节能环保的根本目的。

3.其它设备节能措施分析。与牵引用电节能措施相对应的为其它设备节能措施，可分为生产生活用电和其它设备及给排水用电。首先，可将所有生产生活所用照明设备更换为节能型。从而降低照明所产生的电能损耗，并设置声光控开关，减少不必要的电能浪费；再者，结合实际情况安装太阳能装置，代替传统电能消耗装置，从而有效降低电能损耗；最后，各沿途变电所内进行植被的种植，以对热岛效应进行缓解，一定程度节约电能的应用。

五、结束语

综合上述所言，近些年来我国高速铁路快速发展，城际铁路也在不断进步和完善，节能设计问题以成为当前阶段高速铁路电气化设计所关注的重点问题。牵引供电系统乃机车运行过程电能消耗的主要部分，因此本文对城际铁路牵引供电系统节能设计措施展开探究，将供电节能设计理念渗透至供电方式的选择、节能型牵引供电变压器选用以及其它设备节能措施分析，从而切实提升牵引供电系统的电能损耗，使得我国城際铁路建设向绿色节能趋势持续发展。