电气化铁道节能技术探讨

学术论文吕高奎 2018-01-08 14:45:40
    随着我国电气化铁路建设的速度不断加快,对于电气化铁道节能技术的应用也在不断加强,因此,我们有必要深入探讨如何更好的应用电气化铁道节能技术,明确技术应用的方法和对策。
    一、电气化铁道节能的必要性
    铁路在交通行业中是重要的运输部门,我国货物,人的旅行多数都是通过铁路运输,火车是一个耗能大的工具,现在国家非常重视节能减排,保护生态环境,构建和谐的社会。电气化铁路,是指以电能作为牵引动力的一种轨道交通运输形式,主要由牵引变电所、牵引网和电力机车三大元件组成。
    能源危机与环境污染是当今世界面临的两大难题。我国早在“十一五”规划纲要中就提出了“节能减排”。因此,为了构建资源节约型、环境友好型社会,切实贯彻和落实国家关于节能减排的政策,全国各行各业都必须行动起来。铁路在交通行业中占有举足轻重的地位,但同时它也是消耗能源资源的重点行业,做好铁路行业的节能减排工作,以最小的投入获取最大的运输效益,对于缓解我国当前能源紧缺、环境恶化等问题具有重要的战略意义。
    二、变电所牵引节能技术
    电力机车在运行过程中产生的电能损耗主要包括超负荷和载重损耗、空载载重。这两种电能的消耗情况在全部的电气化铁路运行电能消耗中占据着大量的比例,所以我们必须从变压器牵引方面进行有效的节约节能方案措施和手段,只有这样才能实现电气化铁道节能减排的目的。
    (一)采用节能型变压器
    现今我国大部分地区都采用着节能型变压器,在选用变压器之前要考虑当前地区铁道运行的实际能源损耗情况综合判断。以此依据来选择参数适合的变压器,选择电能负荷和容量都合适的变压器,这样就基本可以满足设施的高速正常运转。
    (二)采用换接相序的方式来减少负序电流带来的电能损耗
    把变电所相邻的变压器的原边的各个端子与电力系统中不同的相相接,叫做换接相序。在机车运行中变电所牵引超负荷运行时会出现点能系统不对称运转从而产生负序电流,一旦出现负序电流就会对机车的变压器,电机等等设备形成能源的过量损耗。负序电流会造成变压器容量使用率的降低,并且增加能源的损耗还会增加整个电力网的损耗。所以来通过换接相序的方法来减少负序电流对电气化铁路节能是必须的措施和手段。
    (三)减少谐波和低功率因数带来的损耗
    变压器牵引过程中的低功率因数会造成电机设备的工作能效的较少,增加了变输电及发电的成本,与此同时还会增加整个电力网络的能源损耗。还会出现电力谐波,其对变压器,电动机,发电机,都会造成过量的能源消耗。现今我们主要针对这两种损耗情况基本采取在牵引变电所的牵引一侧并联安装电容补偿装置。只是这种方法在实际运用当中存在着无功效补偿不高,投放不到位等一系列问题,诸如此类情况又可采取性能良好的动态型无功效补偿设备。该装置的特点是能够及时高速的调整无功功率来实行快速的电压调配及动态补偿,应该说这种装置是基本可以满足电气化铁道电力系统的无功补偿的要求。
    三、接触网节能技术
    (一)适当的控制供电臂的长度
    如果采用了过长的供电臂会对牵引接触网造成很大的电能源损耗,也会对末端的最低电压产生影响,所以要控制供电臂的长度使其能满足机车的运行需求即可。如果在经济情况允许的情况下还可以增加加强导线来降低牵引接触电网损耗费用补偿。当地供应电单位有条件的话尽量采取双边供电的方式供电。
    (二)减少接触网的阻抗和选用适合的接触线材
    在选择接触线材时要选用单位阻抗小的接触线材料。不论在任何线材的导线下都存在阻抗,这是不可抗因素,材料引起的能源损耗是不能归避的,所以要选用阻抗比较小的线材来降低电气化铁道的能源消耗。基于电气化铁道用电的特点我们要选择长度长,耐磨耐热等的性能优良的接触线材料,但是往往在实际情况中这些性能之间又有着差异,所以要全面的了解当地铁路运输情况考虑多面的原因来决定具体的线材的选择。
    (三)使用低磁化或者无磁化金具
    在金具材料中,导磁相对率高,电动感应势能较高所以形成的涡流也大,涡流会在线路电阻中发热,把线材中的能源大多部分的转变为热量损耗掉了。基于此种情况,我们来使用使用低磁化或者无磁化金具如铜合金或者铝合金的金具就是一种有效的节约能源的措施。所以我们提倡要在铁道电气化建设当中多多使用低磁化或者无磁化金具。
    (四)变频调速节约节能
    还没有出现变频调速之时在电机超负荷负载时,通过变化电动机的通电时长所用的比重来调节,这样会造成电动机不断的重复启动和制动损耗大量能源。现如今有了變频调速来调整电力驱动的频率和电压,平稳的调整电动机的转速,并且随时依据负载的状况变化输出的功率,这样就会节省大量的能源,这项技术国外早已普遍大部分的应用,希望我国也早日应用及普及。
    四、结束语
    综上所述,在应用电气化铁道节能技术的过程中,要从技术的应用方法和技术的应用对策出发,将电气化铁道节能技术的优势发挥出来,进而有效提高电气化铁道的科技水平。
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