王亚鹏
中铁十一局集团电务工程有限公司
摘要：对高速铁路电力系统而言，安全和稳定都是系统正常运行所不可缺少的最基本条件。安全和稳定是两个不同的基本概念。高速铁路电力系统的稳定性、安全性一直是人们研究的重要课题。本文分析了高速铁路电力系统组成及各子系统安全稳定性基本构成，并提出了在高速铁路设计及施工过程中提高电力系统稳定性、安全性的措施。
关键词：铁路高速；电力系统；稳定性
一、国内外现状及简要说明
铁路作为国民经济大动脉，是国家的重要基础设施，其发展对促进经济社会发展，实现我国全面建设小康社会宏伟目标有重要意义。高速铁路由于系统本身结构复杂、设备繁多且任务繁重，出现事故所波及的范围和造成的经济损失，以及造成的社会政治影响都很巨大。因此，其供电安全稳定性就成为一项重要的研究课题。我国高速客运专线铁路的大规模兴建也使的高速铁路的供电可靠性倍受关注。
二、高速铁路电力系统安全稳定性的意义
对高速铁路电力系统而言，安全和稳定都是系统正常运行所不可缺少的最基本条件。安全和稳定是两个不同的基本概念。“安全”是指运行中的所有电力设备必须在不超过它们允许的电压、电流和频率的幅值和时间限额内运行，不安全后果导致电力设备损坏。
三、高速铁路电力系统的组成
高速铁路电力系统的组成主要有：外电源供电线路、10KV配电所、贯通线电缆（综合负荷贯通线、一级负荷贯通线）、电力远动箱变、箱式开关站、车站及区间低压馈出回路、SCADA系统等组成。
1、外电源供电线路
外电源供电线路系指从地方变电站不同主变回路上所引出的两路10KV供电线路，高速铁路为了增加供电系统的高可靠性一般采取全电缆敷设方式。
2、10KV配电所
高速铁路一般每40公里左右设一座10KV配电所，配电所由10KV高压柜、高压调压器、动力配电、400V低压柜、控制柜等组成，主要负责车站及沿线售检票、照明、通信、信号、泵房等负荷用电。
3、贯通线电缆
贯通线电缆主要为10KV高压电缆，从10KV配电所馈出引至区间电力远动箱变及箱式开关站，主要分为一级负荷贯通线及综合负荷贯通线。
4、电力远动箱变
电力远动箱变主要由高压环网柜、联络柜、单相（三相）变压器、低压开关柜、UPS电源、SCADA通信系统及部分电缆所组成，主要为区间牵引变电所照明及控制、隧道照明、通信基站、信号中继站、接触网隔离开关等负荷提供低压电源。
5、SCADA系统
SCADA系统指远动系统，SCADA系统由控制站、被控站以及传输通道构成。控制主站设于调度中心，被控站设在牵引变电所、分区所、开闭所、AT所、接触网开关控制站、电力配电所、箱式变电站等地。远动系统应用远程通信技术，对远方处于分散的运行设备进行监视和控制以实现遥测、遥信、遥控的系统。
四、高速铁路电力系统的安全稳定性分析及提高措施
1、多路外电源引入的高安全稳定性
1.1高速铁路电力系统的运行方式为配电所各从地方变电站接引两路10kV电源，经过配电所内高压柜分配给车站及区间，车站10KV电源经过调压器及配电变压器转换为400V低压电源再由低压柜供给各个支路来实现电源供给；而区间沿线通信基站、隧道照明等负荷则通过一级负荷贯通线及综合负荷贯通线经箱式远动箱变转变而来。
1.2在电源线路的长电缆段每1.5-2公里设置分支箱以方便维护检修。
2、两端供电的高安全稳定性
2.1高速铁路供电系统的高安全稳定性还体现在区间电缆可实现分段供电，这样即可满足供电系统的高可靠性又可为抢修提供足够的时间。
2.2在铁路10kV配电所外设置隔离开关箱，必要时对贯通线可进行跨所供电，保证贯通线的不间断运行。一贯、综贯分别从箱变两端引入，避免相互干扰。
3、全电缆线路的高安全稳定性
3.1高速铁路供电系统无论是外电源还是综合负荷贯通线、一级负荷贯通线以及低压配电线路全部为电缆线路，电缆线路检修少、故障率低的优越性显而易见，因此全电缆线路可以满足供电系统的高可靠性。
3.2采用黄绿红单芯电缆平行摆放，敷设方式主要采用牵引小车展放电缆。在电缆测量阶段对电缆路径及电缆长度进行预控，保证电缆3公里内无中间接头。中间接头采用接头箱方式保证电缆头质量。
3.3由于贯通线电缆过长，会引起线路容抗增大，增加的电容会给线路带来大量的无功，当线路负荷较轻时，会导致线路末端电压过高。通过在一贯、综贯上并联电抗器组来吸收线路所产生的大电容造成的无功功率，从而提高铁路电力系统的稳定性。
4、SCADA系统应用后的高安全稳定性
4.1SCADA系统应用后设备操作、故障状态采用大屏幕监视，值班人员面对大屏幕显示器进行变电所的所有设备的监视和操作。将各开关按照路局文件进行编号，并做好标牌标识，使其直观明了而且能防止误操作。
4.2SCADA系统工作的可靠性、精确性大大提高，依靠各种抗干扰和数字滤波技术、冗余技术，特别是在自检、自诊断技术，能及时诊断发现系统各组成单元的硬件或软件的故障并向主控端报警，使可靠性比常规二次线系统大为提高，数字量控制和保护动作值计算严格按照数学模型进行，较大的提高了保护、控制、检测的精确度。
4.3在SCADA组网中多处使用通信设备，接地应实现同一地，以防出现接地不同，出现电势差，干扰通信。交流接地和保护接地可接同一个地网，但是各部分设备的各种接地线应分别设置。
4.4通过SCADA系统可以利用快速动作的断路器尽快切除故障以提高电力系统的稳定性。
5、10KV变配电所及箱式变电站
5.1在物资设备采购前，对变配电所设备及箱式变电站的技术规格书进行修订，并结合其他线路运行情况选定供货厂家，要求主要元器件均采用进口产品以保障电力系统的稳定性。
5.2对10KV变配电所内的设备安装及二次配线工艺进行把控，编制相关工艺标准进行执行。变配电所试验调试邀请各相关厂家积极配合并结合其他高速铁路运行情况进行调整。
5.3电力远动箱变基础制作及安装基本完成，基础采用钢筋混凝土材质。提高变压器接地质量，并使变压器保护接地与工作接地分开，提高变压器运行稳定性。
5.4箱变及远动房环网柜设计时环网回路增加方向侧标注，以便于施工单位施工和日常运行维护。环网柜电缆窗空间应保证规范安装电缆头、避雷器、护层保护器、电流互感器等。
5.5电力系统发生接地短路情况时产生的暂态稳定和变压中性点接地情况有着重要的联系。为了提高中性点直接接地系统的稳定性，我们利用电流流过阻抗会消耗有功功率原理将系统中变压器的中性点改为经小电阻接地。这样系统短路时产生的零序电流经过变压器中性点小电阻后消耗有功就增加了输出电磁功率，减小了不平衡功率，进而提高了系统的稳定性。
5.6贯通线的短路故障绝大多数是瞬时性的，在铁路贯通馈出柜综保装置投入自动重合闸压板，可在故障发生后，由综保装置启动断路器把故障切除。待故障消失后，又立即自动将这一线路重新投入运行，使系统恢复供电，提高了系统的功率极限，保证了供电的可靠性。
5.7高速铁路10kV配电所主接线一般采用单母线断路器分段，正常运行时两路电源同时供电。当其中一路电源失电，母联断路器自动投入，由另一路电源供电。且在国网供电公司报装时采用变压器容量全备用，并且尽量为专盘专线供电。在提高电能质量及防止事故连锁发展的方面提高了电力系统的稳定性。
五、分析结论
本文通过对高速铁路电力系统组成及各子系统安全稳定性基本构成，更好的分析了高速铁路电力系统稳定性、安全性在我国高铁的应用。减少电力系统施工过程中的弊端，加快我国高铁未来的电力系统发展。