城市軌道交通供電系統及其關鍵技術

朱治

摘 要：軌道交通目前在城市交通系統中越來越受歡迎，它主要由列車、列車站、交通線路、控制系統、通信系統和供電系統等部分組成，本文主要討論這些部分中的供電系統，供電系統主要在列車運行過程中為整個軌道交通系統提供穩定、安全、可靠的電能，供電系統的動力源是牽引電機，牽引電機分為直流牽引電機和交流牽引電機，隨著科技的發展，軌道交通系統的列車數越來越多，交流牽引電機逐漸走進了人們的生活取代了直流牽引電機，交流牽引電機的性能主要是功率密度高、經濟實惠、結構簡單運行可靠、防空轉性能好。本文分析的是交流牽引供電系統的關鍵技術。

關鍵詞：城市軌道交通；交流牽引；供電系統

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.137

1 城市軌道交通交流牽引供電系統概述

列車在運行時候的動力來自于牽引電機，牽引電機有兩種，分別是直流牽引電機和交流牽引電機，列車目前采用交流牽引電機的數量越來越多，主要是交流牽引電機的功率承受能力高于直流牽引電機，直流牽引電機具有換向環等機械結構，而交流牽引電機沒有，所以交流牽引電機能夠在更高的轉速下面工作，因此目前軌道交通列車上的直流牽引電機也越來越快的被交流牽引電機鎖取代。

交流牽引供電系統鏈接方式為單向鏈接，它具有兩臺變壓器，變壓方式為雙繞組單向變壓，它的外部結構看起來像是一個開口的三角形，電網的兩端分別是高低電壓，低壓的一端接地，高壓的一端是電網的接入端，其他的端口與牽引電機的母線連接，供電系統的終端是需要降壓的，所以加了降壓系統，但是其他地方，比如照明用電需要偏高一點的電壓，所以也就采用了增壓系統，這樣方便其他用電器正常工作。但是交流牽引供電系統長時間需要處于取流的狀態，也就導致了牽引供電系統的接觸結構的長期摩擦，需要非常耐磨的材料才能滿足這種要求。

2 交流牽引供電系統及關鍵技術分析

2.1 牽引變電站位置確定

牽引變電站位置的確定比較麻煩，不可能在每一個列車站都設置牽引變電站，變電站位置的設置需要考慮多方面的因素，比如牽引系統的網絡結構，牽引系統的各部分的電壓等級等，我么需要對牽引供電網絡的電網的電壓損失等因素進行詳細計算才能得到一些網絡能耗等諸多影響結果。

2.2 牽引變電站電氣主接線

確定牽引變電站的位置之后我們需要采用一根母線分兩段運行的方式，通過從變電站引出一根母線，之后分成兩根輸出，電壓都是27.5kV，一個變電站有兩個整流器組，他們分別在母線引出的兩根子線上面工作，這種結構的好處在于當一個整流器不能正常運行的時候另一個整流器還能正常工作，不會影響整個供電系統的運行，滿足供電要求，而且直流饋線也被采用到了系統當中，這樣可以采用單區段接觸網雙向供電，這樣可以在兩個整流器都不能正常運行的時候可以采用接觸網單邊供電。

2.3 牽引變電站繼電保護配置

軌道交通牽引供電系統存在著很多保護方式，這樣可以對整流器的正常工作進行保護。第一是電流速斷保護，它可以保護母線和饋線之間的故障；第二是反時限過電流保護，這種保護方式是保護電路，當電路出現短路情況的時候，短路電流越大，保護裝置的啟動時間越快；第三是牽引變壓器丁時限過電流保護，它是第二種保護方式的備用保護措施，他的保護裝置啟動時間要更快更短；第四種是溫度保護，這種保護方式主要是保護變壓器，當變壓器的工作溫度高于允許工作的溫度范圍的時候保護裝置啟動并報警；第五種是二極管保護，當電路中二極管發生短路的時候啟動保護裝置。

2.4 交流牽引供電系統

前面已經提到，目前軌道交通的數量越來越多，大型城市也都建立了四通發達的軌道交通網絡，這些軌道交通網絡的供電系統主要是交流牽引供電系統，逐漸取代了直流牽引供電系統，交流牽引供電系統的主要優勢在于它的功率密度高、經濟實惠、結構簡單運行可靠、防空轉性能好，但是也有自己的缺點，在小型電網中容易產生分相，而且還會產生電磁干擾。

2.5 關鍵技術分析

（1）電纜牽引網。交流電對接觸網供電采用的是并聯供電，一條母線分成兩條子線進行供電，這種供電線路能夠保證彼此成為備用線路，這樣的交流供電方式比原來的直流供電方式要好，供電的可靠性大大增加，減少了電能的損失。

（2）牽引網分段供電與保護。牽引網的供電方式采用的是分段供電，主要是針對長距離輸電情況的，原來的供電方式主要是上下行并行輸電，但是長距離輸電過程中投入的成本會比較高，所以在遠距離輸電中我們采用的是分段供電，這種供電方式還可以讓整個軌道交通系統的工期段進行，分段完工，此外，分段供電還可以對每一段的供電系統進行分段保護。

（3）主變電所供電方案。主變電站的供電方案需要針對不同的情況采取不同的方案，滿足不同的設備需求。

3 接觸網

接觸網是這個牽引供電系統的重要組成部分，設備通過電弓和電靴等部件從接觸網上面獲取相應的電能，接觸網是列車能夠獲取電能的保障，是列車平穩運行的保證，它由如下特點：第一是接觸網一旦發生故障則整個系統都會癱瘓；第二是接觸網在供電的時候由于電弓和電靴的摩擦會產生電弧，容易發生故障；第三是整個接觸網的設計與制造需要嚴格要求，防止后期的故障多發。

4 結束語

綜上所述，隨著經濟的發展，各個城市之間人們的出行不斷增多，導致交通壓力也在不斷的增加，在每一條交通線路中都不能缺少供電系統。文章從交流牽引供電系統中對整個系統的電纜牽引網、分段供電保護裝置、供電方案設計等方面進行研究，得出了交流牽引供電系統的優勢相對較大，適合我國的交通供電線路的發展。

參考文獻：

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