城軌交通牽引供電系統的新技術發展與應用

張攬月 施曉芳

摘 要：在城市軌道交通發展的過程中，城軌交通牽引供電系統為城市軌道交通的發展提供了更新的選擇。對城軌交通牽引供電系統的研究是建立在模型的基礎上進行的，只有這樣才能得到比較理想的研究效果。該文對城市軌道交流牽引技術進行了研究，利用模型對該技術的優越性進行了說明，希望通過該文的研究分析，可以為廣大同仁提供一些參考意見，一起為我國城軌交通系統的建設貢獻自己的力量。

關鍵詞：城軌交流牽引供電；接觸網電壓等級；最長供電距離

中圖分類號：TM461 文獻標志碼：A

目前，很多國家的城市軌道建設都是采用直流牽引供電方式進行的，這種方式會產生很多雜散電流，給軌道的長期使用造成極大影響。因此為了提高列車的安全性，對城軌交通牽引供電系統的最新技術進行研究十分重要。希望通過該文的分析，能夠提高人們對城軌交通牽引供電系統的認識，并能夠結合該文的研究一起推動城軌交通牽引供電系統的進步。

1 城軌交流牽引供電系統模型與參數

1.1 35 kV單芯鎧裝電纜結構

35 kV單芯鎧裝電纜一般是同軸結構，由里及外分別為電線芯、主絕緣層、金屬屏蔽、護層絕緣、鎧裝層和外護套。每個單芯電纜由金屬屏蔽外表面與鎧層內表面構成回路，鎧裝外層表面與大地構成回路，導電線芯與金屬屏蔽內表構成回路的3個部分。下面利用矩陣進行具體說明，并為該次研究提供更加真實準確的數據基礎。

1.2 35 kV鎧裝電纜阻抗矩陣

1.4 牽引網參數矩陣與模型

現如今，牽引網建模參與計算，主要是基于平行傳輸理論，在這個理論中有多導體鏈式網絡模型，能夠取得良好的應用效果。用該模型建立的矩陣最為主要的內容是對阻抗矩陣與導納矩陣的求解。在牽引網系統中，導線的數量多，結構比較復雜。假設在導線網絡建模時，階數高且復雜，此時就可以對模型進行降階簡化。

1.4.1 牽引網參數矩陣

1.4.3 牽引網模型

在知道牽引網阻抗矩陣后，可設該矩陣為Z，導納矩陣為Y，線路的長度則設為L，由此可建立隨意長度的網絡模型。

1.5 城軌交流牽引供電系統仿真模型

該文的研究是建立在仿真模型平臺上的，并利用MATLAB/Simulink的功能準確模擬牽引供電系統的真實運行的狀態，而MATLAB/Simulink的功能是動態仿真功能。利用這個強大的功能，可以直觀有效地了解牽引供電系統的電氣系統，并對該設計做出準確評價。

在城市軌道交流牽引供電系統中，所建立的仿真模型主要由外部電源模型、牽引網模型等6個重要部分組成。該模型是通過MATLAB/Simulink中的電力系統擴展庫，對系統直接提供電阻、電感等。

1.5.1 外部電源仿真模型

該模型建立后，外部電源直接對應電力系統的110 kV三相電源，通過建立仿真模型，可以直接用到城軌交流牽引供電系統外部電源的仿真模型。

1.5.2 35 kV鎧裝電纜輸入參數及仿真模型

35 kV單芯鎧裝電纜輸入參數：其結構按照順序分別為導電線芯、主絕緣、金屬屏蔽、護層絕緣、鎧裝層、外護套；材料按照順序分別為銅、XLPE、銅、XLPE、不銹鋼、聚乙烯；電阻率（Ω·mm2/m）分別為0.0172、無、0.0172、無、0.73、無；內半徑（mm）分別為無、10.3、20.8、21.4、21.9、22.9；外半徑（mm）分別為10.3、20.8、21.4、21.9、22.9、25.5；相對介常數分別為無、2.3、無、2.3、無、2.3。

在城軌交流牽引供電系統中，所采用的傳輸電能為兩相單芯鎧裝電纜。兩相單芯電纜在計算的過程中，矩陣也從9階降到6階。通過對參數進行分析，可以使研究更加深入，模型建立對該研究十分有幫助。

2 展望

在MATLAB/Simulink平臺上建立的模型，并對城軌交流牽引供電系統進行分析，能夠有效控制供電系統在運行中產生的電流危害。也為城市軌道的發展提供更多更好的選擇。通過研究可知，電壓等級為6.0 kV時最為合適，35 kV鎧裝電纜的靈敏度增加，牽引網最長供電距離也滿足城軌線路的供電需求。該技術作為一項新技術，通過不斷地深入研究，技術也在不斷完善，同時能夠為城軌建設提供更有效的方案。通過上述研究，相信在不久的將來，城軌交通牽引供電系統的研究會取得巨大進步，并不斷推進其在城市軌道建設中的應用。希望通過該文分析，能夠為我國的城市軌道建設提供一些理論基礎，進而為人們提供更加優質的服務，保證我國能夠在國際競爭中不斷提升自身實力，實現該事業的可持續發展。

3 結語

該文對城軌交通牽引供電系統進行了研究，通過建立模型可知牽引供電系統在城軌的發展中會發揮巨大作用，且城軌交通牽引供電系統的整體性能都比較優良，滿足城軌的設計需求，并有良好的應用效果。通過研究，希望能為城軌交流牽引供電技術的完善與運用提供幫助。

參考文獻

[1]姜美靜.城軌交通牽引供電系統的最新技術發展與應用實踐[J].城市軌道交通，2017（2）：24.

[2]王虎高，屈海洋，陳中杰.儲能電源應用于地鐵車輛應急牽引的設計研究[J].電力機車與城軌車輛，2016（1）：50-53.

[3]趙麥麗.城市軌道交通直流牽引供電系統有關技術研究[J].工程建設與設計，2017（6）：103-104.