城市軌道交通牽引供電系統關鍵技術

牛智英

摘 要：改革開放至今，我國社會經濟發展迅速，人們生活水平不斷提高，交通運輸行業在經濟水平發展和科學技術發展的影響下，迎來發展的黃金時期。一個城市的軌道交通能否可以正常、順利地運行，關鍵在于城市軌道交通的供電系統是否具備穩定性以及可靠性，對城市軌道交通供電系統的一些組成及各項技術應用于地鐵中作出詳細的介紹，并且有效分析供電系統中的電力技術。

關鍵詞：城市軌道交通;供電系統;技術

引言

隨著經濟和科技發展，交通運輸領域也表現出快速發展趨勢，很多一二線城市紛紛建設輕軌、地鐵等，其中，城軌供電問題成為一個難題。一個城市的交通是否可以正常地運行，關鍵在于其供電系統，因為這一系統保證了電能的供應以及傳輸功能的實現，因此整個軌道交通運行的質量以及效率才可以得到保障。隨著城市的不斷發展，軌道交通網絡也逐漸地發達，并且運行的線路也在不斷地增加，這對供電系統的可靠性提出了更高的要求。

1 城市軌道交通交流牽引供電的特點

10kV配電網環網供電共組主要是利用電壓-延時方式10kV配電網環網供電共組主要是利用電壓-延時方式，在分段點的相應位置設置斷路器， 在日常工作中斷路器處于關閉狀態，在停電狀態或者在故障狀態中，將會全部打開斷路器。在首次重合閘過程中，需要利用控制器合理設計延時裝置，再逐個完成重合工作，當某個斷路器發生跳閘，故障發生點兩側的斷路器將會立即感應故障電壓，從而實施閉鎖工作，再次合閘之后，可以有效恢復供電的正常性，通過閉鎖可以有效隔離故障區段。如果斷路器處于聯絡點，在供電工作中，斷路器可以同時感應兩側的電壓。如果一側電壓呈現失壓狀態，那么斷路器確定故障之后將會開展延時工作，根據故障側相應線路的鎖閉時間，確定延時時間的整定值。完成延時時間之后，可以投入聯絡斷路器，利用后備電源保持故障所在線路的正常區間，可以正常恢復供電工作[1]。

2 軌道交通中的供電系統特性

在軌道交通工程中，供電系統是重要的一部分，應對其性能進行日常安全檢測。通常情況下，常用的巡檢方式以人工為主，這種巡檢方式易受技術人員的素質、技術水平、環境條件等主、客觀因素的影響，易產生誤差，且隱秘部位巡檢人員檢查不到位，無法實時監測預警。未來軌道交通工程中供電系統的巡檢應更趨向自動化、智能化。

2.1 智能牽引變電所設計原則

（1）對智能牽引變電所而言，接口定義、通信協議、數據傳輸和硬件、軟件平臺等方面的配置以國際、國家標準和行業規定為基礎，在兼容不同廠家生產設備的同時，實現不同系統間的信息共享和互聯互通[2]。

（2）智能牽引變電所的硬件架構與系統功能設有足夠的余量，可按照實際需求進行容量擴充、功能擴展。（3）對于在變電所中使用的軟、硬件設備和相關產品性能，應滿足安全和可靠性要求。（4）對于直流雜散電流的治理可以通過在雜散電流流出位置埋設犧牲陽極，使得雜散電流可以通過犧牲陽極排出管道，避免管體的腐蝕，同時在無雜散電流干擾時可為區域內管段提供必要的保護。（5）保護測控裝置應滿足繼電保護選擇性、速動性、靈敏性、可靠性的基本要求[2]。（6）傳感器應對電磁干擾和環境具有較強的適應能力，設備對外置或內置無絕對要求時，盡可能使用外置，若必須使用內置式時，內置傳感器宜采用無源型，使用壽命應不低于設備本體使用壽命。在使用外置傳感器時，外置傳感器的安裝應滿足美觀、易維護以及不降低高壓設備外絕緣水平等要求[3]。

3 城市軌道交通牽引供電的電力技術

電力技術支撐著城市軌道交通牽引供電系統穩定的運行，所以合理應用電力技術，發揮電力技術優勢，才能保障整個牽引供電網絡穩定運行， 促進工作效率不斷提高。接觸網是優化改善供電網絡的重要途徑。在接觸網的應用和布置中，通常會應用到以下三種電力技術。

3.1 柔性接觸網

柔性接觸網是城市軌道交通供電系統布置中最常見的方式之一，布置方式有鏈形懸掛和簡單懸掛等。其中簡單懸掛方式具有較強的便捷性，因為在處理過程中無需布置承力線，只需布置導線即可，結構簡單，支柱高度低，通常適用于輕軌和無軌電車供電系統建設中。雖然簡單懸掛方式具有上述優勢，但也有明顯的缺陷，它的跨度非常小，存在懸掛硬點，容易終導致上下振蕩問題產生。鏈形懸掛利用懸索完成連接，確保承力線與導線之間有效銜接，跨度大，速度高，規避簡單懸掛的缺陷與不足，該方式不僅適用于電氣化鐵路，而且還比較適用于城市內速度快的地鐵系統運行中，維護整體牽引供電系統的供電功能[4]。

3.2 剛性接觸網

對剛性接觸網的應用在我國城市軌道交通牽引供電系統運行中的成效更加顯著。剛性接觸網通過對硬質金屬條的應用，取代傳統導線，確保懸掛效果。綜合實踐應用表明，對剛性接觸網的應用，優勢明顯，增加接觸面積，消除傳統城市軌道交通牽引供電系統存在的問題。我國大多數城市內部軌道交通系統多為從下到上，這種轉換對剛性接觸網的應用，使得其應用優勢更加明顯，實現無縫對接，無需更換操作。剛性接觸網的結構設置一般采用集電弓方式進行布置，傳統接觸網應用過程中出現脫落的問題被全面規避，接觸網的布置與應用更加穩定、可靠，通常比較適用于速度快的城市軌道交通系統。

4 軌道交通再生能耗技術

軌道交通建設初期，多數都采用在車輛上安裝大容量吸收電阻的方法吸收再生制動能量，但這會導致站內及洞內溫度升高，車載設備總體布置困難等問題。目前地鐵交通行業為了解決上述問題，新建線路采用了在地面牽引變電所內設置再生制動能量吸收設備。

電阻型再生能耗制動系統裝置通過微機控制系統將自動測定線網空載電壓值和吸收電壓值，根據各個傳感器檢測信號綜合判斷線網上是否有列車處于再生電制動狀態。一旦確認列車處于再生制動狀態并需要吸收能量時，利用IGBT控制主回路的通斷，消耗、吸收由于車輛制動引發網壓升高的部分能量，并將這部分能量或通過電阻消耗變為熱能。

電阻型再生制動裝置由于原理結構相對簡單、運行維護簡便、系統相對穩定等優點。牽引變電站再生制動能耗裝置是城市軌道交通供電控制系統的重要組成部分，對抑制地鐵洞內溫升、減少車載設備、減小車輛維修量帶來了較大的便利。地鐵、輕軌車輛制動采用車載能耗電阻制動模式， 對于車流密度不大的線路，再生制動功能得不到充分發揮，造成制動投入頻繁，使得洞內或沿線閘瓦灰較多，嚴重污染環境，造成地鐵隧道內溫度不斷升高。

5 結束語

城市軌道交通建設范圍擴大、建設水平提高，加強城市之間的連通性，實現以大城市帶動小城市經濟發展，在軌道交通工程牽引供電系統中，通過應用智能牽引變電所提高供電可靠性，為電力機車提供可靠的動力來源。本文從功能特征、供電設備數據交互等方面分析智能牽引變電所的優勢，提出基于智能變電所構建智能廣域保護測控系統，以案例中的應用效果佐證論文的觀點。

參考文獻：

[1] 羅益.城市軌道交通牽引供電及電力技術分析[J].科技經濟導刊，2019，26 （21）：81.

[2] 陳海山.城市軌道交通牽引供電及電力技術[J].工程技術研究，2019，（6）：105-106.

[3]程澤華，張凌云，黃明暘，等.城市軌道交通供電系統功能核驗測試方案研究[J]. 現代城市軌道交通，2020，（3）：38-41.

[4]羅樟，丁智勇，黃鑫.淺談城市軌道交通牽引供電系統的技術發展[J].中國新技術新產品，2020，（17）：60-61.

2102501705355