城市轨道交通供电系统及其关键技术张俊

城市轨道交通供电系统及其关键技术张俊

张俊

武汉地铁运营有限公司，湖北武汉430000

摘要：随着社会经济的增长与科技的发展，我国的城市交通系统越发完善，人们的出行方式也越来越多，在众多的出行方式中，轨道交通因为方便快捷、价格亲民的优势赢得了社会大众的青睐。轨道交通随着社会节奏的变化，逐渐发展成了现代城市交通系统中最重要的关键因素，一个完整的轨道交通系统必须具备列车、列车站、交通线路、控制系统、通信系统以及供电系统等部分，各部分在轨道交通运行过程中发挥着各自的功能作用，为轨道交通的正常运行提供有力的保障。

关键词：城市交通；轨道交通；交流牵引供电

引言：本文通篇选取轨道交通中的供电系统作为主要分析对象，并对其进行简要阐述。通过对轨道交通供电系统中牵引变电站的位置、电气主接线的安装、牵引变电站的继电保护以及牵引供电的关键技术等方面的简要分析，是读者对城市轨道交通供电系统有一个大致的了解。笔者在对以上几个方面的分析过程中，结合城市轨道交通系统的发展现状提出了一些对未来交通行业发展的见解，希望能够助力现代城市轨道交通供电系统的创新发展。

一、城市轨道交通供电系统阐述

随着新时代科学技术的迅猛发展，城市交通系统越发完善，作为当前现代城市交通系统中重要主体，轨道交通必须肩负起城市交通系统的跨时代发展重任，当然，这离不开先进科技与电子工业的支撑。牵引电机作为轨道交通系统正常运行的动力保障，对城市列车工程整体建设而言，具有至关重要的意义。牵引电机是轨道交通供电系统的关键组成部分，根据电流牵引线路的数量可将其分为直流牵引电机与交流牵引电机两种，交流牵引电机因为自身具备较多的电流牵引线路，所以拥有较高的功率承受能力，这种功率承受能力远高于直流牵引电机，因此直流牵引电机逐渐淡出了城市轨道交通供电系统的“舞台”，现阶段国内城市轨道交通供电系统中最常见的就是交流牵引电机，其省时、省力又省钱的先天优势深受相关工作人员的青睐，尽管交流牵引电机被广泛应用于城市轨道交通供电系统的建设中，但是这并不能说明直流牵引电机被彻底淘汰，在现代化城市轨道交通供电系统的建设施工过程中，部分环节是必须使用直流牵引电机进行电流牵引的，否则将会诱发电路集成错乱，甚至出现设备爆炸、燃烧等现象。由此可见，交流牵引电机与直流牵引电机都是城市轨道交通供电系统不可或缺的关键部分[1]。

随着时间的推移，相关工作人员发现单纯的交流牵引电机无法满足城市轨道交通的用电需求，因此研发出了交流牵引供电系统。当前的交流牵引供电系统具有“单链接，双变压”的独特结构，单链接是指交流牵引供电系统只有一个方向的链接方式，而双变压讲的则是交流牵引供电系统同时拥有两台变压器。众所周知，交流牵引供电网具备双向电端口，一端为高压，负责电网的接入，另一端为低压，负责将过盛的电压引入地面。在城市轨道交通交流牵引供电系统运行的过程中，必须对其终端进行降压，如果电压过大，会出现供电设备过热的现象，从而影响供电系统的正常运行[2]。

二、浅析交流牵引供电的关键技术

（一）明确牵引变电站的位置

交流牵引供电系统中的牵引变电站能够保障系统整体的正常运行，但是其具体位置的明确具有较高的难度，牵引变电站作为交流牵引供电系统电力运输的主要来源，其位置的明确必须考虑的较为全面，能够影响牵引变电站的不确定因素有很多，所以相关人员必须综合各设施设备的位置，最终明确牵引变电站的理想位置[3]。

（二）牵引变电站电气主接线的安装

在完成牵引变电站的位置明确后，相关工作人员就可以开展牵引变电站中电气主接线的安装，首先将其中的母线分为两段，理论上将，每段分线应具有27.5kv的电压，其次将母线中的两段分线分别连接到牵引变电站中的两组整流器上，电气主接线之所以采用分线安装的方式，是因为分线运作可以保证在其中一段线路出现输送故障时，另一段线路依然可以保持正常运行，基于此，保证牵引变电站正常的运输供电[4]。

（三）牵引变电站的继电保护

为保证牵引变电站正常的电力运输，相关部门研发出多种保护措施，而这些保护方案几乎都是针对变电站中的整流器组。首先是电流速断保护，在众多的保护方案中，电流速断保护是最有效、最安全的一种，其主要是针对连接着两组整流器的母线与分线。其次就是反时限过电流保护，反时限过电流保护主要针对整流器组中的众多电路，相关人员将高新科技应用于反时限过电流保护方案中，提高对短路电流的保护效率[5]。

（四）交流牵引供电系统分析

前文提到，随着新时代的飞速发展，现代城市交通系统中的轨道交通逐渐占据了主导地位，轨道交通为现代社会带来了更加便捷的出行方式，同时具备经济实惠的自身优势。现阶段，国内部分城市已经开始普及建设轨道交通网，由此可见，轨道交通得到了国家与人民的高度重视。为了保证轨道交通网的顺利建设，相关人员最终明确了以交流供电系统为主要内容的建设规划，因为交流牵引供电系统的功率承受能力较高，且运行结构较简单，所以当前绝大多数城市的轨道交通全部都在采用交流牵引供电系统。

（五）牵引供电关键技术分析

目前，国内的牵引供电技术主要有电缆牵引网、牵引网分段供电与保护以及主变电所供电方案这三种。首先，电缆牵引网因为自身具备极强的复杂性，所以交流电接触网必须采用并联供电形式对连接整流器的母线与分线进行供电。基于此，能够有效提高供电可靠性，大幅降低在供电过程中的电力损失。

其次就是牵引网分段供电与保护以及主变电所供电方案，牵引网分段供电顾名思义就是利用分段供电的形式对牵引网进行供电，轨道交通摒弃了传统的上下并行输电方式，采纳了更具科学性的分段供电，虽然分段供电能够有效提高整体电力运输的效率，但是其只适用于短距离输电线路，投入成本较高。主变电所供电方案的真正含义就是根据主变电站中的具体情况制定适合现状的技术方案，其能够满足各类电气设备的运行需求。

三、结语

综上所述，交流牵引供电系统对现代化轨道交通系统具有重要意义，是不可或缺的一部分。新时达的发展促进了科技的发展，而科技的发展又推动了牵引供电技术的精进，基于此，实现轨道交通系统的创新发展。

参考文献：

[1]李寒生.城市轨道交通供电系统综合分析及其建设运营模式探索[J].铁道标准设计,2013(05):119-122+131.

[2]刘建,刘志刚.新一代智慧型城市轨道交通牵引供电系统的创新理念与实践[J].都市快轨交通,2018,31(01):129-135.

[3]张飞.城市轨道交通直流牵引供电系统有关技术研究[J].工程建设与设计,2018(20):106-107.

[4]李力鹏,方攸同,盛家川,苏鹏程.城市轨道交通2种供电方式下供电系统功率因数分析[J].中国铁道科学,2009,30(06):67-71.

[5]李建民,冯湘,张志军.基于APF的城市轨道交通供电系统网侧谐波研究与抑制[J].仪表技术与传感器,2008(12):57-60.