(沈阳地铁集团有限公司运营分公司辽宁沈阳110000)
摘要:城市轨道交通用电负荷大致可以分为以下两类:电动公交车、客车所需要的牵引车辆用电;道路区间、高速休息区、收费站、车站以及其他建筑物照明用电等。随着科技的进步,车流量的迅速增加,这对城市轨道交通牵引供电系统的抗压能力要求也在加大。本文首先介绍了城市轨道交通牵引供电系统的理论基础,其中较为常见的供电方式是直流式和交流式;接着本文主要针对交流牵引供电系统进行展开讨论,介绍了系统的构成和其中的关键技术。
关键词:城市轨道;地铁交通;交流式;关键技术
1导言
随着科技的飞速发展,交通行业也在逐渐壮大起来,我国各大一、二线城市都开始纷纷修建轻轨、地铁、动车组等线路,在便捷了市民交通出行的同时,却给城市轨道交通供电系统带来了不小的压力。各国交通专业的学者,纷纷将注意力集中到牵引供电系统的设计和创新上,这一系统中较为常见的有直流式和交流式,以及双制式。这些供电系统旨在当车流量处于高峰期时可以对线路进行持续、高效、稳定的供电。所以对于车流、人流量较大的城市,对其供电系统的研究,就显得格外有意义。
2城轨供电系统
在城市轨迹交通运转过程中,直流牵引供电系统首要完成向机车输送电的作业,城轨供电系统首要由高压供电系统、直流供电系统以及内部供电系统构成。从构造上来看,直流供电系统与机车直接相连,其通常由牵引变电站及架空接触网或许第三轨构成,能够输出DC600V-DC3000V等级的电压。之所以在城市轨迹交通中运用直流电,首要是因为直流电不易受干扰,便于操控。现在的城市轨迹交通中遍及选用的供电制式为DC750V第三轨和DC1500V架空接触网。
DC750V第三轨在前期的城市轨迹交通建设中运用较多。其首要原理是经过在机车运转轨迹附近,搭建电阻率极低的铁轨或铝轨,轨迹上机车经过受流靴和第三轨相连接来取得电能。DC1500V架空接触网能提供更高的电压水平,经过对比这两种供电制式,DC1500V架空接触网提高了受流环境和受流质量,机车运转的牢靠性得到了增强,并且供电区间范围显着的添加,这么就不需求投入多牵引变电站,节省费用可达40%。因而,近几年来,DC1500V架空接触网供电制式开展迅速,遍及应用在新建的城市轨迹交通中。
首先,城市电网发生的AC110kV电压,经过主变电所中的降压变压器转换成AC35kV/AC10kV的电压,接下来,再经过牵引变电所的降压整流效果,将AC35kV/AC10kV的电压转换成DC750V/DC1500V的电压,直流电会传输到馈线上,终究传输到牵引网中,然后由牵引网效果到机车上,使机车取得电能,保持机车运转。
但是,城市轨迹交通的快速开展伴随着呈现了许多问题,例如在城市轨迹交通在运转高峰期时,负载过大;城郊及城际线路供电区间过长;旧线路损害情况严重等。尤其是馈线侧会遭到架起技术以及环境条件要素效果,对机车的牢靠运转发生威胁,因而,需求在城轨供电系统中采纳相应的维护措施。
3供电系统直流维护系统
城轨供电系统中所运用的直流维护,通常是经过直流断路器来完结的,直流断路器通常分为两种:整流器回路断路器和直流馈线断路器。整流器回路断路器能够在整流器呈现短路毛病时,堵截其输出。直流馈线断路器能够在线路呈现短路毛病时,将毛病区域的牵引网从馈线上断开。城轨供电系统直流维护需求满足的请求有:
(1)不能疏忽除馈线毛病外的别的问题,例如,接触网和屏蔽门之间问题、接触网和钢筋之间问题、接触网和接地网之间问题等;
(2)在城轨供电系统正常作业时期,往往会因为机车启动时所导致的过电流和过电压,对供电系统的直流维护造成误动作,在规划供电系统直流维护时,要尽量防止这种误动作。
4交流牵引供电系统及关键技术
近些年随着人们生活水平的提升,对出行的要求也正在加大,各大城市纷纷建构了自己的地铁轻轨系统,随之而来的是对电网电力系统更高的要求。最初的电网线路搭建主要采用的是直流制,现今时代也只有欧洲一些国家的部分线路仍沿用直流制。自上世纪60年代,世界范围内修建的新线路全部都采用了交流制式。而交流制式的牵引供电系统也为大家展现了诸多优点,如:供电效果好、成本较低、电流量大、不存在杂散电流等。但是仍有一些缺点,如:当换相接入小型电网时会产生分相;牵引电流的谐波会产生一定的电磁干扰。
(1)电缆牵引网。目前常用的牵引接触网主要采用1500伏特直流电压进行供电,在一些特殊情况时,会使用750伏特。若采用交流电对接触网进行供电,它的等效电路如下:
城内轻轨、地铁的牵引网应有上下行两条线路,并且应采用并联的方式,与此同时还应搭建备用的电缆线路,这条线路可以和正常电缆一起工作,它们互为备用。这样可以增强线路的可靠性,还可以提升供电电能的总量,削减功率损失。
(2)牵引网分段供电与保护。由于电缆牵引网具有长距离传输、可输送电能大等优点而被广泛使用,但是若采用上下行并行线路,成本较高,且设备搭建较为复杂,所以一般采用分段供电的形式。电缆和接触网的分段设计既可以是同步进行的,又可以是分段完成的。为了便于施工,一般在变压器处采用统一分段,在其他区间线路中多采用分开分段。这样既可以提升系统的可靠性,又可以进行分段保护,使故障风险降到最低。
(3)主变电所供电方案。主变电所的供电方式主要依赖地铁、轻轨等设备的数量和它们所处的位置,所以供电方式可采用单线、双线和多线的方案,以适应不同的设备需求。
结束语
目前由于人们对出行的需求不断增加,各国交通事业也有了翻天覆地的变化,对于交通线路中不可缺少的供电系统,本文主要从交流牵引供电系统的电缆牵引网、分段供电保护、供电方案等方向入手,对其进行了介绍,这种牵引供电系统的优势主要体现在可靠性强、传输电能大、成本相对较低等方面。
参考文献
[1]范锦江,陈慧民,姜东杰.城市轨道交通不同牵引供电制式的比较[J].城市轨道交通研究,2016,(12):97-100.
[2]郑琼林,杨晓峰,游小杰.城市轨道交通直流自耦变压器牵引供电系统[J].都市快轨交通,2016,(03):91-97.
[3]李辉,徐炯,彭道刚.城市轨道交通牵引供电系统动态运行仿真研究[J].电测与仪表,2016,(11):104-109.
[4]刘莉蓉,李剑.轨道交通互联互通中牵引供电关键技术探讨[J].建筑电气,2016,(02):36-39.