轨道交通牵引供电系统综述

轨道交通牵引供电系统综述

李才盛

长沙市轨道交通运营有限公司，湖南 长沙 410000

摘要：在城市轨道交通直流牵引供电系统中，按照相关规范的要求，直流牵引馈线应设置双边联跳保护，即当一个双边供电区段内发生短路时，本区段两端馈线断路器联动跳闸。距离故障点较远的馈线断路器流过的短路电流较小，达到整定的时间较晚或者达不到整定值。此时，首先到达整定的断路器先跳闸，并将联跳信号发送给对端断路器，对段断路器收到联跳信号后也迅速跳闸，从而切断故障区段。

关键词：轨道交通；直流牵引；供电系统

1 牵引供电系统的简介

牵引供电系统的组成很简单，主要包括了两个部分，牵引变电所和牵引网两部分组成。我们在轨道交通系统中最为关心的主要问题除了是牵引变压器类型和选择什么类型的牵引变电所接线的方式之外，还包括供电方式的选择对于牵引网的电压水平的影响。

1.1 牵引变电器

首先是普通铁路的牵引变电器，为了避免一个牵引变压器出了问题之后对于整个铁路交通造成巨大的影响就直接设置了两个牵引变压器来解决这一问题。高速铁路牵引变压器在一般情况下使用的是接线牵引变压器。这种接线型的牵引变压器主要由下面几个部分构成，单相变压器，变压器分别为：接触网，中间抽头，钢轨链接等等几个方面构成的。

1.2 牵引供电系统

虽然说不是每一个车站都是我们传统意义上的牵引降压混合变电器，但是我们最常见的还是由车站内的降压变压器和牵引变电站这两部分构成的牵引降压混合变电器。牵引变压器的设置不是随随便便就可以进行的，它用时要涉及到多个方面。比如说我们在对于牵引变压器进行相关设定的时候，应当严格的考虑到下面的几个类型的问题，主要为，牵引系统网络结构，牵引网电压等级，线路能耗，杂散电流防护，土建造价，运营维护，牵引网电压损失，牵引供电器电压等级，牵引网电压等级。牵引变压站的主要设备也是包含了好几个部分。其中的开关柜在最好的情况下是要求使用绝缘全封闭组合电器，这样的好处是可以有效的减少占地的面积，缺点则是可能会增大经济投入或者是造成一定的安全隐患。为了有效的避免雷电波的侵入破坏，应当在开关柜进线中加入避雷器这个装备。

2 轨道内直流牵引供电结构的构成及功能

2.1 轨道工程直流牵引供电结构

轨道工程内电力的唯一来源即直流牵引供电结构，因此其在轨道交通内具有十分显著的作用。轨道教育与其他轨道项目之间有许多相似点，但又有一定的特殊性及优势，其并非是将其他轨道项目的规划方案直接用于轨道交通创建之中。尽管城市轨道工程是一种全新的交通模式，但在国内外均有大量关于轨道交通的探究资料及经营实验，当前我国在城市轨道工程方面的探究集中于供电平台的安全与保护内容方面通过探究城市轨道工程直流牵引供电结构的重要技术，进而为我国今后轨道交通项目设计提供参考依据。

2.2 轨道工程直流牵引配电结构的组成

目前，国内外采取的轨道交通项目牵引配电系统的种类几乎都是交流25kV和直流1500V两类。现今也逐渐选择将这两类供电制式相联络的方法，将之称作双制式配电系统。牵引配电系统的首要目的在于给电动机和轻轨与地铁提供电能，采用牵引网络完成电流的传输。该系统是对电流传输方法与强度和供电种类的有效集结。轨道交通项目配电系统直接关系到人们的正常出行。下文主要针对牵引供电网内的直流制和交流制开展探究。

（1）直流制。轨道交通项目变电与接触系统的用电主要选择直流1500V的配电方式。该种配电方式重点采取双边供电模式，期间如果线路产生故障，就要合理利用大双边供电形式，使之可以完成跨地区供电。另外，由于直流制供电内采取杂散电流，所以针对电流可以实现良好的分散传输，而且可以有效实现远程传送。但是，由于其本身的变电形式，导致其供电距离很短，如此就要加入相应的投资设施，而且该系统的传送速率也较低，所以，该种系统并无显著优点。

（2）交流制。针对交流制形式的牵引供电网，其主要选择25kV的交流电来传送，牵引变电大都采取单一的“电压-电压”连接形式，变电所均配置了2个变压器，而这2个变压器的应用首要几乎就是双绕组的单一变压方法，其组合起来即构成了开口的三角框架，在其周边所连接的电网端口就是高压侧周围的两个开端口与一个公共端部，接地端部为低压侧公共端，其余两个端部分别与牵引侧母线相连接。相较于降压系统来说，除终端完成降压之后，在线路区间也配置了增压系统，方便区间之间用于照明。其中，有系统长时间处于动态状态下，所以其接触压力比较大，该种方法对于设施的磨耗要求会提高。

2.3 轨道交通项目直流牵引供电网的基本功能

轨道交通内的外部电源重点由专用主变电所与城市电力系统变电所和两者之间相衔接的高压电线构成，利用外部电源，轨道工程可以从城市电力系统内得到一定电源。主变电所由城市电力系统内获取高压电源，再通过相关分配与降压给轨道沿途的直流牵引配电网提供能源；轨道交通项目供电网内的电力监控网主要是采集、整理及分析轨道交通内各项供电设施及供电网内的数据，属于轨道交通内电力控制的核心。

3 轨道交通项目直流牵引供电网相关技术介绍

3.1 直流牵引供电网接地技术及保护配置

由于轨道交通内的直流牵引供电网存在巨大的迷流现象，因此要在设备的直流正负极中安装接地绝缘保护设备。若使轨道交通内供电网的负极直接对地，直流电源负极将极易产生经过地网回流迷流电路，如此不但会减小迷流回路的阻力，并且还会极大危害到各种金属设备。另外，但直流电源负极在直流装置中产生短路现象接地时，就会导致直流电源装置产生严重的短路情况，甚至形成上千安的电流阻力，当包袱设备无法切断故障设备与其他设备的衔接时，会极大威胁着直流牵引供电网的安全性。为防止上述情况的发生，在规划轨道项目直流牵引供电网时，要将直流正负极配置为绝缘状态，如此既可以减小迷流回路对供电网的影响，并且还可以避免产生巨大的短路情况。

3.2 轨道交通内直流牵引供电网漏电保护方式

通过相关研究介绍，轨道交通内直流牵引供电网的漏电保护方法有三种：其一，轨道车站内修建相应的接地轨，桥身通过与接地轨的衔接可以促使直流供电网完全接地，当轨道交通通过车站以后，可以得到很好的接地，进而释放出在内运转时形成的诸多电荷，保障轨道交通内各种设备及乘客的安全；其二，将接地轨修建到轨道交通的整个过程，该种供电网漏电保护方式可以是使轨道交通运转的整个过程均处在接地状态，如此一来，轨道交通难以在运转环节出现静电电荷，这样可以最全面且最稳定的保障轨道列车；其三，连接负极轨与轨道车身，再将负极轨修建在牵引变电站的接地位置。该种直流牵引配电网漏电保护方式既可以避免列车在运转时聚集静电电荷，并且还节约了接地轨修建成本。但该种技术对列车的保护设备及电气绝缘有较高要求。

结语

随着我国经济的飞速发展和科技的进步，地铁列车逐步取代了传统的火车运输与汽车运输。地铁运输其主要动力为电力供电，在高电流的轨道上产生磁场致使列车减轻阻力快速行驶。因此在较为庞大以及复杂的供电系统之中，要是出现意外方面的事故，不仅仅将会导致其国家的经济受到严重的损失，同时也将会对社会的安全和繁荣发展带来影响。

参考文献:

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