城市轨道交通牵引供电系统分析

城市轨道交通牵引供电系统分析

郑平泉

重庆中车时代电气技术有限公司   重庆市渝北区    401120

摘要：近年来，轨道交通的运输规模不断增加，给人们的出行带来更加便捷体验的同时，也引起了很多人的担忧。因为交通运输规模的增加必然会导致车辆流动量的增加，这也给城市轨道交通牵引供电系统带来了全新的挑战。这需要不断引进新的技术，不断消化吸收，努力进行创新和再创新，同时对轨道交通建设的标准与质量的认识也不断提高，所以对于其关键技术进行研究是有必要的。

关键词：城市；轨道交通；牵引供电系统

1地铁车辆供电系统构成

为了保证地铁的顺利运营，我们必须做好地铁供电系统的运行工作。其关键作用是为地铁及其电气设备供电。在地铁供电系统中，关键可分为高压电源供电和地铁内部结构供电。高压电源可以立即应用于市政工程的用电。在供电的情况下，一般采用混合供电方式、分散供电方式和集中供电方式。地铁内部结构的供电分为照明供电和牵引供电。牵引供电的目的是将高压交流电源转换为地铁运营所需的直流稳压电源。然后根据同轴电缆将其发送到地铁-轨道交通接触网，地铁在用电过程中会立即从轨道交通接触网获得必要的用电。在地铁照明灯具供电系统中，不仅需要给照明灯具供电，还需要给离心泵和离心风机供电。该供电系统主要由电源线及其降压配电设备组成。

2牵引供电系统的关键技术

2.1 双向变流装置

双向变流装置通常由交流开关柜、变压器柜、双向变流器柜、直流开关柜和负极柜组成，整体接线方案与现有二极管整流机组的相一致。其交流侧通过35 kV开关柜被接于牵引变电所内的35 kV母线段；直流侧正极通过1500V直流开关柜被接于牵引变电所内的直流母线段正极，负极仍保留直流控制柜内的隔离开关，且被接于牵引变电所内的直流母线段负极。

传统二极管整流机组牵引供电方式中直流侧短路保护主要依赖直流进线柜和直流馈线柜的保护设施。直流进线柜保护包含大电流脱扣保护和逆流保护；直流馈线柜保护包含大电流脱扣保护、ΔI保护、di/dt保护、过电流保护和双边联跳保护，各种保护相互配合，从而实现牵引网近、中、远端短路的全范围保护。采用双向变流器后，直流系统保护配置方案维持与二极管整流机组的保护配置方案一致。双向变流器采用PWM变流器，其中IGBT的短路电流承受能力远不及整流机组用的平板式二极管。为了在短路工况下保证双向变流器的安全，需要从短路电流的旁路、分流、快速转移控制以及旁通回路与IGBT回路互不干扰等方面进行设计。

2.2能馈式牵引供电系统功能

1）牵引回馈功能的工作原理是在直流侧和交流侧之间安装一个大功率逆变器，将制动动能回馈到交流侧。其实质是一种具有较高安全系数、高功率和低谐波电流的能量收集和回馈设备。由于二极管整流模块的输出电压在正常情况下难以控制，因此在地铁运营的情况下，电源电压将根据乘客总数和移动速度发生很大变化。

2）在地铁牵引系统无功补偿对策软件中，无功补偿是现阶段重点科研的具体内容。其分析的主要目的是根据整个系统的概况和特点简化牵引系统软件，合理完成信息采集功能模块和命令传输功能，合理有效地改善无功补偿中存在的问题。根据高压互联网中的无功负荷可以看到相应的规律，因此接地电容器应根据其非常大的情况进行无功补偿。

2.3电缆牵引网

一般城轨交通牵引供电系统是由DC 1500 V供电，在某些条件下换成750 V。但是经过实践发现，如果使用交流电实施供电，轻轨和地铁的牵引网应设计上下行两条线路，采取并行模式，配置一条备用线路，在设计时备用线路也同样工作。这样两条线路互相作为对方的备用线路，可以大大提高系统运行的可靠性。

2.4牵引网分段供电与保护

城轨交通中的电缆牵引网较多，其特点有可支持长距离传输、可输送电能大等，应用十分广泛。但是如果选择上下行并行线路的设计方式，会增加系统的架设成本，而且系统结构比较复杂，一旦其中一环出现故障，很容易引起其他环节也出现故障。基于此，选择分段供电模式，划分区段进行供电。设计时，也可以根据要求一起或分段设计。因此，一般情况下，为方便进行施工，是在变压器处进行统一分段，然后在其他区间线路中进行分开分段。通过这种方式和设计，可以避免某段出现问题后影响到其他段，分段实施保护，从而提升系统运行的可靠性，减少出现故障的风险。

2.5牵引供电智能运维系统

根据对牵引供电智能运维若干子功能系统的架构情况分析可见，牵引供电智能运维系统功能分布在检修中心、控制中心、工区、车控室、变电所等处，由此其总体架构可以分为四级，分别是线网检修中心（根据地区管理模式决定设置与否）、线路检修中心（包括控制中心）、工区、车站（车控室和变电所）。同时，通过对数据资源分布情况的分析，可以考虑将牵引供电智能运维系统的中央级系统布设在线网检修中心内，在线路检修中心（控制中心）、工区、车站（车控室和变电所）内根据实际需要设置监视终端或直接利用子系统终端。

结论

随着中国经济的发展，城市轨道交通基础设施的运营规模不断扩大，给每个人的交通带来了更加便捷的体验。然而，随着城市轨道交通的发展趋势，业务规模的不断扩大也给供电系统带来了巨大的考验。针对这种情况，我们应积极、科学地研究城市轨道交通直流牵引供电系统的核心技术，并加以完善，及时调整和完善供电系统运行中存在的不足，以确保供电系统的稳定性，从而确保城市轨道交通的成功稳定运行，为我们的交通提供便利的同时，充分保证大家的出行安全。

参考文献

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