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

韩振国  卜庆伟

呼和浩特市地铁运营有限公司  内蒙古呼和浩特  010020

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的体验的同时，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，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城市轨道交通牵引供电系统概述

城市轨道交通牵引供电系统是城市轨道交通运行的核心系统，系统主要由变电站、接触网、配电室、牵引变流器、牵引电机、牵引车辆等多个部分组成。牵引供电系统的工作原理是将变电站提供的交流电能，经过牵引变流器转换为可控的三相交流电，再通过接触网传输到牵引车辆上，最终通过牵引电机将电能转化为机械能，驱动车辆行驶。根据不同的供电方式，城市轨道交通牵引供电系统可分为第三轨供电系统、架空接触网供电系统和有轨电车供电系统三种。其中，第三轨供电系统是将电能通过地下的第三轨传输到牵引车辆上，是一种较为传统的供电方式，使用较为广泛；架空接触网供电系统则是通过架设在铁路上空的接触网，将电能传输到车辆上，是一种较为现代化的供电方式；有轨电车供电系统是一种以车体为传导载体，通过接地回路来完成牵引供电的方式，其优点在于结构简单，成本较低。城市轨道交通牵引供电系统的特点主要有两个方面，一方面是对电力质量的要求较高，包括电压、电流、频率等多个参数需要保持稳定和精确，以保障车辆的安全运行；另一方面是对供电可靠性的要求较高，牵引供电系统需要保证在各种情况下都能正常供电，避免出现断电或者过载等情况，保证城市轨道交通系统的运行安全。

2城市轨道交通牵引供电系统的关键技术

2.1牵引供电系统优化

人防门区间方向过渡支架，施工蓝图中不会体现此处的具体做法，此处的电缆不仅有供电专业的，也有机电专业的线缆，经常在此处位置形成线缆的交叉重叠，严重的影响观感质量。根据现场实际情况制作出一种适用于此处的过渡爬架，使用前后两层设置，将环网高压电缆与控制电缆分开，都有对应的层面，将过渡的爬架改为斜面，可以不用在承接处进行专门的防护处理。环网电缆在过轨通道下引位置应满足弯曲半径，为了避免环网电缆与支架的棱角相碰触，将过轨通道下引位置的支架使用绝缘垫加热缩护套的方式进行保护，对环网电缆长期运营提供有效保障。变电所设备内进行定制防火封堵外框，统一高度，对于防火封堵的方式及成品可以做到每站每种设备的统一性，制作铝制专用模具，在模具框体填充防火泥。铝框使用简易闭合方式，闭合处使用内部卡扣闭锁，此方法可以将所内设备的防火封堵在满足功能的条件下达到统一美观的程度。

2.2城市轨道交通系统继电保护与自动装置

牵引供电系统属于城市轨道交通车站的主要供电系统，多个传输线路及电气设备属于城市轨道交通牵引供电系统的具体构成，同时各个电气设备的连续较为密切且能够互相施加影响，如故障在某个位置出现，故障将直接影响周围的电气设备，导致设备正常运转无法实现，电气设备的使用寿命也可能因这种对远端设备的影响而缩短，继电保护的重要性可见一斑。电流的不稳定状态能够通过高水平的继电保护设备及时有效发现，短路电流消除可基于对故障点供电的迅速切断实现，这关系着其他设备的保护。继电保护需要设法实现城市轨道交通牵引供电系统每个部位的有效保护，对于出现故障的部位，立即启动的继电保护装置可自动做出相应保护动作，保障城市轨道交通牵引供电系统的正常运行。值得注意的是，城市轨道交通牵引供电系统的继电保护需要设法满足可靠性、灵敏性、速动性、选择性等要求，这同样需要得到业内人士的高度重视。继电保护的设置必须考虑与自动化装置的协调配合，“四性”必须满足。中压网络的各种保护均设置在保护装置中，而保护装置就是要反映出系统中的故障或不正常运行状态，通过断路器跳闸或发出报警信息反映出来。我们在保护设置时主要考虑以下几点：1、系统的双环网形式及运行特点，是分散式还是集中式供电。2、系统可能发生的故障以及处理的方式，如何发挥最大的供电能力？3、系统的发展、更新符合未来发展趋势。4、经济上的合理性。5、保护的范围要合理，避免死区的存在。某市地铁1号线采用集中供电方式，交流供电系统采用110/35kV等级电压供电。35kV供电系统中性点采用小电阻接地方式。根据继电保护的原理、范围不同，主要采用以下几种保护：1）35kV进、出线。（1）线路差动保护、近区速动保护；（2）过电流保护；（3）零序电流保护；2）35kV母线。（1）限时电流速断保护；（2）零序电流保护；3）35/0.4kV动力变压器。（1）电流速断保护；（2）过电流保护；（3）零序电流保护；（4）过负荷保护；（5）温度保护；4）整流机组。（1）电流速断保护；（2）过电流保护；（3）零序电流保护；（4）过负荷保护；（5）温度保护（变压器内部保护）；（6）整流器二极管保护（整流器内部保护）；（7）整流器交、直流侧过电压保护（整流器内部保护）；（8）断路器失灵保护；5）直流1500V进线：逆流保护。6）直流1500V馈线。（1）大电流脱扣保护（断路器本体保护）；（2）电流速断保护；（3）过电流保护；（4）di/dt+ΔI保护；（5）双边联跳保护；（6）低电压保护；（7）框架泄漏保护，分为电流型和电压型两种，其中电流型作用于跳闸，电压型作用于跳闸和报警。自动装置的设置：1）全线变电所（包括车辆段变电所）设置备自投装置，调度员可以在中心实现远方投退，或者有变电值班员就地投退。2）1500V牵引供电系统馈线开关具备自动重合闸功能，可以消除瞬时性故障，提高供电可靠性，重合三次后闭锁。3）400V系统具备自投/自复功能，自动完成切换。

2.3城市轨道交通智能化牵引供电系统

城市轨道交通智能化牵引供电系统是在传统牵引供电系统基础上融合了新一代的通信、云计算和大数据等先进技术，能够实现对城市轨道交通运营状态、能耗状态、设备健康状态、环境状态、设备故障信息等进行全面监测和智能分析，并根据分析结果采取相应措施。新一代智能化牵引供电系统架构如图1所示，主要包括4个层次：数据层，数据采集和处理；网络层，通信网络架构；应用层，数据展示和应用；设备层，牵引供电设备。其中，数据层是城市轨道交通智能化牵引供电系统的基础平台，用于存储、采集、处理和管理牵引供电设备运行状态数据和环境状态数据等；网络层是实现各类信息感知的基础网络，主要由通信网络、工业以太网等组成；应用层是牵引供电系统的核心，用于对运营状态、能耗状态、环境状态、设备健康状态等进行全面监测和智能分析，并根据分析结果采取相应措施；设备层是牵引供电系统的重要组成部分，主要负责对牵引供电设备运行状态进行监测与分析。通过对各类信息的采集、分析和处理，可实现城市轨道交通牵引供电系统的全面升级，为运营管理提供辅助决策和支持。

3结束语

随着我国经济的发展，城市轨道交通建设的规模也在不断增加，给人们的出行带来了更加便捷的体验。然而，随着城市轨道交通的发展，规模不断扩大，也给供电系统带来了极大的挑战，针对此情况，应当积极研究城市轨道交通直流牵引供电系统的关键技术，并且对其进行优化，及时调整和改进在供电系统运行中存在的问题，确保供电系统的稳定，进而保障城市轨道交通的顺利稳定运行，为人们出行提供便捷的同时，也能够有力的保障人们的出行安全。

参考文献

[1]钟迪盛.城市轨道交通牵引供电及电力技术研究[J].科技与创新,2022(20):56-58.

[2]鲍鸣.城市轨道交通中的牵引供电技术应用[J].集成电路应用,2022,39(05):44-45.