城市軌道交通牽引供電技術(shù)發(fā)展研究范文

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摘要：為了緩解目前我國城市化進程中不斷擁堵的城市交通擁堵程度，近年來我國加大了各個城市中的軌道交通建設(shè)力度。針對其中比較重要的牽引供電系統(tǒng)來說，本文在對其作用以及交流以及直流牽引供電系統(tǒng)的優(yōu)缺點進行介紹之后，重點研究不同的牽引供電系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)，以供參考。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通；牽引供電系統(tǒng)；技術(shù)發(fā)展

一、引言

隨著我國的城市化進程也在逐漸加快，表現(xiàn)出城市規(guī)模的擴大以及城市人口的增多。而城市軌道交通工程能確保運力最佳的前提下最小化成本解決城市擁堵問題。而本文就牽引供電系統(tǒng)以及不同的形式來進行介紹，實現(xiàn)我國城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)的不斷完善。

二、牽引供電系統(tǒng)的內(nèi)部構(gòu)成

（一）供電方式以目前城市軌道交通形式中比較常見的地鐵為例，其通常所采用的供電方式為雙邊供電方式，也就是通過左右兩側(cè)牽引變電所來對牽引網(wǎng)進行負擔的方式，來對牽引網(wǎng)上的電壓損失進行盡量降低。此種供電方式在目前的地鐵工程中比較常用，而且在實際應(yīng)用中也表現(xiàn)出通過此種集中供電方式而保障整個城市軌道交通穩(wěn)定發(fā)展的優(yōu)勢，而且還對社會秩序的維持也起到關(guān)鍵作用。此外還有其他的供電方式就是普通鐵路的供電方式，應(yīng)用比較廣泛的供電方式主要有直接供電方式、自耦變壓器供電方式以及帶回流線直接供電方式等。此種普通的供電方式就是對吸流線對電流的返回牽引進行利用，通過此種供電方式可以在對鋼軌產(chǎn)生電流與回路形成阻抗進行減少和控制的同時，實現(xiàn)對通信干擾的降低。而且此種供電方式的結(jié)構(gòu)也較為簡單，便于后期開展維護工作，也便于在目前的牽引供電系統(tǒng)中推廣應(yīng)用。

（二）接觸網(wǎng)此種供電網(wǎng)絡(luò)方式在目前的城市軌道交通系統(tǒng)中比較常用，此種供電方式在實現(xiàn)電流回流的過程中需要對導線的一個電機和金屬輪軌進行利用，且在目前比較常用的主要有柔性接觸網(wǎng)以及剛性接觸網(wǎng)兩種。其中對于前者來說，其主要是對導線的性能進行利用，減少支撐點所承擔的負荷，在目前的城市無軌電車以及輕軌中比較常用。但是此種接觸網(wǎng)具有較大的懸掛點硬度以及較小的整體跨度，這就容易導致在實際的使用過程中出現(xiàn)輕微振蕩的現(xiàn)象，因此不太適合在高速行駛的城市軌道交通形式中應(yīng)用。而且在實際的使用過程中也無需更換列車和軌道，可以通過集電弓的大量使用來實現(xiàn)整體運行速度的提升。

三、城市軌道交通牽引直流供電系統(tǒng)

目前在其中一路供電線路出現(xiàn)故障之后可以通過另一條線路來對其牽引供電區(qū)段進行供電來保證城市軌道的正常運營。而且此系統(tǒng)在應(yīng)用時也會進行相對雜散的電流保護措施以及回流系統(tǒng)的應(yīng)用來對電能分布的均勻性進行保障，實現(xiàn)對整體供電體系穩(wěn)定性的確保。但是由于此種直流供電系統(tǒng)會受到其自身變電模式的限制而具有較小的供電距離和較低的電能傳送效率，而且在實際應(yīng)用中也表現(xiàn)出需要較為繁瑣的維護措施以及消耗較大的維護成本等問題。

四、城市軌道交通牽引交流供電系統(tǒng)

目前多數(shù)城市中采用的是交流牽引供電系統(tǒng)，此種供電系統(tǒng)采用的是單向連接的供電方式，就是在變電站中進行兩臺變壓器的同時安裝和使用，而且使用雙繞組的單項變壓的變壓器。通過將整個結(jié)構(gòu)搭建為開口的三角形形狀，來確保供電系統(tǒng)運行的高效性。為了保證此交流牽引供電系統(tǒng)的正常和穩(wěn)定運行，就需要在供電系統(tǒng)的終端以及線路的區(qū)間中進行降壓系統(tǒng)的設(shè)置，還可以保護線路中的照明系統(tǒng)。此外針對交流牽引供電系統(tǒng)中的設(shè)備，對其耐磨性也提出了較高的要求，需要保證其可以在動態(tài)取流的狀態(tài)下可以長時間的穩(wěn)定運作，實現(xiàn)系統(tǒng)使用壽命的延長。

五、交流牽引供電系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)分析

（一）交流牽引供電系統(tǒng)中變電站位置的確定為了確保交流供電系統(tǒng)后期的高效運行，需要在對不同車站的位置和距離進行實地測量之后，對配套的牽引系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和牽引網(wǎng)電壓進行確定，在此基礎(chǔ)上來對變電站的位置進行合理選擇和確定。還要在上述過程中詳細計算電壓損失以及供電質(zhì)量等數(shù)據(jù)信息，保證變電站位置的科學性與合理性。

（二）基于第三軌的供電技術(shù)此種供電技術(shù)是一種基于目前我國在城市軌道交通建設(shè)中比較常用的第三軌供電網(wǎng)絡(luò)所應(yīng)用的供電技術(shù)，上述網(wǎng)絡(luò)中比較常用的就是鋼鋁復合型材料作為主要材質(zhì)，并且也表現(xiàn)出具有較高導電性能的特點。應(yīng)用此種供電網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)電能損耗的降低，而且也不需要在軌道的沿線進行饋電電纜的設(shè)置，實現(xiàn)了建設(shè)成本的節(jié)省。此外，此種技術(shù)中的主要結(jié)構(gòu)就是接觸軌、接頭、端部彎頭、防爬器以及底座等。其中比較常用的接觸軌接頭主要有正常接頭以及溫度伸縮接頭兩種。前者就是需要通過鋁制的魚尾來對其進行固定，并且要保持與支持點之間的距離大于600mm。而對于后者來說，此種接頭的使用對于環(huán)境溫度變化因素而導致的接觸軌伸縮的問題進行有效避免。

（三）交流牽引供電系統(tǒng)的電纜牽引網(wǎng)分段供電與保護技術(shù)針對目前應(yīng)用比較廣泛的交流牽引供電系統(tǒng)，通常為了實現(xiàn)傳輸過程中電能消耗的降低，不僅需要進行電纜牽引網(wǎng)的安裝，而且采用牽引網(wǎng)分段供電的方式。此牽引網(wǎng)主要是通過上下兩條線路來進行支撐的，而且這兩條線路是通過并聯(lián)的方式進行連接。此外，為了減少由于停電斷電而對城市軌道交通以及人們的正常出行所帶來的硬性，這就需要在對交流牽引供電系統(tǒng)進行整體保護的過程中對供電變壓器的電流速斷保護裝置進行應(yīng)用來實現(xiàn)供電穩(wěn)定性的提升。此外，此種保護裝置在實現(xiàn)上述保護的同時，還可以對母線與饋線之間的故障概率進行降低，并且能夠按照短路電流的大小來對保護裝置的啟動時間進行調(diào)整，確保安全防護的高效化，實現(xiàn)故障對供電系統(tǒng)損害的降低。

六、結(jié)語

針對目前我國大力發(fā)展的城市軌道交通方式來說，為了確保其供電系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定運行，針對目前較為常用的交流牽引供電系統(tǒng)以及部分城市中應(yīng)用的直流牽引供電系統(tǒng)，需要在對接觸網(wǎng)供電網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行合理應(yīng)用的同時，還要重點在確定變電站的位置之后，合理應(yīng)用基于第三軌的供電技術(shù)、絕緣保護及時以及牽引網(wǎng)分段供電和保護技術(shù)等先進技術(shù)，在確保城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)安全運行的同時。

參考文獻

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作者：陳杰 單位：中國鐵建電氣化局集團北京城市軌道工程公司