（佛山市南海区新型公共交通运营管理有限公司 528200）
摘要：当前城市轨道交通供电系统在设计应用的过程中，整体的发展现状较为良好，为我国经济的稳定发展，奠定了良好的基础，基于此，本文根据城市轨道牵引直流供电系统和城市轨道牵引交流供电系统，分析基于接触网、第三轨的供电网络技术和直流、交流供电系统建设时的电力系统保护技术。
关键词：城市轨道交通；牵引供电；电力技术
引言
轨道交通是近些年国内逐渐兴起的交通工具，相较于汽车、公交等系统，轨道交通噪音低、污染小，且不会出现拥堵问题，能够大大改善城市居民出行质量。因此非常适用于国内交通质量存在缺陷的大中型城市。作为城市交通网中的重要一环，在国内城市化及人口数量不断增加的同时，越来越多的城市开始引入了轨道交通方式。轻轨、地铁等交通工具在改善交通压力的过程中，发挥出了很大的作用。
一、城市轨道交通牵引供电系统分析
对于城市轨道交通牵引供电系统来说，主要可以分为两种具体的类型，一种是交流牵引供电，另一种是直流牵引供电。但是随着时代的发展和进步，相关交通领域的专家为了能够促进交通行业的发展，就将交流牵引供电模式和直流牵引供电模式结合起来形成一种性能较高、工作效率较强的双制式供电系统，有效服务于城市轨道交通中的地铁、轻轨、电动机车的供电。而且对于城市交通牵引供电及供电技术的研究，能够有效解决整个轨道交通的安全性问题，为广大市民的交通出行安全提供了一定的保障，不仅仅能够促进城市交通运输行业的发展，而且还有助于维持社会秩序的稳定性。
1.1直流制牵引供电
就我国目前阶段的供电方式来说，大部分的城市为了保障为人们的日常工作和生活提供稳定的电流和电压，都会在城市的变电站、牵引网、接触网的安置和运行过程中，采取 1500V 直流电的供电方式。而双轨道交通牵引作为一种对用电需求更高的城市轨道交通方式，需要在实际的运行过程中采取两边都供电的模式，这一模式的采用是为了防止当一边的供电系统出现故障时，另一边的供电系统能够接替进行工作，从而保障城市轨道交通的正常运行，不会造成城市交通故障，对使用者也是一种保障。此外，还会辅助以直流牵引供电网的保护，借助杂散电流的保护方法，将使用的电能、电压、电能等均匀地分配到每一个运输网络，从而保证每一个用电器都能够保持正常的工作，而且对于长距离的运输线路来说，也具有一定的保障作用，不会由于线路过长而出现故障。另外，城市轨道交通的自身变电模式的应用，会缩短供电的距离，从而增加了工程的经济资源损耗，这也说明这种直流制的牵引供系统不适合在大面的城市轨道交通中进行建设。
1.2交流制牵引供电
与直流制牵引供电不同的就是交流制牵引供电，主要是采用单向链接方式，在变电站的内部一起安装两个变压器，而且借助双绕组的单项变压，使得整个结构形成一个开口三角形，这样的形式比较具有稳定性，能够保障正常工作的稳定进行，而且在电网的接入端是一种高压的端口，能够有效使得整个用电工作保持稳定。对于整个交流制牵引供电系统来说，实现电压的降低是不可少的，这样就衍生出了降压系统，是指在整个供电系统运行的过程中，按照实际的需求在不同的区间进行设置，这样才能有效保障整个系统的稳定运行，但是这也对我们在交流牵引供电系统上的设备提出了更高的耐磨损的需求，这也是一种更为常见的城市轨道交通牵引供电系统。
二、城市轨道交通牵引供电的电力技术分析
2.1 基于接触网的供电网络技术
接触网是城市轨道交通中较为常见的一种供电网络。通常情况下，接触网中会有导线的一个电极，利用集电装置和金属轮轨完成电流的回流。但也有存在两根导线的情况。如果城市轨道交通建设中使用的是无轨电车这样的胶轮系统，则必须要利用两个集电杆完成取电工作。接触网有两种类型：柔性接触网以及刚性接触网。第一，柔性接触网。这种接触网只能完成电力传输的工作，并没有承力的作用。所以在使用中，会存在上下振荡的现象。柔性接触网结合链型悬挂能够实现跨度的增加，被广泛应用于长距离且速度高的城市轨道交通中。第二，刚性接触网。刚性接触网解决了柔性接触网中无法承力的缺陷，在城市轨道交通的地上线路与地下线路的转换中，刚性接触网能够实现线路的无缝对接。
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2.2 基于第三轨的供电技术
第三轨供电是我国城市轨道交通建设中另一种常用的供电网络，在材质上使用了钢铝复合型材料，所以有着较高的导电性能。这样的牵引网建设能够使得电能的损耗降到最低，也不必在轨道的沿线设置馈电电缆，有效控制了建设成本。第三轨的主要结构有接触轨及其接头、端部弯头、防爬器和安装底座构成。其中，接触轨接头有两种：正常接头、温度伸缩接头。正常接头在安装中需要利用铝制的鱼尾板进行固定，且与支持点的距离要在 600 mm 以上。温度伸缩接头的使用能够有效避免由于环境温度的变化而造成的接触轨伸缩的情况，
2.3 直流牵引供电系统的绝缘技术
对于城市轨道交通牵引直流供电系统的绝缘保护是十分重要的，在城市轨道交通牵引直流供电系统运行中，存在着严重的迷流的问题。针对这样的情况，可以将牵引直流供电系统中的直流负极与正极设置其绝缘保护系统。如果将系统中的直流负极进行了接地处理，则会使得直流电源的负极产生迷流回路的概率增加，会对城市轨道交通整个系统的运行都造成一定的影响。
2.4 交流牵引供电系统的电缆牵引网分段供电与保护技术
在城市轨道交通牵引交流供电系统中安装电缆牵引网，并实施牵引网分段供电能够有效降低传输过程中电能的消耗。通常情况下，会使用 1500V 的直流电压对牵引网进行供电，极少数的情况下也会使用 750V 的电压进行供电。牵引网的使用要有上下两条线路为支撑，并要将两条线路并联。要对变压器进行统一的管理，并对于区间中的线路进行分段的电能传送，这样的方式能够对线路进行分段的保护，降低故障情况发生时的影响程度。
三、牵引供电系统的内部构成
3.1 供电方式
（1）地铁供电方式。地铁作为一种尤为常见的城市轨道交通方式，在运行的过程中一般是采用双边供电的形式，其中一段牵引网是由其左右两侧牵引变电所共同负担，从而减少了牵引网上电压的损失。在这样的基础上，为了有效减少变电管理对整个城市电网的影响，在现在这个地铁已经很普遍的社会交通行业中，广泛应用集中供电的方式能够保障整个城市轨道交通发展的稳定性，对社会秩序的维持也具有一定的关键作用。
（2）普通铁路供电方式。铁路在城市轨道交通中的重要性是不言而喻的，因此对其供电方式的研究也尤为重要。就现阶段的发展来说，在普通铁路的正常运转中，主要是采取直接供电方式（Ii）、自耦变压器供电方式（AT）、带回流线直接供电方式（DN），其中以带回流线直接供电方式的应用最为广泛。这一供电方式的工作原理主要是借助吸流线对电流进行返回牵引，从而减少钢轨产生电流与回路形成阻抗，能够有效减少对通信的干扰。这样的供电方式在实际的使用过程中不仅仅结构简单，而且后期的维护工作也很容易进行，普遍性很广泛，值得大力推广。
3.2 接触网
首先对于接触网来说，这是一种架空性的网状结构，又可以被称为架空接触网、架空电缆和高架电缆。必须认识到的是，在城市轨道交通系统的共同运行中，这是一种很常见的供电网络方式，而且在实际的工作过程中仅仅只借助了导线的一个电机和金属轮轨来说实现电流的回流。根据其使用性能和构成的不同，又可以分为柔性接触网和刚性接触网两种。
（1）柔性接触网。在柔性接触网的实际使用工程中，由于是借助了导线的性能进行工作，使得支撑点所承受的负荷比较少，就在城市无轨电车、城市轻轨的使用过程中得到了尤为广泛的应用。但是这样的模式使得悬挂点的硬度较大，整体的跨度较小，就会在实际的工作过程中产生轻微的震荡，从而不能将其应用在高速铁路的运行中，整个应用的局限性相对来说比较大一些。
（2）刚性接触网。刚性接触网则是在力学结构的发展下衍生出来的，主要是利用硬质的金属条来取代传统的软质的导线实现刚性悬挂，在实际使用的过程中，是不需要进行列车或者轨道的更换，而且大量的使用集电弓，能够有效提升整体的运行速度。
结束语
城市轨道交通是一种新型的交通方式，得到了更多的应用。在城市轨道交通牵引供电系统中，包含着直流供电以及交流供电两种。通过使用基于接触网的供电网络技术、基于第三轨的供电技术等电力技术，使城市交通牵引供电系统的运行更加安全，耗能更低，电能传输的效率更高。
参考文献：
[1]韩孟.城市轨道交通牵引供电及电力技术[J].交通世界. 2017（36）
[2]曾星瑜.浅析现代轨道交通车辆电气牵引技术[J].中国设备工程. 2018（09）
[3]陈海山.城市轨道交通牵引供电及电力技术[J].工程技术研究. 2018（06）
论文作者:李双喜
论文发表刊物:《河南电力》2019年2期
论文发表时间:2019/10/12
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