摘要：随着科技的飞速发展，交通行业也在逐渐壮大起来，我国各大一、二线城市都开始纷纷修建轻轨、地铁、动车组等线路，在便捷了市民交通出行的同时，却给城市轨道交通供电系统带来了不小的压力。各国交通专业的学者，纷纷将注意力集中到牵引供电系统的设计和创新上，这一系统中较为常见的有直流式和交流式，以及双制式。这些供电系统旨在当车流量处于高峰期时可以对线路进行持续、高效、稳定的供电。所以对于车流、人流量较大的城市，对其供电系统的研究，就显得格外有意义。
关键词：城市轨道交通；交流牵引；供电系统；关键技术
1城市轨道交通牵引供电系统
1.1直流制
在我国大部分城市的变电站、牵引网、接触网的建设当中，大部分设计是采用直流1500V的供电方式，而轨道交通牵引供电网则采用了双边供电，这是因为当某一供电线路出现故障时，可以立即更换线路，保障交通牵引供电的要求。另外，在搭建直流牵引供电网，还能采用杂散的电流保护办法，这样能够将电能均匀的分流到每一个供电网络，并传送到较远的距离。但是由于自身的变电模式，导致供电距离的缩短，这样会对工程建设投入增加成本。并且直流牵引供电系统的传输速率不高，很难满足供电需要，因此这种供电系统没有什么建设优势。
1.2交流制
交流牵引供电系统采用单向的链接方式，是在变电站内同时安装两台变压器，采用双绕组的单项变压，使得整个结构形成一个开口三角形，在电网的接入端是属于高压端。这里面有两个端口与一个公共端口，低压端口则是接地的一侧，其他的端口分别与牵引母线连接。对于整个交流供电系统的降压系统来说，除了在供电系统的终端，整条线路的区间都设置了加压系统，这样能够使线路上的照明系统正常工作。由于交流牵引供电系统长时间的处于动态取流的状态，造成瞬间的接触压力较大，这对我们在交流牵引供电系统上的设备需要具有非常耐磨的要求。
2地铁牵引供电系统技术发展
2.1牵引变压器
在整个电力系统中，牵引负荷是随机波动的，属于一种单项负荷。这是一种不对称的负荷，容易产生负序电流，影响整个线路的供电质量。随着铁路线路的运量增加，列车速度的加快，牵引变压器的容量也要随之不断增加。因此，对牵引变压器的技术不断发展研究，其实就是在不断的加强对负序抑制效果的提高以及对变压器的容量进行不断的扩大。建国初期，由于铁路的运量相对较少，运行速度相对较慢，因此对牵引变压器的容量要求也相对较小。但随着我国的经济飞速发展，变压器容量较小的单项牵引变压器已经不能满足现有的铁路运量的要求。为了能够满足轨道交通对大容量变压器的要求，采用YNd11接线方式的牵引变压器得到了设计者的青睐。
2.2牵引网供电方式
目前，我国的牵引网供电技术主要经历了三个时代，从最初的直接供电方式，发展成吸流变压器－回流线供电方式，最后到现在的带回流线的直供方式和自耦变压器供电方式。早期我国的铁路电气化采用的是直接供电，采取接触网和轨－地直接构成回路，这样方式的结构简单，建设投入较少，后期的维护比较便宜，适合当时我国的铁路发展。但是随着目前经济的增长不断加快，当时为了减少对通信线路的干扰，研发出一种吸流变压器－回流线供电方式，简称BT供电方式。BT供电方式是在建设牵引供电网时装设1：1的吸流变压器，通过回流线将电流回收到变电站，减少了对周围通信线路的干扰。但是这样会增加牵引供电网的阻抗，致使牵引网的供电距离变短，造价上升，并且容易出现火花间隙，这些问题都影响着BT供电方式的发展应用。
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3交流牵引供电系统及关键技术
近些年随着人们生活水平的提升，对出行的要求也正在加大，各大城市纷纷建构了自己的地铁轻轨系统，随之而来的是对电网电力系统更高的要求。最初的电网线路搭建主要采用的是直流制，现今时代也只有欧洲一些国家的部分线路仍沿用直流制。自上世纪60年代，世界范围内修建的新线路全部都采用了交流制式。而交流制式的牵引供电系统也为大家展现了诸多优点，如：供电效果好、成本较低、电流量大、不存在杂散电流等。但是仍有一些缺点，如：当换相接入小型电网时会产生分相；牵引电流的谐波会产生一定的电磁干扰。
其关键技术包含如下几点：（1）电缆牵引网。目前常用的牵引接触网主要采用1500伏特直流电压进行供电，在一些特殊情况时，会使用750伏特。若采用交流电对接触网进行供电。城内轻轨、地铁的牵引网应有上下行两条线路，并且应采用并联的方式，与此同时还应搭建备用的电缆线路，这条线路可以和正常电缆一起工作，它们互为备用。这样可以增强线路的可靠性，还可以提升供电电能的总量，削减功率损失。（2）牵引网分段供电与保护。由于电缆牵引网具有长距离传输、可输送电能大等优点而被广泛使用，但是若采用上下行并行线路，成本较高，且设备搭建较为复杂，所以一般采用分段供电的形式。电缆和接触网的分段设计既可以是同步进行的，又可以是分段完成的。为了便于施工，一般在变压器处采用统一分段，在其他区间线路中多采用分开分段。这样既可以提升系统的可靠性，又可以进行分段保护，使故障风险降到最低。（3）主变电所供电方案。主变电所的供电方式主要依赖地铁、轻轨等设备的数量和它们所处的位置，所以供电方式可采用单线、双线和多线的方案，以适应不同的设备需求。
4系统的经济性、可靠性
4.1经济性
直流系统中牵引供电与动力照明合用35kV电缆，交流系统中分开使用电缆，不会增加太多费用；交流系统可以省去地铁沿线的迷流防护装置和各个牵引所的整流机组及直流开关，省去昂贵的储能装置或再生电能反馈装置，使地铁的地下设备得以简化，占地减少；交、直两个系统的综合自动化装置规模与费用相当；交流系统要增加主变电所的负序补偿装置，使用的交直交列车成本高于现行直交列车。因此，交流系统更具有经济性。
4.2可靠性
交流系统省去了直流系统各个牵引所的整流机组，减少了串联元件，有利于提高系统可靠性；交流断路器（开关）比直流断路器便宜、可靠、耐用；分段供电与状态辨识及保护技术适用于任意复杂的供电系统，对提高系统可靠性作用显著。负序补偿装置也有合理的备用，其自身可靠性接近主变电所的主牵引变压器，即使负序补偿装置全部短时退出，牵引变压器仍可利用其过负荷能力正常工作，不影响正常供电．总之，交流系统可靠性更高。
结束语
目前由于人们对出行的需求不断增加，各国交通事业也有了翻天覆地的变化，对于交通线路中不可缺少的供电系统，本文主要从交流牵引供电系统的电缆牵引网、分段供电保护、供电方案等方向入手，对其进行了介绍，这种牵引供电系统的优势主要体现在可靠性强、传输电能大、成本相对较低等方面。
参考文献：
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论文作者:何启明
论文发表刊物:《基层建设》2017年第20期
论文发表时间:2017/10/30
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