(哈尔滨地铁集团有限公司 黑龙江哈尔滨 150000)
摘要：经济在快速的发展，社会在不断的进步，我国的城市建设在不断的加快，为了缓解目前我国城市化进程中不断拥堵的城市交通拥堵程度，近年来我国加大了各个城市中的轨道交通建设力度。针对其中比较重要的牵引供电系统来说，本文在对其作用以及交流以及直流牵引供电系统的优缺点进行介绍之后，重点研究不同的牵引供电系统的相关技术，以供参考。
关键词：城市轨道交通；牵引供电系统；技术发展
引言
地铁直流牵引供电系统的保护方法和控制策略是整个系统正常运行和实现其保护控制目标的两个重要方面，系统中的控制功能其实质是：保护系统通过特定方法获得系统的即时运行参数，经过与内设定值比较和逻辑判断后，如果判定为故障，则输出跳闸开关量脉冲，是相应的断路器跳闸，切除故障线路或故障设备，实现直流供电系统的保护。实际在微机保护装置中，控制部分与保护部分通过整体规划设计已经结合在一起，成为微机保护装置的基本组成部分。这样大大减少了外围接线，从而降低了二次回路的故障率，大幅度地提高了设备的可靠性。直流牵引供电系统中整套控制功能包括：断路器的分、合闸操作，保护跳闸功能，自动重合闸功能，线路绝缘状态测试功能，与相邻牵引变电站对应直流馈线开关的双边联跳功能，大双边供电的联跳回路自动切换回路，设备处于非正常状态的闭锁警告功能等。其中，断路器的分、合闸操作控制着一次回路的断、通；重合闸与线路测试相互关联，线路测试是在重合闸（初次合闸前或故障跳闸后）前，对线路的绝缘状态进行测试，确认线路为非短路方可合闸，避免了向短路点送电造成的设备损害以及对供电系统稳定性的不良影响；双边联跳是确保双边供电的区间牵引网在一侧断路器跳闸后，另一侧断路器也能可靠跳闸的重要措施；大双边联跳是一个牵引变电站故障退出运行后，其左右邻站通过纵联开关形成大双边供电，这时联跳与被联跳关系的自动转接回路。闭锁警告则是对于系统、设备有严重故障时的警告和闭锁合闸的控制。
1牵引供电系统的内部构成
1.1分散式供电
所谓分散式供电，就是线路沿线分散从城市中压网络引入多路电源，直接或通过电源开闭所间接地为牵引变电所和降压变电所供电的外部供电方式。分散式供电不需要建立主变电所，投资成本相对较低，但是由于直接从城市电网中压引入，供电质量会被周围居民用电影响，供电质量的稳定性较低，也不方便管理。分散式供电与城市电网关系紧密，运营管理相对复杂，最早应用于北京地铁1、2号线，目前长春轻轨、大连轻轨、北京地铁4、5、9等线均在使用。
1.2牵引变电所
目前，国内城市轨道交通列车通常采用750V和1500V两种直流电源供电，这就意味着从主变电所流出的电压需要再次进行降压处理，通过设置牵引变电所可以达成这一目的，但是需要注意的是牵引变电所的位置不但要便于后期的安装调试，还要与整个供电系统联结成为一个有机整体，变电所的数量、容量及其在线路上的分布是经过供电计算分析后决定的。牵引降压变电所在车站内的位置也应设置在站台层，靠近负荷中心区域，避免因设备吊装造成不良的后果。
1.3混合式供电
混合式供电是前两种供电方式的结合，以集中式供电为主，个别地段引入城市电网中压作为补充的供电方式。混合式供电是一种介于集中式供电和分散式供电之间的组合供电方式，根据城市电网现状和未来规划以及城市轨道交通供电系统的需要，吸收了前两种供电方式的各自优点，供电方案更为灵活，供电质量较为可靠。
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2交流牵引供电系统及关键技术分析
2.1交流牵引供电系统中变电站位置的确定
为了确保交流供电系统后期的高效运行，需要在对不同车站的位置和距离进行实地测量之后，对配套的牵引系统网络结构和牵引网电压进行确定，在此基础上来对变电站的位置进行合理选择和确定。还要在上述过程中详细计算电压损失以及供电质量等数据信息，保证变电站位置的科学性与合理性。
2.2动力照明系统
城市轨道交通动力照明系统中主要包含了配电变压器这一设备，该系统为TN-S三相五线制，工作电压为380V。考虑到城市轨道交通动力照明系统的运行要求，必须要配置两台配电变压器，一台停止运行后，另一台要可以给一、二级负荷继续供电，所以配电变压器的负载率不得低于60%。这样设计既可以降低城市轨道交通供电系统的投资和运行成本，还能够避免城市轨道交通运行过程中有可能出现的测量精度误差、CT变比选择等问题。
2.3供电系统继电保护技术
在城市轨道交通供电系统中，继电保护技术可以对供电的运行起到重要的保护作用，当故障发生时可以快速有效地切除故障设备或进行报警。对于交流供电部分，主要有过负荷保护和零序电流保护，分别应用于负荷过载运行和配电变压器高压侧和进线电缆单相接地故障。对于直流馈线保护，主要有大电流脱扣保护、电流上升率和电流增量保护、过流保护、双边联跳保护、接触网热过负荷保护和自动重合闸等。供电系统继电保护中可以将灵敏性和速动性较高的纵联差动保护措施作为主保护，即用通信信道将输电线两端的保护装置纵向联结，将两端的电气量传送到对端，通过比较后进行判断是否执行保护动作。
2.4闭锁与警告
闭锁是指系统发生了永久性故障，不能通过线路测试和自动重合闸解决，需要人工确认处理的一种系统自我保护功能，是系统控制逻辑中的重要组成部分。断路器温度过高和线路阻抗过低构成保护功能警告，其中任一现象发生都不应合闸。保护功能警报和闭锁不同，区别在于这些问题有可能自动排除，不需要人工检查。警告不会引起跳闸，只对外发出报警信号。
2.5交流牵引供电系统的电缆牵引网分段供电与保护技术
针对目前应用比较广泛的交流牵引供电系统，通常为了实现传输过程中电能消耗的降低，不仅需要进行电缆牵引网的安装，而且采用牵引网分段供电的方式。此牵引网主要是通过上下两条线路来进行支撑的，而且这两条线路是通过并联的方式进行连接。此外，为了减少由于停电断电而对城市轨道交通以及人们的正常出行所带来的硬性，这就需要在对交流牵引供电系统进行整体保护的过程中对供电变压器的电流速断保护装置进行应用来实现供电稳定性的提升。此外，此种保护装置在实现上述保护的同时，还可以对母线与馈线之间的故障概率进行降低，并且能够按照短路电流的大小来对保护装置的启动时间进行调整，确保安全防护的高效化，实现故障对供电系统损害的降低。
结语
城市轨道交通为人们提供便利的同时，也提出了如何完善城市轨道交通供电系统，如何保证供电系统高效、安全、稳定的运行等难题。该文对城市轨道交通供电系统进行了详细的介绍，并且就供电系统中的关键电力技术进行了分析，这对于城市轨道交通供电系统的改进和优化有着重要的意义，也值得人们对其展开更为深入细致的研究。
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论文作者:崔成
论文发表刊物:《电力设备》2019年第19期
论文发表时间:2020/1/15
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