关键词：城市轨道交通；交流牵引；供电系统；关键技术
前言：经济发展科技进步为轨道交通供电体系方面带来了许多便利，当前大部分地区城市轨道交通采用的是直流牵引供电系统，大大提升了供电的安全性和稳定性。传统采用的牵引供电系统为直流和交流两种形式，伴随着关键技术的升级优化，带动整个供电系统运作的效率。通过了解城市轨道交通牵引供电系统中直流和交流两种不同形式来全面分析交流供电系统关键技术方面的优化，进而为百姓出行提供更高效便捷的城市交通服务，推动我国城市轨道交通方面技术日趋完善。
1城市交通轨道发展现状
由于现阶段城市交通轨道的自动化程度以及信息化程度很高，对于其稳定以及安全性的要求也是非常的大，其主要就是维持供电稳定，因此相关的管理企业就需要加强对其有效的重视，防止并控制设备发生故障，在实际的设备运行和维护当中一定要加强相关制度的遵循，确保行车以及设备和人员的安全。因为高压设备运行的环境比较特殊以及其在轨道交通当中所能够起到的相应作用，在实际的维护管理当中，一定要根据相关的科学合理性实施操作，强化班组建设管理以及制度完善管理，实施对于职工加强专业技术水平以及安全方面的意识提升工作，从而建立完善的专业化以及高素质的维护管理队伍。
2牵引供电系统的内部构成
2.1供电方式
以目前城市轨道交通形式中比较常见的地铁为例，其通常所采用的供电方式为双边供电方式，也就是通过左右两侧牵引变电所来对牵引网进行负担的方式，来对牵引网上的电压损失进行尽量降低。此种供电方式在目前的地铁工程中比较常用，而且在实际应用中也表现出通过此种集中供电方式而保障整个城市轨道交通稳定发展的优势，而且还对社会秩序的维持也起到关键作用。此外还有其他的供电方式就是普通铁路的供电方式，应用比较广泛的供电方式主要有直接供电方式、自耦变压器供电方式以及带回流线直接供电方式等。此种普通的供电方式就是对吸流线对电流的返回牵引进行利用，通过此种供电方式可以在对钢轨产生电流与回路形成阻抗进行减少和控制的同时，实现对通信干扰的降低。而且此种供电方式的结构也较为简单，便于后期开展维护工作，也便于在目前的牵引供电系统中推广应用。
2.2接触网
接触网是一种悬挂在轨道上方沿轨道數设的、和铁路轨顶保持一定距离的输电网。通过电动车组的受电弓(或受流器)和接触网的滑动接触，牵引电能就由接触网进入电动车组，驱动牵引电动机使列车运行。此种供电网络方式在目前的城市轨道交通系统中比较常用，此种供电方式在实现电流回流的过程中需要对导线的一个电机和金属轮轨进行利用，且在目前比较常用的主要有柔性接触网以及刚性接触网两种。其中对于前者来说，其主要是对导线的性能进行利用，减少支撑点所承担的负荷，在目前的城市无轨电车以及轻轨中比较常用。但是此种接触网具有较大的悬挂点硬度以及较小的整体跨度，这就容易导致在实际的使用过程中出现轻微振荡的现象，因此不太适合在高速行驶的城市轨道交通形式中应用。而且在实际的使用过程中也无需更换列车和轨道，可以通过集电弓的大量使用来实现整体运行速度的提升。
3城市轨道交通牵引供电系统
以往该系统大致可划分为两种形式：直流、交流，随着科学技术的不断发展，相关科研人员将这里两者的优势结合起来，发展成双制式供电系统。城市轨道牵引供电系统的作用是通过牵引网络为轨道交通的运行提供所需的电量。随着我国社会的飞速发展，城市轨道交通渐渐的进入人们的日常出行中，会直接对人们的出行安全带来影响，因此，确保城市轨道交通的出行安全是非常重要的。
3.1直流制
直流牵引供电系统是城市轨道交通运行时唯一的电能来源，其对于轨道交通运行而言是非常重要的。城市轨道交通相较于其他轨道交通而言，还是存在不少相似的地方，但对比其他的轨道交通，其具有自身都有的优势与特点，其不仅仅是吸收其他轨道交通设计方案中的优势，还在自主创新，不断的优化。城市轨道交通作为现如今非常重要的城市交通方式，在国内外有不少的有关人士在对其进行研究，目前，我国对城市轨道的主要研究在于供电系统的安全方面，其主要是就城市轨道交通直流牵引供电系统进行主要的分析与研究，进而帮助我国轨道交通的设计工作。
城市轨道交通主变电所与城市电网变电所，这二者之间连接的高压电线是城市轨道交通的外部电源结构，其运行所需的电源都从外部电源中获取。主变电所将从城市电网中获取的电源，将其进行分配与降压，再将其输送到直流牵引供电系统；降压变电所与牵引变电所、主变电所相互结合，就成了中压供电网络；牵引变电所是把主变电站所降压之后的中压交流变成了城市轨道交通所使用的直流电能；中压电流为城市轨道交通中提供照明、动力等所需的电能，这就是降压变电所；而城市轨道交通中，电力控制的中心是电力监控系统，其作用时将轨道交通中的供电设备以及供电系统中数据进行收集、整理并分析。
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3.2交流制
交流牵引制的供电系统，其是使用25kV的交流输电，牵引变电所一般使用单项的：“电压-电压”接线，变电所中一般装有两台变压器，其一般为单项双线组变压器。这两台变压器相互结合，形成以和带有开口的三角形结构，与电网连接的端口，是高压侧的两个开口和一个公用端口，低压侧的共用端口为接地的一端，另外两个开口端分别与牵引侧母线相接。就降压系统来说，不仅有终端设置降压系统，在线路的区间也应设置降压系统，从而有助于区间之间的设备照明。但由于该系统长时间在动态取流的情况，其接触压力较大，因此，使用交流制牵引供电会导致设备的磨损严重，对设备耐磨损的要求也较高。
4交流牵引供电系统及关键技术分析
4.1交流牵引供电系统中变电站位置的确定
在城市轨道交通交流牵引供电系统应用前需要确定合适的变电站位置，以此来保障后期供电的高效运行。在选择过程中要充分考虑各车站的位置距离，通过实地测量，来选定配套的牵引系统网络结构和牵引网电压。这一过程中要对电压损失和供电质量等数据信息进行详细计算，确保变电站位置的科学性合理性。
4.2牵引变电站电气主接线
在选定合适的变电站位置后，在后续建设中采用35KV或33KV单母线分段运行来保障两套流器组的功率可以均匀输出，以此来降低供电系统建设对通信线路的影响。采用电气主接线可以满足日常供电需求，在一台整流机出故障时能够确保另一台正常工作，以此实现城市轨道交通的长时间正常运作。
4.3牵引变电站继电保护配置
（1）整流器组继电保护配置。轨道交通牵引供电系统中，其保护整流机组的方式为供电变压器的电流速断保护，其可以对整条线路进行有效的保护。其中反时限过电流保护，其判断的依据就是短路电流的大小，保护装置启动的时间随着短路电流的增大而加快。而反时限过电流保护的后备保护措施是牵引变压器定时限过电流保护，这一后备保护工作，其保护的动作会比反时限保护的时间短。而变压器的温度保护工作是对自身的温度进行监控并将加以保护。一般而言，变压器的运行温度为70℃到90℃之间，当变压器运行的温度到达127.5摄氏度时，变压器就会开始报警；当温度达到150摄氏度时，就会自动跳闸。整流二极管保护装置式对于二极管中的短路以及电力故障进行保护。当设备中出现两个二极管同时出现问题的情况下，这一保护装置会立即跳闸进行保护。
（2）交流牵引供电系统。随着我国的飞速发展，城市的交通压力也越发增大。我国大多数一二线城市中都拥有了自己的地铁以及城轨设施，随着这些设施的不断发展，这就在一定程度上加大了我国城市电网供电系统的压力。一开始的城市轨道交通使用的是直流供电形式，现在不少国外的国家还在使用该方式。
（3）关键技术：1.电缆牵引网。在城市轨道交通建设时，可以使用并联的交流电形式为接触网进行供电，并且设置量一条备用供电线路以备不时之需。使用这一交流供电方式，相较于以往的直流供电形式，可以有效的提升供电的可靠性，提高供电的总量，降低功率的损失。2.牵引网分断供电与保护。直流牵引供电网可以进行长距离的传输，在轨道交通一开始的建设中被广泛的应用。如果使用上下行并行线路的建设方式，其投入的成本相对较高，且搭建的设备也相对复杂，通常使用分段式的供电方式。从而是线路与接触网的设计不仅可以同时进行工作，还可以独立分开完成。还可以在变压器中使用一直的分断，其他区间分开分段的方式，帮助工人们对施工。这可以有效的提升供电线路的可靠性，降低故障发生的概率，对分段进行保护；3.主变电所供电方案。这种供电方式主要是根据交通线上的设备数量与所处位置的不同，采取单线、双线、多线等不同的方案设计，能够满足不同设备的不同需求。
（4）智能化牵引变电站。智能变电站是智能电网的核心内容之一其发展方向主要是从数字化演变为智能化。建设的智能变电站应具备-次设备智能化、信息建模统一化、数据采集全景化、设备检修状态化、事故处理智能化和保护控制协同化等功能特征。为了实现以上功能,智能变电站提出建设一体化监控系统。按照全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化的基本要求一体化监控系统对整个系统进行集成优化并进行对全站信息的统一接入、统一存储及统一展示,同时,有效完成操作与控制、运行监视、综合信息分析、智能警示等功能。智能变电站一体化监控系统即解决了全站信息安全分区的问题,又对全站各系统的高度集成和功能进行有机的融合,以达到站内全景信息的交互与自由流通为变电站的智能化高级应用打下坚实的基础。
5未来发展方向
城市轨道交通交流牵引供电系统已成为未来的发展方向，如今不少新建的牵引供电线路之所以都在使用交流牵引供电系统，是因为其优势较为突出，其设备的建设成本相对较低，且供电电流质量较高，少有杂散电流等优势。但交流牵引供电系统中也存在着些许缺点，当换项接入小型电网时会产生分相，且还会出现一定程度的电磁干扰。因此，我们应着眼于这一技术的缺点，并研究出相应的解决措施，才能使城市轨道交通交流牵引供电系统更好的为人们服务。
6结语
总的来说，城市轨道交通的运行有助于人们的日常出行，能够有效的提升人们的生活质量以及水平。而每一条交通线路其运行时供电系统是其中不可缺少的一部分，因此，交流牵引供电系统以其关键技术就成为了城市轨道交通研究中关注的焦点，随着交流牵引供电系统的快速发展与优化，能够有效的将其城市轨道交通运行的成本，提升其经济效益，还能够有效的提升城市轨道交通运行的安全性。
参考文献：
[1]城市轨道交通直流牵引供电系统有关技术研究[J].赵麦丽.工程建设与设计.2017(06)
[2]城市轨道交通交流牵引供电系统及其关键技术[J].王宏宇.山东工业技术.2017(01)
[3]城市轨道交通牵引供电系统再生能量吸收技术的发展与选择[J].李志慧.城市轨道交通研究.2018(06)
论文作者:倪海忠
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年1月第3期
论文发表时间:2020/4/22
标签：供电系统论文; 轨道交通论文; 城市论文; 方式论文; 变电所论文; 变电站论文; 电流论文; 《工程管理前沿》2020年1月第3期论文;