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摘要：城市的地铁和轻轨不仅方便了人们的出行，还提高了人们的生活质量和水平，作为每一条交通路线必不可少的供电系统，交流牵引供电系统及其关键技术成了目前城市轨道交通的重点研究项目，交流牵引供电系统的不断进步与发展，不仅节省了城市轨道建设的成本，还为城市轨道交通的平稳运行提供安全保证。鉴于此，本文主要分析城市轨道交通交流牵引供电系统及其关键技术。
关键词：城市轨道交通；交流牵引；供电系统
1 城市轨道交通交流牵引供电系统概述
列车在运行时候的动力来自于牵引电机，牵引电机有两种，分别是直流牵引电机和交流牵引电机，列车目前采用交流牵引电机的数量越来越多，主要是交流牵引电机的功率承受能力高于直流牵引电机，直流牵引电机具有换向环等机械结构，而交流牵引电机没有，所以交流牵引电机能够在更高的转速下面工作，因此目前轨道交通列车上的直流牵引电机也越来越快的被交流牵引电机所取代。
交流牵引供电系统连接方式为单向连接，它具有两台变压器，变压方式为双绕组单向变压，它的外部结构看起来像是一个开口的三角形，电网的两端分别是高低电压，低压的一端接地，高压的一端是电网的接入端，其他的端口与牵引电机的母线连接，供电系统的终端是需要降压的，所以加了降压系统，但是其他地方，比如照明用电需要偏高一点的电压，所以也就采用了增压系统，这样方便其他用电器正常工作。
2 牵引供电系统具体分析
2.1 牵引变电站位置确定
在确定牵引变电站具体位置的时候，不能都在每一个车站来进行设置，混合变电站位置的确定，必须要依据牵引系统网络结构以及牵引网电压的等级。通过对牵引供电网的电压损失与实际的供电质量进行详细的计算，能够得到其中一些杂散电流防护、线路能耗等诸多因素的影响。
2.2 牵引变电站电气主接线
确定好牵引降压混合变电站的位置以后，在建设中需要采用27.5kV单母线分段运行。通过从主变电站上引进两条27.5kV交流电源，分别连接27.5kV一、二段母线。每一个混合变电站需要建设两套整流器组，将同一27.5kV母线上并联运行，这样的设计能够有效的保证两套整流器组的功率均匀输出，降低对供电线路的影响。而当混合变电站的一台整流机组出现问题时，另外一台能够继续工作，满足供电要求。在两个混合变电站中间建设一条直流馈线，这样能够将同一个区段的接触网进行双向供电。
2.3 牵引变电站继电保护配置
（1）整流器组继电保护配置。在轨道交通牵引供电系统中，供电变压器的电流速断保护属于整流机组的主要保护方式，能够有效的将整条线路中的母线与馈线之间的故障进行保护。其中反时限过电流保护，是根据短路电流的大小进行判断，短路电流越大，保护装置的启动时间越快。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆而牵引变压器定时限过电流保护，则是反时限过电流保护的后备保护措施，这种后备保护动作的时间小于反时限保护的时间。变压器的温度保护则是通过监测自身的温度来进行自我保护，变压器的正常运行温度是70～90℃。如果超出正常温度达到127.5℃那么变压器就会自动报警；而当变压器的温度达到150℃则会立即跳闸。整流二极管保护装置是整个整流器中二极管发生短路或者是其他一些电力故障时的保护。如果当同时出现两个二极管发生故障，那么就会立即跳闸。
（2）交流牵引供电系统。随着经济的发展，交通出行的压力也在不断增大，每一个大型城市都有自己的地铁或者轻轨系统，这些轨道交通系统的出现，对城市电网供电系统提出了严格的要求。最初的轨道交通建设采用的是直流供电方式，一些西方国家现今也一直在沿用。近些年来，新修建的牵引供电线路基本上运用的是直流牵引供电方式，究其原因，主要表现在设备成本低、供电的电流质量高、不会出现杂散的电流之上。但是交流牵引供电也有其自身的缺点，当换项接入小型电网时会产生分相，还有就是会出现一定的电磁干扰。
3 城市轨道交通交流牵引供电系统及其关键技术
3.1 主变电所
同直流牵引供电系统中主变电所作用相同，城市轨道交通交流牵引供电系统中主变电所的作用也是为全线运行提供电源的，不同的是它需要提供两组独立的电源，一组是牵引电源，另一组是动力照明电源，从外部引入110kV或220kV后经单相变压器变为20kV-35KV，由单相变压器的两个端子经牵引电缆和回流电缆引入正线牵引变电所；另一路经三相变压器降压后经三相电缆输送给正线变电所作为动力照明电源。考虑到我们使用的是工频单相供电，属于不对称负荷，会造成电力系统的三相负荷不对称，从而产生负序电流，负序电流会对城市轨道交通车辆电机及其他的设备的电动机带来损坏或影响使用寿命，因此我们在主变电所增加负序补偿装置，同时由于线路上各种感性和容性负荷的影响，降低了牵引供电系统的功率因数，从而会增加设备容量和线路损耗，因此还需在主变电所增加用于全线无功补偿的装置如SVG。
3.2 牵引变电所
牵引变电所的位置选择应考虑城市规划和运载负荷的要求，同直流牵引变电所一样间距可设为2KM-4KM，所内用电主接线同样选用单母线分段方式，配电变压器分列母联开关柜两侧，互为备用，提高安全可靠性，通过低压开关柜为所内照明、通信及动力设备提供电源；牵引变压器即单相变压器单独引接，采用双绕组的单向变压器，一次侧即高压侧的两个输入端接从上一级牵引变电所或主变电所引入的牵引电缆和回流电缆，二次侧即低压侧一端接钢轨，另一端分裂成两路分别连接接触网或接触轨的上下行，由于各牵引变电所的高压电源是从主变电所引的同一路牵引电源，且不分相，因此牵引变压器即单相变压器低压侧可以并联，满足了城市轨道交通牵引网双边供电的要求。
3.3 保护配置
同直流牵引供电系统相似，主要开关柜的保护采用微机保护的形式，交流供电系统牵引变电所内可不设置杂散电流防护系统，同时没有对牵引馈出设备的绝缘安装要求，无需设置框架泄露保护装置。对于环网进出线柜，包括所用高压电源进出线和独立牵引电源进出线，设置光纤差动保护作为主保护，选择电流比较保护作为线路后备保护；本体后备保护可选择低压启动过电流保护、零序过电流保护和失压保护等功能。
对牵引变压柜即单相变压器柜，由于采用牵引支路和回流支路，牵引支路可选择电流速断和过流保护和过负荷保护，牵引变压器内部故障由电流速断保护功能实现跳闸；本体超温由硬接点送至保护系统的综合保护继电器输入端，系统接收到信号后，可以实现速断或延时跳闸；对于回流支路主要考虑设置电压保护。
总之，随着经济的发展，各个城市之间人们的出行不断增多，导致交通压力也在不断的增加，在每一条交通线路中都不能缺少供电系统。文章从交流牵引供电系统中对整个系统的电缆牵引网、分段供电保护装置、供电方案设计等方面进行研究，得出了交流牵引供电系统的优势相对较大，适合我国的交通供电线路的发展。
参考文献
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[4]王宏宇.城市轨道交通交流牵引供电系统及其关键技术[J].山东工业技术，2017（01）：97.
论文作者:汤尧
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第14期
论文发表时间:2018/10/15
标签：供电系统论文; 变电所论文; 电流论文; 变压器论文; 轨道交通论文; 电机论文; 变电站论文; 《建筑学研究前沿》2018年第14期论文;