王宏宇

摘 要：城市轨道交通用电负荷大致可以分为以下两类：电动公交车、客车所需要的牵引车辆用电；道路区间、高速休息区、收费站、车站以及其他建筑物照明用电等。随着科技的进步，车流量的迅速增加，这对城市轨道交通牵引供电系统的抗压能力要求也在加大。本文首先介绍了城市轨道交通牵引供电系统的理论基础，其中较为常见的供电方式是直流式和交流式；接着本文主要针对交流牵引供电系统进行展开讨论，介绍了系统的构成和其中的关键技术。

关键词：城市轨道交通牵引供电系统；交流式；抗压能力

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.01.083

1 引言

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[1]。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。

2 城市轨道交通牵引供电系统

国内外普遍采用的城市轨道交通牵引供电系统的类型多为交流25千伏以及直流1500伏两种形式，现在也逐渐兴起了将这两种供电制式相结合的模式，称为双制式供电系统。牵引供电系统主要是为了提供电动机车、轻轨、地铁的用电，采用牵引网络进行电流输送。这一系统是电流输出形式、电压强度，以及供电系统类型的集合。城市轨道交通供电系统将直接影响到市民的出行安全、工程项目可以申请的规格、项目搭建标准、工程可融资金等问题，所以正逐渐引起国内外广大学者的关注[2]。下面主要针对牵引供电系统的直流制和交流制分别进行简单的介绍。

（1）直流制。城市中的变电所、牵引网以及接触网的设计和搭建方式主要采用直流1500伏特的供电方式。此类型的牵引网采用了双边供电方式，若出现线路故障则换用大双边供电方式，从而达到跨越区域供电的效果。此外，直流制供电方式还采用了杂散电流保护机制。直流制式可以很好的将电能分流到各个网络，且可以进行较远距离的传输，但是由于它的变电模式，导致可以提供的供电距离较短，会增加一部分设备投资成本，此外该系统传输速率较低。综上，此系统并没有很强的优势可言[3]。

（2）交流制。交流制式的牵引供电系统，则采用25千伏特的交流电进行传输，牵引变电所多采用单向的“电压—电压”相接方式，变电所内装配有两部变压器，这两部变压器多采用双绕组的单相变压方式，它们结合在一起构成了一角开口的三角形结构，其中被接入电网的端口是高压侧的两个开口端以及一个公共端口，接地的一端是低压侧的公共端，其他两个开口端分别与牵引侧母线相接。对于降压系统而言，除了终端降压以外，在线路的区间内也设置了加压系统，方便区间内的设备照明使用。但是因为该系统长时间处在动态取流的状态，接触压力极大，所以采用交流制牵引供电方式对设备的耐磨损要求极高。

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[4]。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。

（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，它的等效电路如下[5]：

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[6]。

（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[7]。

（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[8]。

4 结论

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：

[1]李群湛.城市轨道交通交流牵引供电系统及其关键技术[J].西南交通大学学报，2015（02）：199-207.

[2]刘炜，李群湛，陈民武等.城市轨道交通交直流统一的牵引供电计算[J].电力系统保护与控制，2010，38（08）：128-133.

[3]陈琳，王黎，李宗昉等.城市轨道交通牵引供电系统的主接线设计[J].信息技术，2012（05）：156-160.

[4]岳巍.新型牵引供电系统初探[J].城市建设理论研究（电子版），2014（36）：4413-4414.

[5]张维鹏.论谈地铁牵引供电系统整流机组建模的研究[J].城市建设理论研究（电子版），2015（20）：2728-2729.

[6]杨春燕，郑士富.牵引变电所多制式供电改造方案的研究——科学利用国铁供电资源，避免地铁供电重复建设[J].科技信息，2009（13）：333-334.

[7]李建民，王丽红.城市轨道交通牵引供电系统整流机组的接入与输出方案[J].城市轨道交通研究，2007，10（10）：64-66，70.

[8]郭红卫，吴佐民，全恒立等.新型能馈式牵引供电系统短路仿真[J].都市快轨交通，2010，23（05）：110-112.