城市轨道交通牵引供电与电力技术分析

马瑞国

摘要：城市轨道交通在当前的交通系统中，存在诸多优势，其不会增加城市交通压力、产生的污染较少，噪声强度也很低，因此很多现代城市都开展了轨道交通系统建设工作。本文结合当下的城市轨道交通系统，分析牵引供电系统的具体使用情况，列举轨道交通供电系统中运用的主要电力技术。

关键词：城市轨道交通;牵引供电;电力技术

现代城市规模与容量在持续扩大，虽然带动了城市经济发展，但是也给城市的交通系统形成了巨大的压力，需要对当前的城市交通运输体系进行升级，因此很多城市都通过发展轨道交通系统来应对交通拥堵问题。本文主要从用电的角度分析，如何在城市轨道交通中开展牵引供电工作。

1城市轨道交通牵引供电方式

1.1直流供电系统

直流牵引大多采取并励或者串励的方式，只有少数为它励。直流牵引供电系统中的电机往往具有良好的自我调节性能，当负载变化后，电动机的实际转速也会随之发生变化。当电枢中出现电势交变的情况，电动机继续维持稳定的输出功率，转速的平方和转矩之间产生反比的关系，换向器电刷有一定概率催生电火花的问题。直流电机的调速性能也相对比较优越，借助增减并电阻来对励磁进行调节，再结合PWM等技术，可以改变励磁的实际占空比，使转速也随之发生变化，调速也能够更加平稳。直流电机能够给地铁机车提供可靠的供电服务，减少停电次数，满足自动化供电需求。但是这种电机的造价偏高，功率也很低，需要经常维护换向器与电刷，使用时间更短。

1.2交流供电系统

在交流牵引供电系统中，异步三相电动机提供牵引动力，这一类电机自重轻，体积小，应用成本低，其额定负载与空载之间的转速基本没有变化，转矩与实际输出的功率之间为正比关系。电机的具体调速方式包括调整转差率、调整磁极对数与调整频率，其中变频调速的应用范围最广。该电机有效运用制动再生方式，其内部并未设置线圈与换向头，不需要消耗碳刷，运行相对比较稳定，故障出现率低，维修量小，具有耐用坚固的优势，但存在轻载功率因数偏低以及功率因数滞后的问题。

2城市轨道交通牵引供电系统中的电力技术应用

2.1供电网络技术应用

柔性接触网采用简单悬挂的方式，没有承力线，支柱高度比较低，结构很简单，支撑点需要承受的负荷不中，因此被广泛地运用到轻轨与无轨电车中，选择简单悬挂的方式时，悬挂点之间的跨度不大，运行期间，导线会出现上下振荡的问题，因此这一供电方式并不适合高速铁路;链形悬挂主要需要连接导线、承力线与悬索，这一悬挂方式有效解决了跨度与硬点的问题，高速、大跨度或者长距离的轨道交通系统大多采用链形悬挂方式。

刚性接触网采用刚性悬挂的方式，悬挂时需使用金属条这种硬质材料，其与第三轨供电系统的接触面积比较大，同时解决了钢轨重量过大而无法悬挂的问题。当城市轨道交通体系从地上前往地下时，可以无缝对接刚性悬挂线路，并不需要更换机车;刚性悬挂中运用了集电弓，因此有效预防集电靴脱落的事件，确保轨道交通保持极高的运输速度。

2.2第三轨供电技术应用

供电网络系统中，第三轨供电在城市轨道交通系统中的应用比较多，其使用复合钢铝材料，拥有良好的导电性能，建设与使用牵引网时，可以减少带能损耗，同时也不需要将馈线电缆设置到轨道沿线上，有助于缩减建设成本。底座、防爬器。端部弯头、接头与接触轨共同构成第三轨供电系统，可选择的接触轨接头包括温度伸缩接头与正常接头两种，安装正常接头时，需要通过鱼尾板来发挥固定的作用，支持点与其的距离应符合大于600mm的要求。

2.3直流牵引供电系统中的绝缘技术

在直流牵引供电系统中，需要应用绝缘技术，发挥绝缘保护的作用，以此来解决迷流问题，可对直流正极与负极设置绝缘保护装置，如果只对负极实施接地处理，直流电源的负极更容易出现迷流回路问题，将影响到整个城市轨道交通系统。

2.4电缆牵引网分段保护与供电技术

将电缆牵引网安装到交流供电系统中，采用分段供电的方式，可以减轻电能损耗，给牵引网供电时，大多采用1500V规格的直流电压，在一些情况下，也会选择750V电压来供电。运用牵引网时，需要有两条线路来起到支撑作用，连接上下线路时往往采用并联的方式，因此必须统一管理变压器，借助分段的方式传送电能，实现分段保护线路的目标，缩小故障的影响范围。

2.5保障供电系统的可靠性

为了保障牵引供电系统的安全性，必须要正确运用漏电保护技术，将接地轨建设到城市轨道车站中，接地轨与桥体相互连接，以此给直流供电系统提供良好的接地条件，轨道交通工具行驶到车站中之后，可安全接地，释放出一定量的电荷，有效保障交通工具使用者的安全，避免處于运行状态的交通工具产生过多的静电电荷。

直流牵引供电系统在电流回路线上多选择走行轨，钢轨对于地面并非完全绝缘，因此有部分电流可能直接流入到道床中，受到金属导线，如钢筋的影响，会产生迷流现象，如果这种情况过于严重，轨道系统中的金属材料将形成电解腐蚀现象，地下区域中金属设备将随时受损，因此要做好监测工作，消除迷流问题。走行轨上的绝缘保护工作必须要做好，可以将迷流收集网设置到沿线区域，发挥排流柜的作用，日常的管理维护中，也要注重对卧轨实施养护。城市轨道交通运行中，还应针对供电系统实施继电保护，当出现故障时，尽可能地在第一时间将故障设备切断，同时发出报警信息，针对交流供电系统，可采取零序电流保护与过负荷保护，从而应对单相接地故障与负荷过载问题。

3结论

城市轨道交通作为现代交通系统的重要部分，应用范围逐步扩大，提升了居民出行的便捷化程度。应当结合城市轨道交通的具体情况，为其选择可靠、安全、稳定的供电方式，发挥出新电力技术的作用，以此支持城市交通系统进一步发展。

参考文献

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