摘要：城市轨道交通牵引供电系统是城市轨道交通系统的重要组成部分，它为电力机车提供主要动力来源，是电力机车稳定运行的重要保障。按供电制式，主要可分为交流和直流。高铁普遍采用交流牵引供电系统，而地铁作为城市轨道交通的主要形式，都采用了直流供电制式。以地铁为代表的城市轨道交通，之所以采用直流供电，是因为地铁列车一般受限于列车编组、载客量、车型等因素，其负荷功率并不是很大；地铁线路一般为几十公里，所以沿线变电所的供电半径也不大，无需很高的电压就能达到供电要求；另外，采用直流供电相比于交流制供电，电压损失更小；此外，地铁线路多处于人员密集的居民区和闹市区等，其供电电压也不宜太高。
关键词：地铁；直流；牵引；供电
引言
随着我国社会经济的不断发展提升，我国修建地铁方便人们出行的城市越来越多，尤其是省会城市都修建了很多条地铁。以现有的技术水平，低压直流供电在地铁系统中的应用有很大优势，经济性较其他供电方法更明显。现阶段地铁系统大多都是通过750V或者1500V的供电模式对列车进行供电。但是低压直流供电也有其不利的方面，比如一旦系统出现短路问题，引起的短路电流将严重影响地铁系统设备的安全。且列车在变速度行驶过程中，牵引变电所馈线电流也会出现显著的差异，即列车运动速度会在很大程度上影响供电电流大小。另外，在供电系统出现短路时，短路电流的大小还与短路位置与牵引变电所之间的远近存在较大联系。
1城市轨道交通发展现状
地铁、轻轨、公交车等公共性交通都属于城市轨道交通。轨道交通最早出现于18世纪50年代初，于英国兴建，名为大都会铁路，耗时9年时间完工，1863年初正式投入运营。主要运营动力来源于蒸汽机，将此作为牵引动力，带动其运作与发展。随着世界经济的发展，人口数量的增加，交通拥堵问题存在于世界各国中，且拥堵形势更加严重，一些发达国家在交通建设发展中逐渐开始重视城市轨道交通的发展。当前，世界上城市轨道交通运营里程最长的3个国家中就包括中国，另外两个是美国和韩国。我国以北京、上海城市交通轨道发展要更加发达。
1直流牵引供电回流系统主要特点
因为直流回流系统电流量十分巨大，钢轨结构具备较强的内阻，需要担负回流钢轨电位的不断提升的压力，再加上车辆行驶密度较高以及机车启动十分频繁，机车位置处周边轨道电位快速提升到最大极限参数，临近变电所周边的负极回流地区范围内轨道的电位达到了最小参数，轨道电位在超出标准之后，OVPD会自动将钢轨安设在地表，这个时候轨电位为0，从而在保证人员安全的基础上，也确保了地铁的正常运行。土建工程结构通常都会保持在钝化状态下，如果其极化电位维持在正常水平的时候，在整个回流系统中，钢轨回流占据主导地位，并且会有少量会借助地层来实现回流，确保车辆的安全行使。
2城市轨道交通牵引供电系统
2.1交流制牵引供电系统
交流制牵引供电系统模式在我国城市轨道交通牵引供电系统中被广泛应用，采取单项链接方式，即在变电站内部安装两个变压器，借助双绕组单项变压方式，最终形成开口三角形的结构，这种结构的稳定性非常强，维护系统正常运行。电网接入端是高压端口，保障整个用电工作的稳定性。交流制牵引供电系统必须具备自动降压能力，因此会到应用降压系统，针对整个供电系统，对不同区间的供电需求进行设置，确保整个供电系统安全运行。在交流制牵引供电系统上安装的设备必须有超强的耐磨损功能，保障牵引供电系统稳定运行的同时，还延长供电系统的使用寿命。
2.2直流制牵引供电系统
我国城市轨道牵引供电系统运行中对于直流制牵引供电系统应用是比较少见的，但也存在，主要应用于一些特殊的城市接触网、牵引网以及变电站的建设中，采取1500V直流电供电方式。城市轨道交通牵引供电网通常采取双边供电方式，如果某一边供电线路出现故障，可立即更换为另一边正常供电线路，保障交通牵引供电用电需求，维护人们使用安全。另外，还可采取杂散的电流保护方法，完成直流牵引供电网的搭建，只有这样才能保证输送给各个供电网络的电能是均匀的，不受输送距离的限制。但因为直流制本身属于变电模式，必须缩短供电距离，建设成本增加，加上直流牵引供电系统传输效率不高，这也是其极少被应用的主要原因，很难满足供电需求，直流制牵引供电系统的建设优势并不明显。后续处理措施。如果故障在变电所，需要对直流断路器中的灭弧栅片、动触头和静触头等进行细致检查，如果发生有烧伤的地方需要作打磨或者更换处理。如果出现的是电缆故障，首先需要找到故障点的位置，可以通过电缆故障测试仪来确定，然后再通过电缆中间接头把没有出现故障的电缆进行连接。如果出现的是列车或者接触网故障，需要对相关的结构件和元器件进行打磨或者更换，并保证它们满足有关行业标准。
3牵引供电系统保护配置及其原理
3.1双边联跳功能
双边联跳功能主要是针对同一供电区段。如果没有设置联跳，当接触网回路发生故障时，近端开关继电保护动作跳闸，而远端开关仍然向故障点送电，这会对故障点再次冲击。当处于中间的变电所退出运行时，合越区隔离开关进行越区供电时，其相邻的两个变电所馈线断路器可以进行联跳信号转换。联跳转换只与本所馈线柜间接线有关，不需要任何外界连线，可自动转换。
3.2框架保护
直流框架保护是地铁供电系统中特有的保护。由于直流带电设备对直流柜体发生泄露或绝缘损坏闪络时，原有的直流保护起不到应有作用，所以为保护直流设备的安全，及时切除直流设备内各种短路故障，设置了直流框架保护。一旦发生直流开关带电设备对柜体发生泄露或绝缘损坏时，会使框架保护动作，将造成地铁牵引供电系统大范围的停电。
3.3热过负荷保护
该保护主要用于接触轨或接触网的热过负荷保护。通过采用保护装置监测的馈线电流和设备的时间常数计算热量。装置中设定的θ的初始化值为:θt0=98%的报警门限。当馈线开关承受大的电流，并且经过一定时间后，θt值达到报警门限，装置会发出报警信号。如果负荷继续增加，当θt≥101%时，装置发出跳闸信号使馈线开关跳闸。
3.4大电流脱扣保护
大电流脱扣保护为开关的本体保护，整定的依据主要是短路电流值，主要是为了切断大的短路电流而做出的保护措施。当故障电流超过整定值时，相应的断路器立即跳闸。
结束语
地铁直流牵引供电系统内的电流电压情况与电流流量多少存在密切的关联，将走行轨道当做是回流通路，尽管能够有效地降低工程整体成本，但是也会造成许多问题。根据大量的数据信息我们总结出，针对系统进行优化完善可以从下面几个方面入手：首先，需要针对接触网短路以及重点核心设备加强绝缘性的优化工作，引用前沿技术来确保回流通路的顺畅。其次，钢轨电位核定，要具备充足的余量来保证行车的稳定性。
参考文献
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