（南宁轨道交通集团有限责任公司 广西南宁 530031）
摘要：本文介绍了某地铁线路中压能馈装置、电客车制动电阻的构成和原理，分析了中压能馈装置投入运行前后电客车直流网侧电压、斩波电流等数据的变化趋势，指出中压能馈装置、电客车制动电阻启动值整定配合存在的问题，并提出解决措施，为达到节能降耗目的提供参考思路。
关键词：地铁；中压能馈装置；电客车；制动电阻
引言
随着“万家企业节能低碳”国家政策的落地，各地铁运营单位更加注重如何降低用电量的分析和研究。在中压能馈装置、电客车制动电阻共存的地铁线路可能存在中压能馈装置实际反馈电量低于设计反馈电量的问题，导致运营单位投资回收周期变长。另外，电客车制动电阻频繁地开启会造成再生制动能量浪费、直流电网波动大、交流系统功率因数低等问题，导致供电系统运行可靠性降低。因此，开展地铁中压能馈装置与电客车制动电阻配合研究，对提高地铁运营单位经济效益和供电系统可靠性均具有十分重大的意义。
1、中压能馈装置构成及原理
某地铁线路中压能馈装置主要由40.5kV开关柜（109）、能馈变压器（RT3）、滤波器柜（FL）、双向变流器柜（R3）、正负极隔离开关柜（2191）、直流开关柜（219）共6个部分构成（如图1所示），成套设备额定功率为2×1000kW，直流额定电压1500V。当电客车进站制动时，若接触网电压超过中压能馈装置启动电压（1710V~1730V），则中压能馈装置处于逆变回馈工作状态，将电客车制动时产生的能量反馈至35kV中压环网，以此达到节约电能的作用。
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图1 中压能馈装置一次系统构成图
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图2 制动电阻外型示意图
2、电客车制动电阻构成及原理
电客车制动电阻接在牵引主电路上，其框架主要由冷却风机、构架、风压保护装置、出风罩、支路电阻BR01（接线端为CH1和CHn1）和支路电阻BR02（接线端为CH2和CHn2）等组成（如图2所示），额定电阻值在20℃下为 2.6（±5%）Ω，额定工况下最大阻值≤3.2Ω，额定工作电压为DC 1800V，最大工作电压为DC 2000V。当电客车制动时，牵引逆变器再生制动，将电机的能量反馈至电网，当电网无法吸收过多能量且达到制动电阻启动电压时制动电阻投入，牵引电机电流通过制动电阻产生热能耗散在大气中。当电客车在牵引/电制动过程中，由于空转/滑行或其他原因引起中间直流电压瞬时过压，通过开通斩波桥臂，将能量消耗在制动电阻上，从而限制中间电压。
3、中压能馈装置投入运行前后数据分析
截取电客车某日的运行数据进行分析，以 M1车、M2车、Mp1车、Mp2车的牵引控制单元（DCU）电网电压平均值作为直流网侧电压，取其中间电流之和作为直流网侧电流。
3.1中压能馈装置未投入运行时的数据情况
中压能馈装置未投入运行时，电客车直流网侧电压在1466V~1826V范围内（如图3所示）。电客车制动时，制动电阻投入使用，最大制动电流约为-2400A ，M1车、M2车、Mp1车、Mp2车均存在较多的斩波电流，数值约为680A~730A（如图4所示）。因Mp2车直流网侧电压比M1车、M2车、Mp1车高，故Mp2车斩波电流波形最密集、制动电阻投入次数最多，此时电客车直流网侧电压在1760V ~1820V之间（如图5所示）。
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图3 中压能馈装置未投入运行时电客车直流网侧电压
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图4 中压能馈装置未投入运行时各节车斩波电流
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图5 Mp2车斩波电流出现时各节车直流网侧电压
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图6 中压能馈装置投入运行时电客车直流网侧电压
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图7 中压能馈装置投入运行时各节车斩波电流
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图8 Mp2车斩波电流出现前后电客车直流网侧电压
3.2中压能馈装置投入运行时的数据情况
当中压能馈装置投入运行时，电客车直流网侧电压在1480V~1805V范围内（如图6所示）。电客车制动时，一部分电量由中压能馈装置回馈至35kV中压环网，另一部分电量消耗于电客车制动电阻，最大制动电流约为-2100A，M1车、M2车、Mp1车、Mp2车出现斩波电流次数均明显减少（如图7所示）。Mp2车斩波电流出现前后电客车直流网侧电压在1769V~1805V范围内（如图8所示），根据斩波电流出现的时刻点，初步判断电客车制动电阻开启电压约为1780V左右。
3.3中压能馈装置投入运行后的效果
在中压能馈装置、电客车制动电阻共存的地铁线路，中压能馈装置投入运行后电客车直流网侧电压（1480V~1805V）比未投入运行时（1466V~1826V）波动范围小，且在电客车进站时中压能馈装置对制动电流进行分流（最大制动电流由-2400A下降到-2100A），故中压能馈装置投入运行可起到稳定直流电压、减少电客车再生制动能量浪费的作用。
4、存在问题及解决措施
当中压能馈装置投入运行且电客车制动时，电客车直流网侧电压维持在1769V~1805V之间，而中压能馈装置、电客车制动电阻的启动电压分别为1710~1730V、1780V左右，则在电客车进站时，电客车制动电阻会更为频繁地消耗电能，从而造成电能浪费。为更好地发挥中压能馈装置的节能功能，可将电客车制动电阻的开启电压提高到1805V左右，以减少电客车制动电阻的开启次数。调整电客车制动电阻开启电压后，在开行电客车对数不变、客流量无明显变化的情况下，各站点中压能馈装置反馈的电量均有显著提高（如表1所示）。
表1 调整电客车制动电阻开启电压前后中压能馈装置反馈电量对比表
结束语
通过对中压能馈装置投入运行前、后的直流电压、斩波电流等数据变化进行分析和研究，发现投入中压能馈装置运行能起到稳定直流电压、减少制动电阻开启次数、节约电能的作用。若电客车制动时直流网侧电压大于电客车制动电阻开启电压，为了让更多的再生电能反馈至35kV中压环网，应适当提高电客车制动电阻的开启电压。
参考文献
[1] 城市轨道交通供电系统设计原理与应用.成都: 西南交通大学出版社，2008.
[2] 国产地铁车辆制动系统.都市快轨交通，2004，(S1).
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[4] 城市轨道交通供电再生制动反馈能量利用仿真研究[硕士学位论文].成都: 西南交通大学，2008.