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摘要：我国城市轨道交通在建设伊始，使用的是直流供电技术，在当时的环境下，轨道交通输送量小，运行速度较慢，所以直流供电系统可以满足当时条件下的城市交通需求。近些年，由于交通输送量的大幅提高，机车运行速度不断的提升，轨道交通需要大容量的供电系统，交流牵引供电系统的应用，满足交通轨道大容量的需求，同时负荷抑制效果良好，而且系统造价低、占地面积小、安全性高，可以满足现阶段交通轨道的实际需要。
关键词：城市轨道交通；交流牵引；供电系统
城市化进程的逐步加快，使城市路面公共交通的输送压力越来越大，交通轨道的良好运行，极大的缓解地面的交通压力，人们乘坐轨道交通，缩短出行时间，便利了人们的生产生活。现阶段，主要应用的是交流牵引供电系统，交流供电系统的应用，改进了直流供电系统的不足，解决了传输速率不够的问题，提升了供电质量，采取两套整流装置并行的运行方式，提高了供电系统的安全性和稳定性。
一、牵引供电系统分析
在城市轨道交通中使用的牵引供电系统有两种供电方式，一种是直流供电，一种是交流供电。我国城市轨道交通不断地发展和建设，牵引供电系统有了进一步的发展，城市轨道研究人员制造出新型的供电系统，将直流供电和交流供电相结合，形成双制试的供电系统。牵引供电是为城市轨道交通上的地铁、轻轨、电动机车提供电力，使用布置好的牵引网络输送电力，为城市轨道交通提供动力，牵引供电系统关系到人们的出行安全，在进行牵引供电系统项目设计时，要保证供电系统的安全性。
1、直流供电
直流供电的电量可达1500V，在城市轨道交通供电系统中得到应用，城市轻轨使用的供电方式比较科学，应用双边供电，当轻轨中的一边供电线路出现故障，另一边也可以保障轻轨的正常运行，直流供电的方式，设置了保护措施，使用杂散电流保护装置，维持直流供电的稳定性，电力的传输距离较远，而且实现电流的分流，将电量均匀的传输至牵引网络。直流供电的变电方式减少了电力的传输距离，会增加施工的成本，由于其传输速率不够，不能完全满足牵引网的电力需求，所以在现代化的城市轨道交通中应用处于劣势。
2、交流供电
交流供电使用单向连接，需要两台变压器，使用双绕组的交流供电方式，整个交流供电系统是一个开口三角形，与牵引网络连接的地方是高压端，高压端有两个端口和一个公共端口，系统的低压端口处于接地位置，余下的端口与牵引母线进行逐个的连接，交流供电系统中设立了降压系统和加压系统，保证牵引网络上的照明系统处于工作状态，交流牵引供电系统的特点是动态取流，系统长时间处于这一状态，会突然增加接触压力，造成轨道设备的过度磨损，所以使用交流供电系统，要注意轨道使用耐磨性非常好的材料，需要轨道交通交流牵引供电技术的进一步发展。
二、牵引变压器在城市轨道交通中的应用
在交流牵引供电系统中，会产生单向的牵引负荷，并且波动变化，引起负荷不对称的现象，形成一种负序电流，对整个供电系统造成干扰。由于我国城市轨道交通的快速发展，运输量不断增加，交通的运行速度越来越快，对牵引变压器的性能要求也就越来越高，需要更大容量的变压器，为轨道交通提供充足的电力供应，牵引变压器技术正在逐步的完善，主要提升的方向是提高变压器的负序抑制，来扩充变压器的容量。
1、YNd11牵引变压器
城市轨道交通在20世纪50年代，由于我国铁路的运输量有限，列车速度较慢，对变压器容量的要求不高，使用的是单项牵引变压器，这种类型变压器的造价低，技术水平不高，后期维护简单，在50年代的铁路建设中应用较为普遍。到了近代，社会经济水平的提高，城市轨道交通每天输送量大幅提升，地铁速度可以达到100km/h，单向牵引变压器的容量过小，已经不适用于现代轨道交通的供电系统。
后来城市轨道交通使用的是YNd11牵引变压器，这种大容量变压器在轨道交通中得到了应用，YNd11的结构简单，制造技术已经成熟，功能稳定安全，可以满足当时轨道交通的供电需求，其缺点是负序抑制效果不好，降低牵引网络中的电流质量。
2、Scott牵引变压器
新一代的大容量变压器的出现，解决YNd11变压器负序抑制效果不好的问题，我国专家研制出新型变压器Scott，在我国轨道交通中得到应用和实践，1992年竣工的大秦线铁路，是我国首条双线电气化重载铁路，在大秦线中应用了Scott变压器，实践证明，大容量Scott变压器可以为重载铁路提供充足的电力输入，而且负序抑制的效果也非常明显，整个供电系统的供电质量较高，缺点是需要较高的制造技术，制造的成本较高，结构复杂，后期维护难度大。
3、V型牵引变压器
现阶段使用的V型变压器，对以往变压器进行升级改造，兼顾了大容量和负序抑制效果好的优点，而且造价低、结构简单、占地面积小，已经得到普遍的应用和推广。
三、城市轨道交通交流牵引供电系统及关键技术分析
1、确定变电站的位置
交流牵引供电系统变电站的位置确定非常重要，在线路中要合理分布，根据供电系统的网络结构，以及系统的电压情况进行设计，在位置选择时，需要计算的数据有电压损失、供电质量等，通过计算获取准确的损耗、以及杂散电流防护等信息。制定变电站的供电计划，依据轨道上的设备数量，和设备所在的位置，进行供电计划的设计，可以使用单线、双线、多线等方式，为轨道交通的良好运行提供充足的电力支持。
2、电气接线技术
位置确定后，进行电气接线，使用28kv单母线分段运行。将两条28kv交流电源，接入变电所，在两条线上，连接28kv的一段母线和二段母线，设置两套整流器组，与母线连接后，实现两条母线并联运行，保证功率的均匀，可以有效减少电路对通信线路的干扰，采取两套整流器组，是为了保障电力输送的安全和稳定，当其中一个出现问题，另一个可以维持电力的输送。
3、继电保护配置
使用继电保护装置，保护整流器组的安全，当整流器组中的电流突然增大时，继电保护装置自动断电，将整流器组与母线断开。变压器长时间的运行，如果温度过高，会引起故障的发生，变压器自身带有温度监测功能，在75℃到95℃之间，变压器处于安全运行状态，当变压器的温度超过128℃时，会发出警报，继电保护装置自动断电。
4、接触网技术
接触网不具有备份功能，如果出现问题，会直接导致供电系统断电，机车在高速运行的状态下，会因电弓离线形成电弧，由于接触网处于暴露的运行状态，出现问题的概率要比普通电网高。所以在接触网设计阶段，对导线的高度、拉力要设定较高的标准，接触网的弹性和均匀度也要做出明确的规定，避免接触网出现问题，保证电力的安全供应。应用交流电为接触网供电，使用并联方法，设置备用线路，两条线路为彼此的备用电源，供电安全性得到了有力的保护。
结语：为了方便人们的出行，我国城市轨道交通得到了前所未有的发展，供电系统是轨道交通动力的来源，供电系统容量的大小，直接影响到轨道交通的运行质量，现阶段轨道交通输送量和速度增长加快，需要大容量，整体性能稳定的供电系统，交流牵引供电系统符合交通轨道的要求，可以保证轨道交通的输送量，满足速度对电力的需要。
参考文献：
[1]王婷.浅谈城市轨道交通牵引供电系统的继电保护配置[J].山东工业技术,2019,291(13):200-200.
[2]朱治.城市轨道交通供电系统及其关键技术[J].山东工业技术,2018,(6):151-151.
[3]杜军.城市轨道交通牵引供电及电力技术分析[J].市场周刊•理论版,2018,(4):223-223.