殷永兴
通号万全信号设备有限公司 浙江杭州 310002
摘要：城市轨道交通的供电系统一般采用的是直流牵引，该种方式往往具有波动性强，谐波含量多样且丰富，输电电缆的容性电流大，不可避免的需要根据实际需求进行无功功率的补偿，以维持电压的稳定。因此，为了减少对电力系统及其相关系统的危害，提高电网的电能质量，保证供电的可靠性和稳定性，必须提前对供电系统进行研究并采取相应的预防性措施，最终使得城市轨道交通产生良好的社会、经济总体效益。
关键词：城市轨道交通 直流牵引 供电系统 技术
引言
随着我国经济的快速发展，越来越多的城市选择地铁作为公共交通工具。由
于地铁采用低压直流供电更经济，国内地铁采用1500V或750V的供电制式向机车
供电。直流牵引供电电压低，发生短路时短路电流对设备的危害大；牵引变电所
馈线电流随着机车加速、制动等运行工况的不同会出现大幅变化；此外，短路电
流随着短路点到牵引变电所的距离不同会有很大的区别。因此，对直流牵引供电 系统的保护装置研究具有重要意义。
1.城市轨道交通牵引供电系统
1.1牵引变电所的整流机组
整流机组是城市轨道交通直流牵引供电系统中的重要设备之一。目前，为了提高直流电的供电质量，降低直流电源的脉动量，城市轨道交通多数采用等效 24 脉波整流机组，一般都由两台相同容量 12 脉波的整流变压器和与之匹配的整流器共同组成。24 脉波整流机组的主电路原理图如图 1 所示。整流机组主要由两台12 脉波整流变压器和四组全波整流桥组成。每台变压器直流侧二套绕组分别接成d 接法和 y 接法，其线电压形成 30°的相差;每台变压器的交流侧采用延边三角形接法，分别移相 ± 7．5°，这样形成的两台变压器的四套直流侧绕组的线电压相量互差 15°相位，分别经全波整流后，在直流侧并联运行，形成 24 脉波直流电。
.png)
图 1 24 脉波整流机组的主电路原理
1.2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。
2.城市轨道交通供电系统供电方式的选用
2.1灵活性与经济性
城市轨道交通供电系统需要加强供电方式的灵活性，从而保障在正常以及事故状态下，列车都能够正常运行，提高轨道的运营效率，这就需要提高供电方式选用和切换操作的简单性与灵活性。此外，城市轨道交通供电系统建设和运营的根本目的就是提高经济效益，推动国民经济发展，这就需要对供电方式的经济性进行分析，通过设计科学、合理的供电结构和运行模式，提高电能使用效能，降低投资和资金偿还压力。同时，供电方式的选择，还需要结合全网电力规划的基本概念，对城市轨道交通的发展进行预测，保障供电方式选择的经济性。
2.2电力监控系统
城市轨道交通供电系统在运行的过程中，为了保障供电系统的可靠性和稳定性。针对其设立电力监控系统，为常见的应用措施。当前在实际应用的过程中，电力监控系统主要为计算机软件加网络技术构成。实际运行的过程中，通过网络技术将各用电区域、、用电设施，进行监控控制。并通过网络系统，形成完善的闭环控制系统。具体操作的过程中，电力监控系统根据用电区域特定设备的运行现状，以及运行质量进行调控。
2.3直流牵引供电设计
轨道交通供电系统在设计时，也需要全面把控供电系统的各个方案，如牵引供电制式设置的方案和牵引变电所设置方案等。按照相应的地铁设计规范和电力机车通用技术条件等相关规范，直流牵引供电变电的方式可以有DC750V和DC1500V2种，后者在经济和技术上的优势十分明显。因此城市轨道交通建设中提倡DC1500V。结合我国的当前现状，直流牵引供电系统基本上包含了牵引网供电和走行轨回流，牵引网同时又被分成了架空接触网和接触轨。设计中要结合行车专业提供的最大运输量对牵引变电设置方案以及整流机组容量进行设置。供电系统设计时必须按着轨道交通远期最大运输量设计牵引变电方案和整流机组的容量。
3.城市轨道交通直流牵引供电系统有关技术的探讨
3.1直流牵引供电系统接地技术和保护配置
因为城市轨道交通中的直流牵引供电系统中存在严重的迷流问题，所以必须要能够在机组的直流负极和正极中设置对地绝缘保护。如果让轨道交通中供电系统中的负极直接接地，直流电源的负极很容易出现通过地网回流迷流回路，这样不仅会很大程度减低迷流回路的电阻，而且还将会对相关的金属设备产生非常大的危害。此外，当直流牵引负极在直流设备出现短路的时候接触到地面，这样就会形成直流电源设备出现严重的短路现象，严重的时候会产生上千安的电流冲击，当保护装置不能够把故障设备和其他设备的连接进行切断的时候，会严重威胁到直流牵引供电系统的安全。为了避免出现上述问题，在进行城市轨道直流牵引供电系统设计的时候，要能够把直流正负极设置成绝缘状态，这样不仅能够对降低迷流对供电系统的威胁，而且还能够防止出现严重的短路的危害。
3.2城市轨道交通直流牵引供电系统漏电保护技术的探讨
根据相关的研究分析，城市轨道交通直流牵引供电系统中漏电保护技术主要有 3 个方面： （1）在城市轨道车站中建设相关的接地轨，桥体通过和接地轨的连接能够帮助直流供电系统良好的接地得到实现，当轨道交通进入到车站之后，能够做到良好的接地，从而释放出在内运行过程中产生的大量的电荷，对轨道交通的相关设备和乘客的人身安全进行保障；（2）把接地轨架设到城市轨道交通的全程，这种供电系统漏电保护技术能够让轨道交通运行的全过程都处于接地的状态，这样轨道交通不易在运行的过程中产生静电电荷，是对轨道列车最全面最可靠的保护；（3）把负极轨和轨道车体进行连接，然后把负极轨设置到牵引变电所的接地的地方。这种直流牵引供电系统漏电保护技术不仅能够防止列车在运行的时候积累静电电荷，而且还节省了接地轨的建设。但是这种技术对列车的保护装置和电气绝缘有着很高的要求。
4.结语
通过对城市轨道交通直流牵引供电系统相关技术的探讨，分析轨道交通在供电系统中的特殊要求和直流牵引供电系统中的结构特点，发现城市轨道中的直流牵引供电系统中的不断变化的杂散电流。通过对城市轨道交通直流牵引供电系统的结构、功能和相应的保护技术分析，能够为城市轨道交通的安全的运行提供技术支持，从而保护人们在乘坐城市轨道交通的人身安全和财产安全。
【参考文献】
【1】王奎鹃,李夏青,田行军，等.地铁直流牵引供电回路电气参量的数值计算[J].城市轨道交通研究，2014,17(6):30-36.
【2】王晓博,尚志坚,赵垒，等.城市轨道交通直流牵引供电系统接触网残压研究[J].城市轨道交通研究，2015,18(9):55-59+64.
【3】张益民,王绍君,杨华，等.城市轨道交通用直流无间隙金属氧化物避雷器若干问题浅析[J].电瓷避雷器，2013(5):47-53.