淺析地鐵直流牽引供電系統(tǒng)

1、 淺析地鐵直流牽引供電系統(tǒng) 摘要：城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)是城市軌道交通系統(tǒng)的重要組成部分，它為電力機(jī)車提供主要?jiǎng)恿碓?，是電力機(jī)車穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障。按供電制式，主要可分為交流和直流。高鐵普遍采用交流牽引供電系統(tǒng)，而地鐵作為城市軌道交通的主要形式，都采用了直流供電制式。以地鐵為代表的城市軌道交通，之所以采用直流供電，是因?yàn)榈罔F列車一般受限于列車編組、載客量、車型等因素，其負(fù)荷功率并不是很大；地鐵線路一般為幾十公里，所以沿線變電所的供電半徑也不大，無需很高的電壓就能達(dá)到供電要求；另外，采用直流供電相比于交流制供電，電壓損失更小；此外，地鐵線路多處于人員密集的居民區(qū)和鬧市區(qū)等，其供電電壓也不宜太

2、高。關(guān)鍵詞：地鐵；直流；牽引；供電引言隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展提升，我國(guó)修建地鐵方便人們出行的城市越來越多，尤其是省會(huì)城市都修建了很多條地鐵。以現(xiàn)有的技術(shù)水平，低壓直流供電在地鐵系統(tǒng)中的應(yīng)用有很大優(yōu)勢(shì)，經(jīng)濟(jì)性較其他供電方法更明顯?，F(xiàn)階段地鐵系統(tǒng)大多都是通過750v或者1500v的供電模式對(duì)列車進(jìn)行供電。但是低壓直流供電也有其不利的方面，比如一旦系統(tǒng)出現(xiàn)短路問題，引起的短路電流將嚴(yán)重影響地鐵系統(tǒng)設(shè)備的安全。且列車在變速度行駛過程中，牽引變電所饋線電流也會(huì)出現(xiàn)顯著的差異，即列車運(yùn)動(dòng)速度會(huì)在很大程度上影響供電電流大小。另外，在供電系統(tǒng)出現(xiàn)短路時(shí)，短路電流的大小還與短路位置與牽引變電所之間的遠(yuǎn)近存在

3、較大聯(lián)系。1城市軌道交通發(fā)展現(xiàn)狀地鐵、輕軌、公交車等公共性交通都屬于城市軌道交通。軌道交通最早出現(xiàn)于18世紀(jì)50年代初，于英國(guó)興建，名為大都會(huì)鐵路，耗時(shí)9年時(shí)間完工，1863年初正式投入運(yùn)營(yíng)。主要運(yùn)營(yíng)動(dòng)力來源于蒸汽機(jī)，將此作為牽引動(dòng)力，帶動(dòng)其運(yùn)作與發(fā)展。隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人口數(shù)量的增加，交通擁堵問題存在于世界各國(guó)中，且擁堵形勢(shì)更加嚴(yán)重，一些發(fā)達(dá)國(guó)家在交通建設(shè)發(fā)展中逐漸開始重視城市軌道交通的發(fā)展。當(dāng)前，世界上城市軌道交通運(yùn)營(yíng)里程最長(zhǎng)的3個(gè)國(guó)家中就包括中國(guó)，另外兩個(gè)是美國(guó)和韓國(guó)。我國(guó)以北京、上海城市交通軌道發(fā)展要更加發(fā)達(dá)。1直流牽引供電回流系統(tǒng)主要特點(diǎn)因?yàn)橹绷骰亓飨到y(tǒng)電流量十分巨大，鋼軌結(jié)構(gòu)具備

4、較強(qiáng)的內(nèi)阻，需要擔(dān)負(fù)回流鋼軌電位的不斷提升的壓力，再加上車輛行駛密度較高以及機(jī)車啟動(dòng)十分頻繁，機(jī)車位置處周邊軌道電位快速提升到最大極限參數(shù)，臨近變電所周邊的負(fù)極回流地區(qū)范圍內(nèi)軌道的電位達(dá)到了最小參數(shù)，軌道電位在超出標(biāo)準(zhǔn)之后，ovpd會(huì)自動(dòng)將鋼軌安設(shè)在地表，這個(gè)時(shí)候軌電位為0，從而在保證人員安全的基礎(chǔ)上，也確保了地鐵的正常運(yùn)行。土建工程結(jié)構(gòu)通常都會(huì)保持在鈍化狀態(tài)下，如果其極化電位維持在正常水平的時(shí)候，在整個(gè)回流系統(tǒng)中，鋼軌回流占據(jù)主導(dǎo)地位，并且會(huì)有少量會(huì)借助地層來實(shí)現(xiàn)回流，確保車輛的安全行使。2城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)2.1交流制牽引供電系統(tǒng)交流制牽引供電系統(tǒng)模式在我國(guó)城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)中

5、被廣泛應(yīng)用，采取單項(xiàng)鏈接方式，即在變電站內(nèi)部安裝兩個(gè)變壓器，借助雙繞組單項(xiàng)變壓方式，最終形成開口三角形的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性非常強(qiáng)，維護(hù)系統(tǒng)正常運(yùn)行。電網(wǎng)接入端是高壓端口，保障整個(gè)用電工作的穩(wěn)定性。交流制牽引供電系統(tǒng)必須具備自動(dòng)降壓能力，因此會(huì)到應(yīng)用降壓系統(tǒng)，針對(duì)整個(gè)供電系統(tǒng)，對(duì)不同區(qū)間的供電需求進(jìn)行設(shè)置，確保整個(gè)供電系統(tǒng)安全運(yùn)行。在交流制牽引供電系統(tǒng)上安裝的設(shè)備必須有超強(qiáng)的耐磨損功能，保障牽引供電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)，還延長(zhǎng)供電系統(tǒng)的使用壽命。2.2直流制牽引供電系統(tǒng)我國(guó)城市軌道牽引供電系統(tǒng)運(yùn)行中對(duì)于直流制牽引供電系統(tǒng)應(yīng)用是比較少見的，但也存在，主要應(yīng)用于一些特殊的城市接觸網(wǎng)、牽引網(wǎng)以及變電

6、站的建設(shè)中，采取1500v直流電供電方式。城市軌道交通牽引供電網(wǎng)通常采取雙邊供電方式，如果某一邊供電線路出現(xiàn)故障，可立即更換為另一邊正常供電線路，保障交通牽引供電用電需求，維護(hù)人們使用安全。另外，還可采取雜散的電流保護(hù)方法，完成直流牽引供電網(wǎng)的搭建，只有這樣才能保證輸送給各個(gè)供電網(wǎng)絡(luò)的電能是均勻的，不受輸送距離的限制。但因?yàn)橹绷髦票旧韺儆谧冸娔Ｊ?，必須縮短供電距離，建設(shè)成本增加，加上直流牽引供電系統(tǒng)傳輸效率不高，這也是其極少被應(yīng)用的主要原因，很難滿足供電需求，直流制牽引供電系統(tǒng)的建設(shè)優(yōu)勢(shì)并不明顯。后續(xù)處理措施。如果故障在變電所，需要對(duì)直流斷路器中的滅弧柵片、動(dòng)觸頭和靜觸頭等進(jìn)行細(xì)致檢查，如果發(fā)

7、生有燒傷的地方需要作打磨或者更換處理。如果出現(xiàn)的是電纜故障，首先需要找到故障點(diǎn)的位置，可以通過電纜故障測(cè)試儀來確定，然后再通過電纜中間接頭把沒有出現(xiàn)故障的電纜進(jìn)行連接。如果出現(xiàn)的是列車或者接觸網(wǎng)故障，需要對(duì)相關(guān)的結(jié)構(gòu)件和元器件進(jìn)行打磨或者更換，并保證它們滿足有關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。3牽引供電系統(tǒng)保護(hù)配置及其原理3.1雙邊聯(lián)跳功能雙邊聯(lián)跳功能主要是針對(duì)同一供電區(qū)段。如果沒有設(shè)置聯(lián)跳，當(dāng)接觸網(wǎng)回路發(fā)生故障時(shí)，近端開關(guān)繼電保護(hù)動(dòng)作跳閘，而遠(yuǎn)端開關(guān)仍然向故障點(diǎn)送電，這會(huì)對(duì)故障點(diǎn)再次沖擊。當(dāng)處于中間的變電所退出運(yùn)行時(shí)，合越區(qū)隔離開關(guān)進(jìn)行越區(qū)供電時(shí)，其相鄰的兩個(gè)變電所饋線斷路器可以進(jìn)行聯(lián)跳信號(hào)轉(zhuǎn)換。聯(lián)跳轉(zhuǎn)換只與本所

8、饋線柜間接線有關(guān)，不需要任何外界連線，可自動(dòng)轉(zhuǎn)換。3.2框架保護(hù)直流框架保護(hù)是地鐵供電系統(tǒng)中特有的保護(hù)。由于直流帶電設(shè)備對(duì)直流柜體發(fā)生泄露或絕緣損壞閃絡(luò)時(shí)，原有的直流保護(hù)起不到應(yīng)有作用，所以為保護(hù)直流設(shè)備的安全，及時(shí)切除直流設(shè)備內(nèi)各種短路故障，設(shè)置了直流框架保護(hù)。一旦發(fā)生直流開關(guān)帶電設(shè)備對(duì)柜體發(fā)生泄露或絕緣損壞時(shí)，會(huì)使框架保護(hù)動(dòng)作，將造成地鐵牽引供電系統(tǒng)大范圍的停電。3.3熱過負(fù)荷保護(hù)該保護(hù)主要用于接觸軌或接觸網(wǎng)的熱過負(fù)荷保護(hù)。通過采用保護(hù)裝置監(jiān)測(cè)的饋線電流和設(shè)備的時(shí)間常數(shù)計(jì)算熱量。裝置中設(shè)定的的初始化值為:t0=98%的報(bào)警門限。當(dāng)饋線開關(guān)承受大的電流，并且經(jīng)過一定時(shí)間后，t值達(dá)到報(bào)警門限，

9、裝置會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。如果負(fù)荷繼續(xù)增加，當(dāng)t101%時(shí)，裝置發(fā)出跳閘信號(hào)使饋線開關(guān)跳閘。3.4大電流脫扣保護(hù)大電流脫扣保護(hù)為開關(guān)的本體保護(hù)，整定的依據(jù)主要是短路電流值，主要是為了切斷大的短路電流而做出的保護(hù)措施。當(dāng)故障電流超過整定值時(shí)，相應(yīng)的斷路器立即跳閘。結(jié)束語地鐵直流牽引供電系統(tǒng)內(nèi)的電流電壓情況與電流流量多少存在密切的關(guān)聯(lián)，將走行軌道當(dāng)做是回流通路，盡管能夠有效地降低工程整體成本，但是也會(huì)造成許多問題。根據(jù)大量的數(shù)據(jù)信息我們總結(jié)出，針對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化完善可以從下面幾個(gè)方面入手：首先，需要針對(duì)接觸網(wǎng)短路以及重點(diǎn)核心設(shè)備加強(qiáng)絕緣性的優(yōu)化工作，引用前沿技術(shù)來確?；亓魍返捻槙场Ｆ浯?，鋼軌電位核定，要具備充足的余量來保證行車的穩(wěn)定性。參考文獻(xiàn)1杜芳.地