电力系统在城市轨道交通中的应用.docVIP

精品论文 参考文献 电力系统在城市轨道交通中的应用 西南交通大学峨眉校区 王成杰 　　摘要：电力系统是地铁等城市轨道交通的基础组成部分，本文分析了其在地铁等轨道交通中的地位，并对其未来发展的方向做出预测。 　　关键词：电力系统；轨道交通；趋势城市中使用车辆在固定导轨上运行并主要用于城市客运的交通系统称为城市轨道交通。在中国国家标准《城市公共交通常用名词术语》中，将城市轨道交通定义为“通常以电能为动力，采取轮轨运输方式的快速大运量公共交通的总称”。 　　城市轨道交通是指具有固定线路，铺设固定轨道，配备运输车辆及服务设施等的公共交通设施。“城市轨道交通”是一个包含范围较大的概念，在国际上没有统一的定义。一般而言，广义的城市轨道交通是指以轨道运输方式为主要技术特征，是城市公共客运交通系统中具有中等以上运量的轨道交通系统（有别于道路交通），主要为城市内（有别于城际铁路，但可涵盖郊区及城市圈范围）公共客运服务，是一种在城市公共客运交通中起骨干作用的现代化立体交通系统。 　　地下铁道简称地铁（Metro 或UndergroundRailway 或Subway 或Tube），中国应用城市包括北京、上海、重庆、广州、深圳、南京等。地铁是城市快速轨道交通的先驱。地铁是由电力牵引、轮轨导向、轴重相对较重、具有一定规模运量、按运行图行车、车辆编组运行在地下隧道内，或根据城市的具体条件，运行在地面或高架线路上的快速轨道交通系统。地铁的运能，单向在3 万人次/小时，最高可达6～8 万人次/小时。最高速度可达120km/h，旅行速度可达40km/h 以上，可4～10 辆编组，车辆运行最小间隔可低于1.5min。驱动方式有直流电机、交流电机、直线电机等。地铁造价昂贵，每公里投资在3～6亿元人民币。地铁有建设成本高，建设周期长的弊端，但同时又具有运量大、建设快、安全、准时、节省能源、不污染环境、节省城市用地的优点。 　　在地铁等轨道交通中电力系统被大规模应用。 　　城市轨道交通供电系统电源主要取自外部电力系统的城市供电网，通常有三种电源配置集中供电、分散供电或二者的棍合体。集中供电和分散供电的分别是是否具有为整个城市轨道交通供电系统提供电源的专用主变电所，如图所示。集中供电使用城市供电网的高压电网，提高了城市轨道交通供电系统的电源电服和容量，专网专供，使城市轨道交通供电系统的可靠性进一步提高。 　　一、交流部分城市轨道交通供电系统的交流部分主要由外电源接入电缆、主变电所集中供电方式、向线路提供电源的中压电缆网以及电力变压器组成。城市轨道交通除主变电所的主变压器采用油浸式外，牵引变电所和动力照明变电所的主变压器一般均采用干式变压器，电缆也采用无毒无卤的特殊电缆，变电所的主开关根据电压选择六氟化硫气体灭弧开关或真空开关。 　　二、牵引供电牵引供电向城市轨道交通电动车组提供动力，主要包括上网电缆、接触网第三轨、回流钢轨、回流电缆、均流电缆等。 　　根据车辆受电模式不同，牵引供电的牵引网采用了两种形式第三轨一集电靴模式和架空接触网一受电弓模式，利用车辆走行轨道回流。在城市轨道交通中，第三轨一集电靴模式的工作电压一般为，架空接触网一受电弓模式的工作电压一般为DC150V。 　　三、动力照明国内地铁动力照明系统的容量计算普遍偏大。根据《地铁设计规范》“ 配电变压器的容量选择应当满足一台配电变压器退出运行时，另一台配电变压器能负担供电范围内的远期一、二级负荷” 的要求，地铁配电变压器的负载率初期应达到或接近，远期能达到或接近。这样不仅变压器的损耗较小，且在一台变压器退出运行的情况下又能满足车站一、二级负荷的规范要求。同时，提高配电变压器的负载率不仅降低变压器长期低负载率运行的能耗损失，降低运行成本，减少地铁一次性投资，而且可抑制地铁初期运行时出现的无功倒送、变比选择和测量精度不准等。对于隧道风机、给排水、电扶梯等负荷，应考虑其负荷特性，合理运用变压器的负荷特性予以解决。 　　四、自动控制系统为了提高城市轨道交通供电系统的可靠性和自动化程度，城市轨道交通供电系统设置了自动控制系统— 电力监控系统见图。电力监控系统运用计算机和网络技术，采用分层分布式结构，由中央监控中心主站系统包括复式系统、车站变电所子站系统、车辆段隔离开关监控系统以及车站内的基础设备、接触网设备及通信单元组成。主变电所、牵引变电所和动力照明变电所的信息经过信息终端和通道接入电力监控系统中，通过地铁通信系统主干网形成一个完整的系统网络结构。 　　五、防止迷留设施城市轨道交通的供电模式是通过设置在沿线的直流牵引变电所以架空接触线或第三轨的形式向列车馈送电能，并利用走行轨作为回流线路进行回流。一般情况下，走行轨本身具有电阻且对地无法做到完全绝缘，因此，一部分电流经走行轨泄漏到大地，这部分泄漏电流称为杂散电流”，又