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城市轨道交通牵引供电技术发展研究

一、引言

随着我国的城市化进程也在逐渐加快，表现出城市规模的扩大以及城市人口的增多。而城市轨道交通工程能确保运力最佳的前提下最小化成本解决城市拥堵问题。而本文就牵引供电系统以及不同的形式来进行介绍，实现我国城市轨道交通牵引供电系统相关技术的不断完善。

二、牵引供电系统的内部构成

（一）供电方式以目前城市轨道交通形式中比较常见的地铁为例，其通常所采用的供电方式为双边供电方式，也就是通过左右两侧牵引变电所来对牵引网进行负担的方式，来对牵引网上的电压损失进行尽量降低。此种供电方式在目前的地铁工程中比较常用，而且在实际应用中也表现出通过此种集中供电方式而保障整个城市轨道交通稳定发展的优势，而且还对社会秩序的维持也起到关键作用。此外还有其他的供电方式就是普通铁路的供电方式，应用比较广泛的供电方式主要有直接供电方式、自耦变压器供电方式以及带回流线直接供电方式等。此种普通的供电方式就是对吸流线对电流的返回牵引进行利用，通过此种供电方式可以在对钢轨产生电流与回路形成阻抗进行减少和控制的同时，实现对通信干扰的降低。而且此种供电方式的结构也较为简单，便于后期开展维护工作，也便于在目前的牵引供电系统中推广应用。

（二）接触网此种供电网络方式在目前的城市轨道交通系统中比较常用，此种供电方式在实现电流回流的过程中需要对导线的一个电机和金属轮轨进行利用，且在目前比较常用的主要有柔性接触网以及刚性接触网两种。其中对于前者来说，其主要是对导线的性能进行利用，减少支撑点所承担的负荷，在目前的城市无轨电车以及轻轨中比较常用。但是此种接触网具有较大的悬挂点硬度以及较小的整体跨度，这就容易导致在实际的使用过程中出现轻微振荡的现象，因此不太适合在高速行驶的城市轨道交通形式中应用。而且在实际的使用过程中也无需更换列车和轨道，可以通过集电弓的大量使用来实现整体运行速度的提升。

三、城市轨道交通牵引直流供电系统

目前在其中一路供电线路出现故障之后可以通过另一条线路来对其牵引供电区段进行供电来保证城市轨道的正常运营。而且此系统在应用时也会进行相对杂散的电流保护措施以及回流系统的应用来对电能分布的均匀性进行保障，实现对整体供电体系稳定性的确保。但是由于此种直流供电系统会受到其自身变电模式的限制而具有较小的供电距离和较低的电能传送效率，而且在实际应用中也表现出需要较为繁琐的维护措施以及消耗较大的维护成本等问题。

四、城市轨道交通牵引交流供电系统

目前多数城市中采用的是交流牵引供电系统，此种供电系统采用的是单向连接的供电方式，就是在变电站中进行两台变压器的同时安装和使用，而且使用双绕组的单项变压的变压器。通过将整个结构搭建为开口的三角形形状，来确保供电系统运行的高效性。为了保证此交流牵引供电系统的正常和稳定运行，就需要在供电系统的终端以及线路的区间中进行降压系统的设置，还可以保护线路中的照明系统。此外针对交流牵引供电系统中的设备，对其耐磨性也提出了较高的要求，需要保证其可以在动态取流的状态下可以长时间的稳定运作，实现系统使用寿命的延长。

五、交流牵引供电系统及关键技术分析

（一）交流牵引供电系统中变电站位置的确定为了确保交流供电系统后期的高效运行，需要在对不同车站的位置和距离进行实地测量之后，对配套的牵引系统网络结构和牵引网电压进行确定，在此基础上来对变电站的位置进行合理选择和确定。还要在上述过程中详细计算电压损失以及供电质量等数据信息，保证变电站位置的科学性与合理性。

（二）基于第三轨的供电技术此种供电技术是一种基于目前我国在城市轨道交通建设中比较常用的第三轨供电网络所应用的供电技术，上述网络中比较常用的就是钢铝复合型材料作为主要材质，并且也表现出具有较高导电性能的特点。应用此种供电网络可以实现电能损耗的降低，而且也不需要在轨道的沿线进行馈电电缆的设置，实现了建设成本的节省。此外，此种技术中的主要结构就是接触轨、接头、端部弯头、防爬器以及底座等。其中比较常用的接触轨接头主要有正常接头以及温度伸缩接头两种。前者就是需要通过铝制的鱼尾来对其进行固定，并且要保持与支持点之间的距离大于600mm。而对于后者来说，此种接头的使用对于环境温度变化因素而导致的接触轨伸缩的问题进行有效避免。

（三）交流牵引供电系统的电缆牵引网分段供电与保护技术针对目前应用比较广泛的交流牵引供电系统，通常为了实现传输过程中电能消耗的降低，不仅需要进行电缆牵引网的安装，而且采用牵引网分段供电的方式。此牵引网主要是通过上下两条线路来进行支撑的，而且这两条线路是通过并联的方式进行连接。此外，为了减少由于停电断电而对城市轨道交通以及人们的正常出行所带来的硬性，这就需要在对交流牵引供电系统进行整体保护的过程中对供电变压器的电流速断保护装置进行应用来实现供电稳定性的提升。此外，此种保护装置在