城市軌道交通直流供電系統淺析

【摘要】：直流供電的控制和保護系統對確保軌道交通的安全、可靠的運行，具有舉足輕重的作用。一直以來，軌道交通供電都以直流為主，本文介紹了軌道軌道交通直流供電的優點，并對其未來發展做出淺析。

【關鍵詞】：軌道交通;直流供電;控制;保護

引言

城市軌道交通系統是指在城市中使用車輛在固定導軌上運行并主要用于城市客運的交通系統。在中國國家標準《城市公共交通常用名詞術語》中，將城市軌道交通定義為“通常以電能為動力，采取輪軌運輸方式的快速大運量公共交通的總稱”。（比如地鐵和快軌）

城市軌道交通系統包括地鐵、輕軌、有軌電車、獨軌等。軌道交通采用直流供電。直流供電系統包括直流開關柜、控制和保護系統、直流電纜、接觸網等。其中控制和保護系統對確保軌道交通的安全、可靠的運行，具有舉足輕重的作用。它一方面確保向地鐵列車提供安全可靠的供電，減少甚至消除不必要的停電時間，從而提高經濟效益;另一方面當發生故障時，能迅速切除故障，從而確保了旅客的人身安全和列車、設備的安全。隨著電子技術、計算機技術的發展，人們采用微處理器實現了電流上升率和電流增量等保護，極大地提高了供電保護的可靠性和準確率。其相對于交流供電有以下突出優點

一、安全性

直流是對線傳送，不存在交流的單點對地觸電危險。

是指方向不隨時間發生改變的電流，但電流大小可能不固定，而產生波形。又稱恒定電流。交流電與直流電的不同：交流電是大小和方向都隨時間變化的一種電能，是用交流發電機發出的，在發電過程中，多對磁極是按一定的角度均勻分布在一個圓周上，使得發電過程中，各個線圈就切割磁力線，由于具有多對磁極，每對磁極產生的磁力線被切割產生的電壓、電流都是按弦規律變化的，，所以能夠不斷的產生穩定的電流。 直流電的方向則不隨時間而變化。通常又分為脈動直流電和穩恒電流。脈動直流電中有交流成分。

二、直流電機的啟動性

由于直流電機具有啟動性，故其可調性及負荷性優于交流電機。

直流輸電時，其兩側交流系統不需同步運行，而交流輸電必須同步運行。交流遠距離輸電時，電流的相位在交流輸電系統的兩端會產生顯著的相位差;并網的各系統交流電的頻率雖然規定統一為50HZ，但實際上常產生波動。這兩種因素引起交流系統不能同步運行，需要用復雜龐大的補償系統和綜合性很強的技術加以調整，否則就可能在設備中形成強大的循環電流損壞設備，或造成不同步運行的停電事故。在技術不發達的國家里，交流輸電距離一般不超過300km而直流輸電線路互連時，它兩端的交流電網可以用各自的頻率和相位運行，不需進行同步調整。

三、直流動力供電的兩線制

直流供電比交流少一線，可以軌道做回路，不比再空架線隨軌。

所謂兩線制即電源、負載串聯在一起，有一公共點，而現場變送器與控制室儀表之間的信號聯絡及供電僅用兩根電線，這兩根電線既是電源線又是信號線。兩線制變送器由于信號起點電流為4ma.dc，為變送器提供了靜態工作電流，同時儀表電氣零點為4ma.dc，不與機械零點重合，這種“活零點”有利于識別斷電和斷線等故障。而且兩線制還便于使用安全柵，利于安全防爆。

兩線制變送器如圖一所示，其供電為24v.dc，輸出信號為4-20ma.dc，負載電阻為250ω，24v電源的負線電位最低，它就是信號公共線，對于智能變送器還可在4-20ma.dc信號上加載hart協議的fsk鍵控信號。

此外、鐵路的功率大，需要拉的車廂多，所以一般選用的高壓交流輸送，交流傳輸損耗能小一些，以前電氣化鐵路是交流電，但是機車里用的是把交流變成直流給電機使用，近年交流電機也在變多。地鐵的牽引負載力小，電壓等級低，輸送距離短一般用直流直接供給電機使用就可以了，在絕緣上考慮較少，故城市軌道用直流從經濟上更加合理。

參考文獻：

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