單軌車輛試驗(yàn)線牽引變電所設(shè)計(jì)特點(diǎn)分析

謝慶華

摘要：文章介紹了車輛廠建設(shè)城市單軌車輛試驗(yàn)線的牽引變電所的組成及設(shè)計(jì)特點(diǎn)，分析了試驗(yàn)線的試驗(yàn)規(guī)律及建設(shè)要求，研究了牽引變電所的供電系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：軌道交通車輛廠;跨坐式單軌車輛;牽引變電所;;供電系統(tǒng);設(shè)計(jì)

中圖分類號：U224 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2020.11.045

文章編號：1673—4874（2020）11-0162—03

0引言

我國已進(jìn)入了城市軌道交通運(yùn)營的高速發(fā)展時(shí)期。“十三五”規(guī)劃提出，我國2020年城市軌道交通規(guī)劃線路里程達(dá)到10000km。目前，重慶已經(jīng)建成和運(yùn)營的兩條單軌線路總計(jì)98.5km。安徽蕪湖采用龐巴迪技術(shù)平臺，是繼重慶之后，中國第二個(gè)建設(shè)跨座式單軌的城市，將在2020年通車。另外，有許多城市正在規(guī)劃建設(shè)城市軌道交通網(wǎng)，如廣西柳州意向以龐巴迪的技術(shù)平臺擬建設(shè)2條單軌線路。在建和意向建設(shè)單軌的城市越來越多使得單軌產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)興起。目前，形成了主要以日立、龐巴迪和比亞迪為代表的三大技術(shù)平臺的單軌體系。同時(shí)，生產(chǎn)城市軌道交通單軌車輛的工廠逐漸增多，規(guī)模擴(kuò)大，技術(shù)成熟，產(chǎn)量大增，呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展之勢。長春客車廠是我國最早生產(chǎn)單軌車輛的廠家，青島四方車輛廠完成了對已有其他車輛生產(chǎn)線的升級改造，實(shí)現(xiàn)了單軌車輛的生產(chǎn)。

1調(diào)試線及牽引變電所的組成及特點(diǎn)

車輛調(diào)試線由試驗(yàn)線路、牽引變電所兩大部分構(gòu)成。根據(jù)車輛的調(diào)試需要，調(diào)試線需同時(shí)配備靜調(diào)線和動調(diào)線。車輛的輔助逆變器輔助回路的電氣系統(tǒng)的調(diào)試在靜調(diào)線完成，即對照明、廣播、空調(diào)等的調(diào)試;而在車輛生產(chǎn)組裝完成后對整車的調(diào)試則在動調(diào)線實(shí)現(xiàn)，需要進(jìn)行熱滑試驗(yàn)。車輛廠的靜調(diào)線根據(jù)需要可設(shè)置在車間內(nèi)，如靜調(diào)廠房或整備廠房，軌道交通車輛鋼軌在線上鋪設(shè)，還有建設(shè)接觸網(wǎng)受流系統(tǒng)。調(diào)試單軌車輛時(shí)，一般利用假臺車將單軌車推入靜調(diào)線調(diào)試，試驗(yàn)線數(shù)量由所需同時(shí)試驗(yàn)的車輛來定。

1.1動、靜調(diào)線的組成及特點(diǎn)

靜調(diào)線雖然是對車輛輔助回路的電氣進(jìn)行調(diào)試，但調(diào)試使用頻繁，而由廠區(qū)工藝要求決定，僅能同時(shí)完成一兩列車調(diào)試，容量小;而動調(diào)線僅在城市軌道交通車輛出廠前進(jìn)行一兩天的熱滑試驗(yàn)，故使用頻率較小。動調(diào)線根據(jù)車型牽引電機(jī)配置及最大編組情況決定列車調(diào)試容量，容量一般要求很大，所以，動、靜調(diào)試線的建設(shè)特點(diǎn)是需要分開設(shè)置（如表1所示）。

車輛試驗(yàn)線路的軌道可選擇自建鐵路線或租用，有場地、資金條件的車輛廠一般自建軌道進(jìn)行試驗(yàn)，而無條件的則可選擇租用已有線路。架設(shè)數(shù)量匹配的接觸網(wǎng)，接觸導(dǎo)線高度為5300～5400m，引入750～3000V直流電源，完成對出廠車輛的電氣性能的動態(tài)和靜態(tài)測試。接觸網(wǎng)一般選用雙接觸線雙承力索全補(bǔ)償簡單鏈?zhǔn)綉覓欤辛λ鞑捎糜层~絞線，采用DC3000V瓷質(zhì)絕緣子，接觸網(wǎng)線用銀銅線，饋線用硬銅絞線。靜、動調(diào)試線可設(shè)接觸軌，動調(diào)試線可采用鋼鋁復(fù)合軌。

1.2動、靜調(diào)線與牽引變電所

靜調(diào)試和動調(diào)線都需要設(shè)置直流調(diào)試電源，而調(diào)試電源變電所的電源設(shè)計(jì)需滿足在700～3000V直流電壓范圍內(nèi)不同電壓值下調(diào)試車輛的要求。同時(shí)保證動、靜調(diào)試線單獨(dú)調(diào)試時(shí)互不影響。在動、靜調(diào)試線上，需滿足單軌車輛對電源系統(tǒng)的匹配。

2牽引變電所供電系統(tǒng)

調(diào)試線牽引變電所的用電負(fù)荷其實(shí)質(zhì)是城軌車輛試驗(yàn)運(yùn)行所必需的牽引負(fù)荷。調(diào)試線牽引變電所設(shè)計(jì)可采用集中式供電，根據(jù)用電容量和線路，建設(shè)專用主變電所，進(jìn)線的電壓經(jīng)降壓后供給牽引變電所。牽引負(fù)荷電源可取于總變線路高壓柜，由高壓電纜引至牽引所內(nèi)高壓柜。車輛試驗(yàn)時(shí)，電能從牽引變電所經(jīng)饋電線、接觸網(wǎng)輸送給試驗(yàn)車輛，然后經(jīng)鋼軌、回流線回流到牽引變電所（如圖1所示）。

牽引變電所牽引電源供電方式高壓負(fù)荷電源接入牽引所內(nèi)以后，由高壓受電柜饋出至整流變壓器，整流器饋出DC750V和DC1500V的電壓。地鐵車輛試驗(yàn)用一般為直流750V，并采用第三軌750V受流方式;跨座式單軌車輛試驗(yàn)用DC1500v供電，靜調(diào)試時(shí)可不設(shè)接觸軌，而采用架空DC1500V接觸網(wǎng)受流。多數(shù)車輛廠整流設(shè)備采用DC1500V電壓等級，以增強(qiáng)試驗(yàn)可靠性。整流器將電源饋出后，經(jīng)過整流柜后通過電動隔離開關(guān)直接供給車輛試驗(yàn)的牽引電源。

2.1主牽引變電所

主牽引變電所應(yīng)同時(shí)規(guī)劃設(shè)計(jì)直流和交流牽引變電部分。主要設(shè)計(jì)的安裝設(shè)備有交流變壓器（整流變壓作用）、整流器柜、交流開關(guān)柜、饋線柜和回饋制動電流回流吸收裝置。此外，還應(yīng)設(shè)有提供電源、通信和安裝電纜的相關(guān)裝置。系統(tǒng)管理采用設(shè)備管理層、網(wǎng)絡(luò)通信層和其他層分層分布式管理。

2.2直流牽引變電所

直流牽引變電所主要設(shè)置于動調(diào)試驗(yàn)線，由于不同車輛廠根據(jù)場地條件和設(shè)計(jì)參數(shù)選擇建立復(fù)式環(huán)形軌道試驗(yàn)或不同軌距試驗(yàn)線。但不論是哪種形式的軌道線，都只需建一座直流牽引變電所。直流牽引變電所規(guī)劃有整流變壓器，容量為AC2500kVA，DC3000V，可輸出DC1500v供給動調(diào)試驗(yàn)線電網(wǎng)使用，這種結(jié)構(gòu)可用于跨座式單軌車輛動調(diào)試驗(yàn)。另外，很多車輛廠動調(diào)線同時(shí)用于地鐵車輛試驗(yàn)，此類情況，車輛廠都有另外的整流器設(shè)備，如DC750V、AC3500kVA可輸出750V直流電，滿足試驗(yàn)要求。

此外，有些車輛廠試驗(yàn)線電源系統(tǒng)將工業(yè)電網(wǎng)380V三相交流電源經(jīng)過整流、濾波，轉(zhuǎn)換成直流電壓輸出，通過調(diào)壓器調(diào)節(jié)輸出電壓大小，為車輛輔助變流器提供不同的直流輸入電源，能較好地實(shí)現(xiàn)靜調(diào)線的試驗(yàn)，這種方式采用不可控整流的主電路形式，器件少，控制簡單。

2.3交流牽引電源

在靜調(diào)線整備廠房中，由于車輛廠試驗(yàn)存在需要用到交流牽引電源的情況，故有的車輛廠試驗(yàn)線建設(shè)時(shí)裝有接地轉(zhuǎn)換裝置。當(dāng)需要交流電源時(shí)，由靜調(diào)線中的DC750V～DC3000V電源進(jìn)行轉(zhuǎn)換，此時(shí)接地裝置閉合，軌道接地良好，這個(gè)時(shí)候調(diào)試線可用于動車組的試驗(yàn)。而當(dāng)試驗(yàn)城市軌道交通車輛時(shí)，只需直流電源，此時(shí)接地裝置需要斷開，軌道處于對地絕緣狀態(tài)。這種設(shè)置可同時(shí)滿足交直流電源混用，滿足車輛廠適用于不同車輛的試驗(yàn)。

3結(jié)語

本文主要介紹車輛廠建設(shè)城市單軌車輛試驗(yàn)線的調(diào)試電源變電所的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，以及各種車輛運(yùn)行前的綜合試驗(yàn)要求，并根據(jù)現(xiàn)有建成的車輛調(diào)試試驗(yàn)線分析了試驗(yàn)線的試驗(yàn)規(guī)律及建設(shè)要求。在未來發(fā)展趨勢中，DC1500V可能會取代Dc750V供電制式。