城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

牛智英

摘 要：改革開放至今，我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，人們生活水平不斷提高，交通運(yùn)輸行業(yè)在經(jīng)濟(jì)水平發(fā)展和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的影響下，迎來(lái)發(fā)展的黃金時(shí)期。一個(gè)城市的軌道交通能否可以正常、順利地運(yùn)行，關(guān)鍵在于城市軌道交通的供電系統(tǒng)是否具備穩(wěn)定性以及可靠性，對(duì)城市軌道交通供電系統(tǒng)的一些組成及各項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于地鐵中作出詳細(xì)的介紹，并且有效分析供電系統(tǒng)中的電力技術(shù)。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通;供電系統(tǒng);技術(shù)

引言

隨著經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展，交通運(yùn)輸領(lǐng)域也表現(xiàn)出快速發(fā)展趨勢(shì)，很多一二線城市紛紛建設(shè)輕軌、地鐵等，其中，城軌供電問(wèn)題成為一個(gè)難題。一個(gè)城市的交通是否可以正常地運(yùn)行，關(guān)鍵在于其供電系統(tǒng)，因?yàn)檫@一系統(tǒng)保證了電能的供應(yīng)以及傳輸功能的實(shí)現(xiàn)，因此整個(gè)軌道交通運(yùn)行的質(zhì)量以及效率才可以得到保障。隨著城市的不斷發(fā)展，軌道交通網(wǎng)絡(luò)也逐漸地發(fā)達(dá)，并且運(yùn)行的線路也在不斷地增加，這對(duì)供電系統(tǒng)的可靠性提出了更高的要求。

1 城市軌道交通交流牽引供電的特點(diǎn)

10kV配電網(wǎng)環(huán)網(wǎng)供電共組主要是利用電壓-延時(shí)方式10kV配電網(wǎng)環(huán)網(wǎng)供電共組主要是利用電壓-延時(shí)方式，在分段點(diǎn)的相應(yīng)位置設(shè)置斷路器， 在日常工作中斷路器處于關(guān)閉狀態(tài)，在停電狀態(tài)或者在故障狀態(tài)中，將會(huì)全部打開斷路器。在首次重合閘過(guò)程中，需要利用控制器合理設(shè)計(jì)延時(shí)裝置，再逐個(gè)完成重合工作，當(dāng)某個(gè)斷路器發(fā)生跳閘，故障發(fā)生點(diǎn)兩側(cè)的斷路器將會(huì)立即感應(yīng)故障電壓，從而實(shí)施閉鎖工作，再次合閘之后，可以有效恢復(fù)供電的正常性，通過(guò)閉鎖可以有效隔離故障區(qū)段。如果斷路器處于聯(lián)絡(luò)點(diǎn)，在供電工作中，斷路器可以同時(shí)感應(yīng)兩側(cè)的電壓。如果一側(cè)電壓呈現(xiàn)失壓狀態(tài)，那么斷路器確定故障之后將會(huì)開展延時(shí)工作，根據(jù)故障側(cè)相應(yīng)線路的鎖閉時(shí)間，確定延時(shí)時(shí)間的整定值。完成延時(shí)時(shí)間之后，可以投入聯(lián)絡(luò)斷路器，利用后備電源保持故障所在線路的正常區(qū)間，可以正常恢復(fù)供電工作[1]。

2 軌道交通中的供電系統(tǒng)特性

在軌道交通工程中，供電系統(tǒng)是重要的一部分，應(yīng)對(duì)其性能進(jìn)行日常安全檢測(cè)。通常情況下，常用的巡檢方式以人工為主，這種巡檢方式易受技術(shù)人員的素質(zhì)、技術(shù)水平、環(huán)境條件等主、客觀因素的影響，易產(chǎn)生誤差，且隱秘部位巡檢人員檢查不到位，無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警。未來(lái)軌道交通工程中供電系統(tǒng)的巡檢應(yīng)更趨向自動(dòng)化、智能化。

2.1 智能牽引變電所設(shè)計(jì)原則

（1）對(duì)智能牽引變電所而言，接口定義、通信協(xié)議、數(shù)據(jù)傳輸和硬件、軟件平臺(tái)等方面的配置以國(guó)際、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)定為基礎(chǔ)，在兼容不同廠家生產(chǎn)設(shè)備的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)間的信息共享和互聯(lián)互通[2]。

（2）智能牽引變電所的硬件架構(gòu)與系統(tǒng)功能設(shè)有足夠的余量，可按照實(shí)際需求進(jìn)行容量擴(kuò)充、功能擴(kuò)展。（3）對(duì)于在變電所中使用的軟、硬件設(shè)備和相關(guān)產(chǎn)品性能，應(yīng)滿足安全和可靠性要求。（4）對(duì)于直流雜散電流的治理可以通過(guò)在雜散電流流出位置埋設(shè)犧牲陽(yáng)極，使得雜散電流可以通過(guò)犧牲陽(yáng)極排出管道，避免管體的腐蝕，同時(shí)在無(wú)雜散電流干擾時(shí)可為區(qū)域內(nèi)管段提供必要的保護(hù)。（5）保護(hù)測(cè)控裝置應(yīng)滿足繼電保護(hù)選擇性、速動(dòng)性、靈敏性、可靠性的基本要求[2]。（6）傳感器應(yīng)對(duì)電磁干擾和環(huán)境具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，設(shè)備對(duì)外置或內(nèi)置無(wú)絕對(duì)要求時(shí)，盡可能使用外置，若必須使用內(nèi)置式時(shí)，內(nèi)置傳感器宜采用無(wú)源型，使用壽命應(yīng)不低于設(shè)備本體使用壽命。在使用外置傳感器時(shí)，外置傳感器的安裝應(yīng)滿足美觀、易維護(hù)以及不降低高壓設(shè)備外絕緣水平等要求[3]。

3 城市軌道交通牽引供電的電力技術(shù)

電力技術(shù)支撐著城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)穩(wěn)定的運(yùn)行，所以合理應(yīng)用電力技術(shù)，發(fā)揮電力技術(shù)優(yōu)勢(shì)，才能保障整個(gè)牽引供電網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運(yùn)行， 促進(jìn)工作效率不斷提高。接觸網(wǎng)是優(yōu)化改善供電網(wǎng)絡(luò)的重要途徑。在接觸網(wǎng)的應(yīng)用和布置中，通常會(huì)應(yīng)用到以下三種電力技術(shù)。

3.1 柔性接觸網(wǎng)

柔性接觸網(wǎng)是城市軌道交通供電系統(tǒng)布置中最常見(jiàn)的方式之一，布置方式有鏈形懸掛和簡(jiǎn)單懸掛等。其中簡(jiǎn)單懸掛方式具有較強(qiáng)的便捷性，因?yàn)樵谔幚磉^(guò)程中無(wú)需布置承力線，只需布置導(dǎo)線即可，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，支柱高度低，通常適用于輕軌和無(wú)軌電車供電系統(tǒng)建設(shè)中。雖然簡(jiǎn)單懸掛方式具有上述優(yōu)勢(shì)，但也有明顯的缺陷，它的跨度非常小，存在懸掛硬點(diǎn)，容易終導(dǎo)致上下振蕩問(wèn)題產(chǎn)生。鏈形懸掛利用懸索完成連接，確保承力線與導(dǎo)線之間有效銜接，跨度大，速度高，規(guī)避簡(jiǎn)單懸掛的缺陷與不足，該方式不僅適用于電氣化鐵路，而且還比較適用于城市內(nèi)速度快的地鐵系統(tǒng)運(yùn)行中，維護(hù)整體牽引供電系統(tǒng)的供電功能[4]。

3.2 剛性接觸網(wǎng)

對(duì)剛性接觸網(wǎng)的應(yīng)用在我國(guó)城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)運(yùn)行中的成效更加顯著。剛性接觸網(wǎng)通過(guò)對(duì)硬質(zhì)金屬條的應(yīng)用，取代傳統(tǒng)導(dǎo)線，確保懸掛效果。綜合實(shí)踐應(yīng)用表明，對(duì)剛性接觸網(wǎng)的應(yīng)用，優(yōu)勢(shì)明顯，增加接觸面積，消除傳統(tǒng)城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)存在的問(wèn)題。我國(guó)大多數(shù)城市內(nèi)部軌道交通系統(tǒng)多為從下到上，這種轉(zhuǎn)換對(duì)剛性接觸網(wǎng)的應(yīng)用，使得其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)更加明顯，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接，無(wú)需更換操作。剛性接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)設(shè)置一般采用集電弓方式進(jìn)行布置，傳統(tǒng)接觸網(wǎng)應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)脫落的問(wèn)題被全面規(guī)避，接觸網(wǎng)的布置與應(yīng)用更加穩(wěn)定、可靠，通常比較適用于速度快的城市軌道交通系統(tǒng)。

4 軌道交通再生能耗技術(shù)

軌道交通建設(shè)初期，多數(shù)都采用在車輛上安裝大容量吸收電阻的方法吸收再生制動(dòng)能量，但這會(huì)導(dǎo)致站內(nèi)及洞內(nèi)溫度升高，車載設(shè)備總體布置困難等問(wèn)題。目前地鐵交通行業(yè)為了解決上述問(wèn)題，新建線路采用了在地面牽引變電所內(nèi)設(shè)置再生制動(dòng)能量吸收設(shè)備。

電阻型再生能耗制動(dòng)系統(tǒng)裝置通過(guò)微機(jī)控制系統(tǒng)將自動(dòng)測(cè)定線網(wǎng)空載電壓值和吸收電壓值，根據(jù)各個(gè)傳感器檢測(cè)信號(hào)綜合判斷線網(wǎng)上是否有列車處于再生電制動(dòng)狀態(tài)。一旦確認(rèn)列車處于再生制動(dòng)狀態(tài)并需要吸收能量時(shí)，利用IGBT控制主回路的通斷，消耗、吸收由于車輛制動(dòng)引發(fā)網(wǎng)壓升高的部分能量，并將這部分能量或通過(guò)電阻消耗變?yōu)闊崮堋?/p>

電阻型再生制動(dòng)裝置由于原理結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)便、系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。牽引變電站再生制動(dòng)能耗裝置是城市軌道交通供電控制系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)抑制地鐵洞內(nèi)溫升、減少車載設(shè)備、減小車輛維修量帶來(lái)了較大的便利。地鐵、輕軌車輛制動(dòng)采用車載能耗電阻制動(dòng)模式， 對(duì)于車流密度不大的線路，再生制動(dòng)功能得不到充分發(fā)揮，造成制動(dòng)投入頻繁，使得洞內(nèi)或沿線閘瓦灰較多，嚴(yán)重污染環(huán)境，造成地鐵隧道內(nèi)溫度不斷升高。

5 結(jié)束語(yǔ)

城市軌道交通建設(shè)范圍擴(kuò)大、建設(shè)水平提高，加強(qiáng)城市之間的連通性，實(shí)現(xiàn)以大城市帶動(dòng)小城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展，在軌道交通工程牽引供電系統(tǒng)中，通過(guò)應(yīng)用智能牽引變電所提高供電可靠性，為電力機(jī)車提供可靠的動(dòng)力來(lái)源。本文從功能特征、供電設(shè)備數(shù)據(jù)交互等方面分析智能牽引變電所的優(yōu)勢(shì)，提出基于智能變電所構(gòu)建智能廣域保護(hù)測(cè)控系統(tǒng)，以案例中的應(yīng)用效果佐證論文的觀點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

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