（1沈阳飞驰电气设备安装有限公司辽宁省沈阳市110000
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摘要：随着科技的进步，车流量的迅速增加，城市轨道交通牵引供电系统的抗压能力要求也在加大。文章介绍了城市轨道交通牵引供电系统的理论基础，其中较为常见的供电方式是直流式和交流式。文章主要针对交流牵引供电系统进行展开讨论，介绍了系统的构成和其中的关键技术。
关键词：城市轨道交通；供电系统；关键技术
1城市轨道交通牵引供电系统组成和分析
城市轨道交通直流供电系统有主变电所、牵引变电所、降压变电所、馈电线、接触网、走行轨、回流线、杂散电流防护系统等部分组成。其中，主变电所把城市110kV电源引入的三相高压交流电降压配送给轨道交通沿线的牵引变电所和降压变电所。牵引变电所是将交流电经降压整流后变成750V/1500V直流电，直流馈电线是将牵引变电所的直流电输送到接触网/接触轨上，接触网/接触轨是沿电动列车行驶轨迹路线架设线路，电动列车通过受电器与接触网/轨的直接接触获得电能，走行轨是作为牵引供电回路的一部分和回流线一起将轨道回流引向牵引变电所。
优点：（1）机车直接接受直流电源，减少整流设备，可简化机车设备。（2）供电连贯，易实现双边供电。
缺点：（1）供电电压低，一般采用直流750v和1500v两种电压等级。一般大运量的系统采用DC1500v和架空接触网馈电，中运量的系统采用DC750v和接触轨馈电方式。（2）线路损耗大，供电距离短，增加了建设成本。（3）存在杂散电流的隐患，它可以与轨道周围的埋地金属管道、通讯电缆外皮以及车站和区间隧道主题结构中的钢筋发生电化学腐蚀，这种电化学腐蚀不仅能缩短金属管、线的使用寿命而且还会降低地铁钢筋混凝土主题结构的强度和耐久性，甚至酿成灾难性事故，减小杂散电流的措施主要增加轨道与大地间的绝缘、降低走行轨电阻、缩短变电所间的距离、金属管道远离线路、设备绝缘安装等，但无论采用何种方法不经增加了建设成本提高了施工难度而且也不能从根本上消除杂散电流。（4）再生制动方式复杂，回馈电能质量差。
城市轨道交流供电系统也是由主变电所、牵引变电所、降压变电所、馈电线、接触网/轨、走行轨、回流线等组成。根据牵引供电电流制，目前的交流供电模式主要有低频单相交流制、三相交流制、工频单相交流制，其中低频单相交流制有整流简单，电抗小的优点，但其变频复杂；三相交流制主要优点有三相对称，不影响电力系统稳定性，牵引变电所和电力机车结构相对简化，三相异步电动机运行可靠、维护方便；机车功率大、速度高、功率因数高，能将无功功率、通讯干扰减到最小，但其机车供电线路复杂不适应城市轨道交通站点间距短，周围环境狭窄，绝缘安全距离小的特点，同时它不容易实现城市轨道交通双边供电要求，下面我们重点讨论工频单相交流制供电系统。
工频单相交流制是目前电气化铁道发展中的一项先进供电制，采用工频单相交流电向电力机车供电，它的主要优点有：（1）供电系统结构简单。牵引变电所从电力系统获得电能，经过电压变换后直接供给牵引网，减少了整流机组；（2）供电电压增高，既可保证大功率机车的供电，提高机车牵引定数和运行速度，又可使变电所之间的距离延长，导线面积减小，建设投资和运营费用显著降低；（3）交流电力机车的粘着性和牵引性能良好，牵引电动机可在全并联状态下运行，防止轮对空转的恶性发展，从而提高了运用粘着系数；（4）和直流制比，减小了杂散电流对地下金属的腐蚀作用，一般可不设专门的杂散电流防护装置。
工频单相交流牵引制的主要缺点一方面是为减小负序影响需采用分相供电的方式，会出现机车供电断点，另一方面是对邻近通信线路的干扰。对于第一点可采用这需采用自动过分相措施或增加负序补偿装置，另一个干扰问题已随着通信的光缆化也不成问题了。
2交流牵引供电系统及关键技术分析
2.1牵引变电站位置确定
牵引变电站位置的确定比较麻烦，不可能在每一个列车站都设置牵引变电站，变电站位置的设置需要考虑多方面的因素，比如牵引系统的网络结构，牵引系统的各部分的电压等级等，我么需要对牵引供电网络的电网的电压损失等因素进行详细计算才能得到一些网络能耗等诸多影响结果。
2.2牵引变电站电气主接线
确定牵引变电站的位置之后我们需要采用一根母线分两段运行的方式，通过从变电站引出一根母线，之后分成两根输出，电压都是27.5kV，一个变电站有两个整流器组，他们分别在母线引出的两根子线上面工作，这种结构的好处在于当一个整流器不能正常运行的时候另一个整流器还能正常工作，不会影响整个供电系统的运行，满足供电要求，而且直流馈线也被采用到了系统当中，这样可以采用单区段接触网双向供电，这样可以在两个整流器都不能正常运行的时候可以采用接触网单边供电。
2.3牵引变电站继电保护配置
轨道交通牵引供电系统存在着很多保护方式，这样可以对整流器的正常工作进行保护。第一是电流速断保护，它可以保护母线和馈线之间的故障；第二是反时限过电流保护，这种保护方式是保护电路，当电路出现短路情况的时候，短路电流越大，保护装置的启动时间越快；第三是牵引变压器丁时限过电流保护，它是第二种保护方式的备用保护措施，他的保护装置启动时间要更快更短；第四种是温度保护，这种保护方式主要是保护变压器，当变压器的工作温度高于允许工作的温度范围的时候保护装置启动并报警；第五种是二极管保护，当电路中二极管发生短路的时候启动保护装置。
2.4交流牵引供电系统
前面已经提到，目前轨道交通的数量越来越多，大型城市也都建立了四通发达的轨道交通网络，这些轨道交通网络的供电系统主要是交流牵引供电系统，逐渐取代了直流牵引供电系统，交流牵引供电系统的主要优势在于它的功率密度高、经济实惠、结构简单运行可靠、防空转性能好，但是也有自己的缺点，在小型电网中容易产生分相，而且还会产生电磁干扰。
2.5关键技术分析
（1）电缆牵引网。交流电对接触网供电采用的是并联供电，一条母线分成两条子线进行供电，这种供电线路能够保证彼此成为备用线路，这样的交流供电方式比原来的直流供电方式要好，供电的可靠性大大增加，减少了电能的损失。
（2）牵引网分段供电与保护。牵引网的供电方式采用的是分段供电，主要是针对长距离输电情况的，原来的供电方式主要是上下行并行输电，但是长距离输电过程中投入的成本会比较高，所以在远距离输电中我们采用的是分段供电，这种供电方式还可以让整个轨道交通系统的工期段进行，分段完工，此外，分段供电还可以对每一段的供电系统进行分段保护。
（3）主变电所供电方案。主变电站的供电方案需要针对不同的情况采取不同的方案，满足不同的设备需求。
3结语
综上所述，随着经济的发展，各个城市之间人们的出行不断增多，导致交通压力也在不断的增加，在每一条交通线路中都不能缺少供电系统。文章从交流牵引供电系统中对整个系统的电缆牵引网、分段供电保护装置、供电方案设计等方面进行研究，得出了交流牵引供电系统的优势相对较大，适合我国的交通供电线路的发展。
参考文献：
[1]王宏宇.城市轨道交通交流牵引供电系统及其关键技术[J].山东工业技术,2017(01)
[2]王凡.城市轨道交通交流牵引供电系统及其关键技术[J].工程技术研究,2017(05)