城市轨道交通供电系统及电力技术分析

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城市轨道交通供电系统及电力技术分析

作者：宗玉博

来源：《科学导报·科学工程与电力》2019年第11期

【摘 要】城市轨道交通供电系统的稳定性和可靠性是城市轨道交通正常有效运行的重要保障，该文介绍了城市轨道交通供电系统的组成、结构及各技术在地铁中的应用，并对供电系统中的电力技术进行了分析，提出了解决问题的方法。

【关键词】城市轨道交通；供电系统；牵引变电；电力技术

供电系统是城市轨道交通的动力源泉，负责线路电能的供应和传输，关系到整个城市轨道交通运行的质量和效率。随着城市轨道交通网络越来越发达，运营线路越来越长，对城市轨道交通供电系统可靠性提出了更高的要求，因此研究并探讨其供电系统结构及电力技术分析就具有重要的现实意义。

1 城市轨道交通交流牵引供电系统概述

列车在运行时候的动力来自于牵引电机，牵引电机有两种，分别是直流牵引电机和交流牵引电机，列车目前采用交流牵引电机的数量越来越多，主要是交流牵引电机的功率承受能力高于直流牵引电机，直流牵引电机具有换向环等机械结构，而交流牵引电机没有，所以交流牵引电机能够在更高的转速下面工作，因此目前轨道交通列车上的直流牵引电机也越来越快的被交流牵引电机锁取代。

交流牵引供电系统链接方式为单向链接，它具有两台变压器，变压方式为双绕组单向变压，它的外部结构看起来像是一个开口的三角形，电网的两端分别是高低电压，低压的一端接地，高压的一端是电网的接入端，其他的端口与牵引电机的母线连接，供电系统的终端是需要降压的，所以加了降压系统，但是其他地方，比如照明用电需要偏高一点的电压，所以也就采用了增压系统，这样方便其他用电器正常工作。但是交流牵引供电系统长时间需要处于取流的状态，也就导致了牵引供电系统的接触结构的长期摩擦，需要非常耐磨的材料才能满足这种要求。

2 电源系统供电方式

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城市轨道交通供电系统及其关键技术

作者：朱治

来源：《山东工业技术》2018年第06期

摘 要：轨道交通目前在城市交通系统中越来越受欢迎，它主要由列车、列车站、交通线路、控制系统、通信系统和供电系统等部分组成，本文主要讨论这些部分中的供电系统，供电系统主要在列车运行过程中为整个轨道交通系统提供稳定、安全、可靠的电能，供电系统的动力源是牵引电机，牵引电机分为直流牵引电机和交流牵引电机，随着科技的发展，轨道交通系统的列车数越来越多，交流牵引电机逐渐走进了人们的生活取代了直流牵引电机，交流牵引电机的性能主要是功率密度高、经济实惠、结构简单运行可靠、防空转性能好。本文分析的是交流牵引供电系统的关键技术。

关键词：城市轨道交通；交流牵引；供电系统

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2018.06.137

1 城市轨道交通交流牵引供电系统概述

列车在运行时候的动力来自于牵引电机，牵引电机有两种，分别是直流牵引电机和交流牵引电机，列车目前采用交流牵引电机的数量越来越多，主要是交流牵引电机的功率承受能力高于直流牵引电机，直流牵引电机具有换向环等机械结构，而交流牵引电机没有，所以交流牵引电机能够在更高的转速下面工作，因此目前轨道交通列车上的直流牵引电机也越来越快的被交流牵引电机锁取代。

交流牵引供电系统链接方式为单向链接，它具有两台变压器，变压方式为双绕组单向变压，它的外部结构看起来像是一个开口的三角形，电网的两端分别是高低电压，低压的一端接地，高压的一端是电网的接入端，其他的端口与牵引电机的母线连接，供电系统的终端是需要降压的，所以加了降压系统，但是其他地方，比如照明用电需要偏高一点的电压，所以也就采用了增压系统，这样方便其他用电器正常工作。但是交流牵引供电系统长时间需要处于取流的状态，也就导致了牵引供电系统的接触结构的长期摩擦，需要非常耐磨的材料才能满足这种要求。

轨道交通供电系统电力谐波的分析与研究

本文针对某市地铁的特殊情况，对列车在初期、近期、远期和各种负载工况下牵引运行的情况进行分析，分别建立仿真模型，通过与M文件的交互求得交直流潮流，进而确定谐波源模型并建立谐波等值电路，最后利用谐波潮流分析程序进行计算。该方法能够估算某市地铁1号线列车在牵引运行时的谐波分布情况，预测谐波对城市电力系统的影响程度，进而对地铁供电系统谐波治理提供理论依据。

标签：轨道交通；电力谐波；治理

一、某市地铁交直流潮流计算

地铁供电系统是一个交直流混合系统，交直流两侧的电气量是相互联系的。本文以交替迭代法为基础，根据所建立的地铁牵引负荷模型，对某市地铁列车在不同运行时段和不同负载工况下的牵引运行情况分别进行潮流计算。在计算过程中，采用了如下假设：

（1）地铁供电系统由一个牵引变电所带一条长母线，向所有运行的列车供电，且认为所有线路均为导线；（2）供电系统的所有列车型号和设备参数完全相同，且在相同时刻均处在相同的运行状态；（3）所有列车均可以等效为有相同数额的有功和相同数额无功的阻感负载；（4）设列车在高峰时段运行时，负载工况为AW3；在正常时段时，负载工况为AW2；在低谷时段时，负载工况为AW1；（5）牵引变电所中所有整流机组交流侧的输入功率等于直流侧输出功率。

1、直流侧潮流计算。城轨供电系统通过高压电网将110kV交流电引入主变电所，然后通过牵引变电所中的24脉波整流机组变为直流供给电动车组。因此整流机组成为连接交直流系统的纽带。在直流侧潮流计算过程中，将整流机组等效电压源，输出电压和电流。等值电压源内阻可以根据整流机组的外特性曲线求得。这时，整流机组和地铁列车组成的系统可以等效为由带内阻的等值电压源和多个有恒定负载功率的阻感负载并联组成的电路。本文在此基础上，利用MATLAB软件编写程序，对等值网络进行直流潮流计算。

2、交流侧潮流计算。本文利用Simulink工具箱搭建某市地铁供电系统交流侧的仿真模型，如下图所示。城市配电网作为交流电源，用电压源模型表示；牵引变电所作为PQ节点，用PQ动态负荷来表示；主变电所用三相双绕组变压器模型表示。根据仿真模型，利用Powergui模块来进行交流系统的潮流计算。在计算交流潮流时，需要牵引变电所消耗的功率，这就必须从直流侧潮流计算结果中获取。地铁交流系统的仿真模型和直流侧的潮流程序之间数据的传输可以采用From、To Workspace和Constant三个模块来实现。通过交流仿真程序和直流侧潮流程序之间的数据传输，完成整个地铁供电系统的交直流潮流计算。

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城市轨道交通供电系统的设计及应用分析

作者：唐燕妹 周晨晖

来源：《名城绘》2018年第02期

摘要：城市交通在发展的过程中，轨道交通为主要的交通工程之一。后期实际运行的过程中，对于电力的需求较大。其通常采用独立供电系统设计的方式进行运行，对于供电系统运行的稳定性要求较高。在此情况下，关于城市轨道交通供电系统的设计和应用也引起较多人群的关注。本文简要分析当前城市轨道交通供电系统的设计及应用，以盼能为我国城市轨道交通供电系统的发展提供参考。

关键词：城市轨道交通；供电系统；设计应用

1、城市轨道交通供电设计

1.1城市轨道交通的发展

随着我国城市化进程的不断加快，为了对城市居民提供更加便利的交通，在城市的发展过程中需要积极地开展城市轨道交通建设。我国城市轨道交通建设正处于最繁荣的发展时期，当前约30多个城市正在规划或已经实现了轨道交通建设。截至2016年7月，我国已经实现开通运营的城市轨道交通路线总计3288km。预计2020年，全国50多个大中型城市将都具备自己的轨道交通，总里程超过7000km。

1.2城市轨道交通供电系统介绍

在城市轨道交通中，供电系统是重要的基础，因此在建设时必须给予充分的重视。我国经济和交通的繁荣发展，使得我国的供电系统设计方案和施工技术都获得了快速发展，供电系统理论、设计方案等都更加合理，对轨道交通设计也产生了积极的促进作用。但是当前很多的方法只适合轨道交通供电系统的初步规划和方案设计。在探索城市轨道交通工程建设的前期准备和深入设计中，结合轨道交通供电系统进行分析，深入了解和归纳供电系统设计方法，力求设计方法更合理，可以很好地帮助完成当前轨道交通供电系统设计的前期准备和设计工作。

2、城市轨道交通供电系统的设计原则及应用

在设计城市轨道交通供电系统的过程中，为了确保设计系统的有效性，保障设计系统的安全可靠性，在实际设计的过程中需遵循相关方面的原则，其中包括：前期设计、确保供电负荷稳定、确定电能供应形式、牵引变压器容量确定、中压网络设计、电力监控系统、动力照明系统。下文就对相关内容进行简要的分析介绍。 龙源期刊网