王穎

摘 要：城市軌道交通供電系統(tǒng)是為運營提供能源的系統(tǒng)，而直流牽引供電系統(tǒng)為電動列車提供牽引用電，也是供電系統(tǒng)的核心組成部分，本文分析了各種供電方式優(yōu)缺點，并從電力調度的角度，運用調度方式的靈活性，保障城市軌道交通安全可靠運營。

關鍵詞：直流牽引供電系統(tǒng) 電力調度 供電方式

1、直流牽引供電系統(tǒng)構成

主要由①牽引降壓混合變電所②正饋電線、③接觸網（第三軌）、④電動列車、⑤走行鋼軌、⑥回流線路、⑦電分段組成。

圖1-直流牽引供電系統(tǒng)構成圖

1.1牽引降壓混合變電所

引自主變電所來的中壓電壓經過變壓器、整流器（即整流機組）變?yōu)镈C1500V，再經DC1500V開關柜、正饋電線向接觸網供電。

1.2 正饋電線

牽引混合降壓變電所和接觸網（第三軌）之間的電纜，正饋電線將電能傳輸至接觸網（第三軌）。

1.3接觸網（第三軌）

正線一般采用架構剛性接觸網，剛性接觸網是向電動客車供給電能的導電體，在地鐵末端一般采用架空柔性接觸網。

1.4走行鋼軌

列車在運行時，走行軌作為牽引電流回流至牽引降壓混合變電所的電路，正線走行鋼軌作為回流軌，均流線設置在上、下行鋼軌之間，目的是為了減小鋼軌電阻和線路損耗，更好的降低了鋼軌點位，更好的保障設備和人員的安全。

1.5回流線

連接鋼軌和牽引混合降壓所的線路，目的是將牽引電流返回變電所，形成供電通路。

1.6電分段

電分段是接觸網的電氣隔離，通過電分段把接觸網分成不同的供電分區(qū)，作用便于檢修和縮小事故范圍，也為各種供電方式提供條件。

2、直流牽引供電系統(tǒng)的運行方式

（1）雙牽引整流機組雙邊供電

直流牽引供電系統(tǒng)正常運行時，各牽引變電所的兩套牽引整流機組均應投入使用，直流饋線斷路器、隔離開關閉合，縱向越區(qū)隔離開關打開，相鄰兩牽引降壓混合所形成雙邊供電。以圖1為例，1#、2#、3#為相鄰的三個牽引降壓混合所，2#、3#牽引降壓混合所各引入一路電源送入接觸網，形成雙邊供電。

但在在地鐵線路的末端，列車在線路末端運行時只能從臨近變電所所取電，稱為單邊供電。

（2）單牽引整流機組雙邊供電

當牽引降壓混合變電所一套整流機組故障退出時，當負荷不大的時，另外一組整流機組可以短時單機組連續(xù)運行的能力。

（3）雙牽引整流機組單邊供電運行方式

當故障情況下，當某一牽引混合變電所的一條直流饋線回路故障時，列車只從所在供電分區(qū)上的相鄰另一牽引變電所取得電能，以圖1為例，2#牽引降壓混合所2131故障，2#、3#之間的供電分區(qū)只能從由3#牽引降壓混合所一邊供電..

（4）直流母排越區(qū)供電的供電方式

以圖1為例，當2#所因故障退出運行時，此時2#所直流進線斷開，饋線隔離開關、斷路器合閘，通過2#所的DC1500V母排形成越區(qū)供電。

（5）縱向越區(qū)隔離開關越區(qū)供電的供電方式

以圖1為例，當2#所因故障退出運行，通過2#所縱向越區(qū)隔離開關形成雙邊供電，，通過2#所合閘2113縱向越區(qū)隔離開關形成越區(qū)供電，1#、3#兩個牽引降壓混合所向2#所在供電分區(qū)供電。

3、各種運行方式的優(yōu)缺點對比

（1）雙牽引整流機組雙邊供電

相鄰牽引降壓各經一路饋線向同一供電分區(qū)饋電，是直流牽引供電系統(tǒng)正常運行方式，該供電方式下牽引網電壓質量好，繼電保護最靈敏且損耗最低，對迷流防護有利，因此雙邊供電方式是最優(yōu)的運行方式。

（2）單牽引整流機組運行方式

一套整流機組運行時，整流方式由雙機組變成了單機組，導致牽引網電壓質量低，諧波含量也增加，降低了供電范圍，單臺牽引整流機組具有150%過負荷，連續(xù)運行2小時的供電能力，此時電力調度應嚴格監(jiān)視該整流機組的過負荷情況，另一套整流機組出現異常時，應立即將該整流機組也退出運行，并且根據情況改變供電運行方式。長遠不考慮單機組運行，國內地鐵一般不采用此供電方式。

（3）雙牽引整流機組單邊供電的運行方式

電力調度操作單邊供電的時非常簡單，但當供電距離較長時候，因接觸網和鋼軌本身有一定電阻值，牽引網電壓質量也會較差，消耗在線路上的電能將增大。另外，在供電末端發(fā)生短路時，由于接觸網、鋼軌電阻的存在，一旦發(fā)生短路故障，可能達不到開關柜動作值，從而不能切斷短路電路，擴大故障事故范圍。因此，在設計上線路末端單邊供電區(qū)域都離牽引變電所較近，因此單邊供電作為一種故障情況下的臨時供電方式，不能作為直流牽引供電系統(tǒng)經常運行的方式。

（4）通過直流母排越區(qū)供電的供電方式

此方式電力調度操作簡單，利用故障變電所的直流母線將上下行的接觸網并聯起來，提高了牽引網電壓質量，缺點是直流母排構成大雙邊供電的兩個牽引變電所對應的直流饋線開關之間沒有聯跳功能，如2#所故障退出，此時采用直流母排越區(qū)供電，1#所213開關檢測到故障時，能聯跳2#所211開關，不能聯跳3#所211開關，因此用此方法必須明確故障變電所的直流正母排、饋線開關、隔離開關、饋線回路沒有故障，一旦相關設備或者回路故障，使用此方法就會造成擴大事故的范圍，在地鐵運營期間運用這種供電方式的情況非常少。

（5）通過縱向越區(qū)隔離開關越區(qū)供電的供電模式

此方式電力調度操作簡單，利用在于運行期間一旦越區(qū)供電范圍內的接觸網發(fā)生故障，向該區(qū)供電的兩個饋線開關之間可以互發(fā)聯跳信號，及時切斷故障線路，缺點是縱向越區(qū)隔離開關不能帶負荷操作，必須先對線路進行停電，對線路正常運營會有短時間的影響。

綜上所述，正常運行時，直流牽引供電系統(tǒng)正常情況下應采用雙牽引整流機組雙邊供電，此供電方式牽引網電壓質量好切能耗低，當發(fā)生故障時，電力調度根據現場情況改變正常的運行方式。

4、結論

本文描述了城市軌道交牽引供電系統(tǒng)的構成，對直流牽引供電系統(tǒng)正常和故障情況下各種運行方式進行了描述和分析，直流牽引供電系統(tǒng)故障情況下的運行方式有諸多不可靠性，所以故障情況下的運行方式不能長期運行，一旦出現供電系統(tǒng)故障，電力調度按照"先通后復"的原則處理，根據實際情況靈活運用各種供電方式，保障軌道交通的持續(xù)供電，并應盡快組織人員進行故障處理，盡快恢復正常的供電方式，保障供電系統(tǒng)設備和行車的安全性和穩(wěn)定性。在實際運營過程中，會遇突發(fā)性故障，采用什么供電方式需要電力調度結合實際情況和經驗進行分析判斷，尤其是考驗地鐵電力調度應急處置能力，因此地鐵電力調度的調度水平顯得尤為關鍵。

參考文獻

[1]于松偉，楊興山，韓連祥.城市軌道交通供電系統(tǒng)設計原理與應用.西南交通大學出版社.2008。

[2]李學武，城市軌道交通供變電技術.西南交通大學出版社.2013。endprint