摘要：近年来，我国城市轨道交通建设取得了可喜的成就，极大方便了广大群众的出行。城市轨道交通作为一种快捷舒适的出行方式，更有着安全可靠无污染的特点，在国家倡导节能减排的今天，在现代化城市生活中地位越来越重要。城市轨道交通主要依靠供电系统运行，现阶段城市轨道交通多数依靠交流牵引供电系统，本文主要从该系统出发，研究该系统的组成部分和关键性技术，分析该系统的优势，促进我国城市轨道交通良好发展。

关键词：城市轨道交通;交流牵引供电系统;关键技术

一、城市轨道交通牵引供电系统

（一）直流牵引供电系统

直流供电系统在我国应用范围广泛，我国大多数变电站、牵引系统、接触系统所采用的均是1.5千伏的直流供电系统。轨道交通牵引供电网络采用双边供电，因为当供电线路出现故障时，可以立即更换线路，保证交通牵引供电的要求。此外，在建设直流牵引供电网络时，还可以采用杂散电流保护的方法，使电能均匀地分布到各个供电网络，并传输到更远的距离。

（二）交流牵引供电系统

该系统是建立在35千伏接触系统中实现的，属于单相交流供电模式，主要包括主变电所、单向组合式同相补偿装置（MTT 和 NCD）、供电电缆和回流电缆（与接触网平行或敷设在电缆沟中），以及单项牵引变压器 TT（间隔一定距离，不同绕组与不同设备并接）等。

二、牵引供电系统的技术发展

（一）牵引变压器

牵引变压器是将三相电力系统中的电能传输到两个各自带有负载的单相牵引线路，而后这两个单相牵引线路分别给上下行机车供电。正常情况下，两个单相负载是相同的，但是在实际运营过程中，受到客观环境的影响，容易产生负序电流，影响全线供电质量。随着铁路交通量的增加和列车速度的加快，牵引变压器的容量也将不断增加。因此，对牵引变压器的研究本质上是为了有效地抑制负序电流，提高牵引变压器的容量。

由于一些历史原因，我国在牵引变压器的使用时间上并不长，最早可追溯到建国初期，当时我国财政还十分困难，而且还未实现全面工业化，所以铁路总里程很少，铁路机车运行速度慢，运量少，所以当时牵引变压器只需要很少的容量就可以满足日常运营需求。但是随着后来我国全面进行工业化建设，经济总量逐年提高，容量小的牵引变压器已经不能满足我国经济发展的需求，为了提高运量，提升运行速度，大容量的牵引变压器收到相关研究人员的重视。

目前我国轨道交通系统大量采用的牵引变压器是三相YN，d11接线牵引变压器，这种类型的变压器技术成熟，而且还可以为变电所提供稳定的三相电源。但是该类型变压器仍然存在大量的负序电流，影响电能质量。因此，部分专家研究出了Scott 接线牵引变压器，不但拥有三相YN，d11接线牵引变压器的全部优点，还可以有效抑制负序电流。但是Scott变压器结构复杂，体积庞大，建造和维修都比较困难，目前仅有小范围使用。

随着我国科技水平的提升，在无数科研工作者的努力下，我国研制出了一款新型的具有良好的负序电流抑制效果的V型接线牵引变压器，而且结构简单，体积合适，建造和维护成本较低，因此在我国的现代电气化轨道交通建设中被广泛应用。

（二）牵引供电方式

我国铁路系统早期受技术条件的影响，采用的是直接供电的方式，因为结构简单，技术要求低，建设和维护成本都很低，非常适合当时我国的国情。随着经济的发展，这种方式的弊端也逐渐显露，在一些经济发达地区，直接供电方式会对通信线路产生极大的不良影响，为减轻这种影响，研究出一种种吸流变压器-回流线供电方式，简称BT供电方式。BT供电方式是采用回流线将电流回收到变电站，减少了对周围通信线路的干扰。但是这种方式容易产生火花间隙，造成安全事故，同时使得牵引网供电距离变短，增加成本。

相关人员综合两种供电方式的优势，并结合我国实际情况，经过多年不懈努力，终于研究出两种可靠的供电方式：带回流线的直供方式和自耦变压器供电方式。这两种方式提高了供电网络的供电能力，最重要的是减少了对周围通信线路的影响。其中自耦变压器供电具有极强的供电能力，能增加供电距离，牵引供电电网能量损耗很小，在我国铁路建设中被广泛应用。

三、牵引供电系统

（一）牵引变电站位置确定

考虑到实际情况，变电站不可能在每一个车站都设置一个。确定变电站位置需要考虑到牵引网络、电压等级、电压在通过供电网络时的损失情况以及实际供电质量等因素进行仔细的核算，确保线路能耗降到最低。

（二）牵引变电站电气主接线

在确定好变电站的位置之后，随后要进行主接线的设计，通常的设计方法是进两条27.5千伏交流电源，分别连接27.5千伏一/二段母线。每一个混合变电站需要建设两套整流器组，将同一27.5千伏母线上并联运行，采用这种设计方法的好处是可以有效保证电能的均匀输出，减少对通信线路的干扰，而且在发生类似一套机组出现问题时，另一套系统可以继续工作，正常满足供电要求。

（三）牵引变电站继电保护

1、整流继电保护

变压器的正常工作温度为70 ～ 90℃。若温度超过正常127.5℃，变压器自动报警;当变压器温度达到150℃时，立即跳闸。整流二极管保护装置是对整流二极管整体短路或其它一些电源故障的保护。如果两个二极管同时故障，它们将立即跳闸。

2、交流牵引供电保护

由于交流牵引供电系统效果优异，设备施工成本低，供电电流质量高，不会有杂散电流等诸多优点。但是，交流牵引电源也有其自身的缺点。当更换连接到小电网时，会发生相分离，并会有一定的电磁干扰。

四、接触系统

接触系统是整个电力牵引系统中最重要的组成部分，是保证列车安全、稳定、高效运行的重要系统。在运营过程中，为了保证安全，特别需要注意以下几点：

1、接触系统与电力机车之间是密不可分的，所以无法采用备用系统，一旦出现故障，后果往往是整个运行区间都无法正常供电，严重影响机车运行和乘客生命安全。

2、目前电力机车的运行速度很快，因此很容易在接触网下不可避免地产生电弧，而且运行环境通常都是暴露在外界环境中，极易发生事故。

3、在接触系统投产之前，就需要对整个系统的强度、高度、拉力、均匀度等指标进行严格规范，这样才可以保证日后整个车组的安全，保证车组可以有效地从接触系统上获得电能。

结束语

综上所述，我国经济快速发展，人民生活水平提高，更多的人选择在城市之间旅行，从而使得交通压力增加。城市轨道交通交流牵引供电系统是目前应用于城市轨道交通建设的一种新型供电系统，具有一些特殊的优点。本文主要讨论了其系统结构和工作原理，希望相关技术人员根据城市轨道交通线路的特殊性和当地实际情况合理选择和设计施工方案。

参考文献

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[2]张钢. 城市轨道交通能馈式牵引供电变流系统关键技术研究[D].北京交通大学，2010.

[3]刘炜. 城市轨道交通列车运行过程优化及牵引供电系统动态仿真[D].西南交通大学，2009.

作者简介：王骏（1983.11-），男，汉族，江苏东台人，大学本科，助理工程师，研究方向：质量管理。

马源（1987.12-），男，汉族，山东枣庄人，本科，工程，研究方向：电气机械制造。

董世榜（1985.11-），男，汉族，湖北孝感人，本科，工程师，研究方向：机电一体化工程。