城市轨道交通供电系统及电力技术分析
城市轨道交通供电系统及电力技术分析
城市轨道交通供电系统及电力技术分析随着城市化进程的加快，城市轨道交通系统已经成为城市中不可或缺的交通方式，其对于城市的发展和居民生活有着重要的作用。
而城市轨道交通的供电系统及电力技术则是其运行的关键，对于保障交通系统的安全、稳定和高效运行至关重要。
本文将对城市轨道交通供电系统及电力技术进行分析。
一、城市轨道交通供电系统城市轨道交通系统的供电系统是指为保证列车正常运行所需的电能供给系统。
目前，城市轨道交通系统的供电方式主要有集中式供电和分散式供电两种。
1.集中式供电集中式供电是通过架空电缆或第三轨供电，将电能从供电站传输到整个轨道线路上的所有列车。
这种供电方式的优点是电能传输损耗小，对环境的影响较小，且可以有效控制电能的分配和管理。
集中式供电也存在着设备投资大、维护成本高、对供电线路和设备的要求高等缺点。
从目前的发展趋势来看，集中式供电较多应用于地铁等城市轨道交通系统，而分散式供电更适用于轻轨、有轨电车等城市轨道交通系统。
不同的供电方式都有着各自的优缺点，选择合适的供电方式需要根据具体的运营环境和需求来进行综合考虑。
二、城市轨道交通电力技术城市轨道交通的电力技术是指为保障供电系统正常运行而涉及的相关技术，主要包括电力传输技术、电能转换技术、电能控制技术等。
1.电力传输技术电力传输技术是指供电系统将电能从供电站传输到轨道线路上的所有列车所采用的传输方式和技术。
目前，城市轨道交通系统的电力传输技术主要有直流传输技术和交流传输技术两种。
直流传输技术是指通过电缆或第三轨将直流电能传输到列车上，而交流传输技术则是通过接触网将交流电能传输到列车上。
两种传输技术各有其适用范围和特点，根据运营环境和需求选择合适的传输技术对于提高供电系统的安全性、稳定性及运行效率至关重要。
2.电能转换技术电能转换技术是指供电系统将电能进行合适的转换，以适应列车不同运行状态和需求的技术。
城市轨道交通系统的电能转换技术主要包括逆变技术、变压技术等。
城市轨道交通供电系统及电力技术分析
城市轨道交通供电系统及电力技术分析
城市轨道交通供电系统是城市轨道交通系统中不可或缺的重要组成部分。
其用电量大、负荷复杂，必须保证电力的稳定可靠、安全协调，以满足城市轨道交通系统正常运营和发
展所需。
城市轨道交通供电系统一般采用接触网供电和第三轨供电两种方式。
接触网供电按照
供电电压分为AC和DC供电，AC供电最高电压一般为25kV，DC供电最高出现过750V，但
目前DC供电电压一般为600V或750V。
第三轨供电一般为600V或750V。
轨道交通供电系统主要的问题是负荷的波动性和瞬间大流量。
城市轨道交通系统的负
荷波动性较大，因为交通量日趋增大，人员上下班时间比较集中，而且运输时间有限制，
交通系统的负荷波动性较大，电力系统要能够应对这种复杂情况。
因此，城市轨道交通供
电系统必须具备稳定可靠的配电系统，保证供电稳定。
为了保证城市轨道交通的供电质量和系统依靠性，城市轨道交通供电系统中需要使用
一系列的电力技术。
例如，城市轨道交通供电系统需要运用稳压器、电容器等电力设备实
现电压稳定和控制，城市轨道交通供电系统还需要境外输电工程建设，并配备应急发电设
备和短路保护系统，以保障电力的稳定可靠。
由于城市轨道交通供电系统运行中的电力需求较大，对电力质量要求也较高，常常会
对供电网络造成较大影响。
因此，电力机械与电力设备的配套及节能技术的应用，成为保
障城市轨道交通供电系统稳定运行的重要措施。
城市轨道交通车辆电气电路控制与检查技术分析
城市轨道交通车辆电气电路控制与检查技术分析一、车辆电气电路基本原理城市轨道交通车辆的电气电路主要由供电系统、控制系统、辅助设备等组成。
供电系统包括接触网、集电装置、主开关等，其作用是向车辆提供电能。
控制系统包括牵引控制、制动控制、辅助设备控制等，其作用是实现车辆的运行控制。
辅助设备包括车辆照明、通知系统等，其作用是提供乘客舒适的乘车环境。
车辆电气电路的基本原理是根据不同的控制需求，通过开关和电气元件的组合使用，实现车辆的各种功能。
例如，在牵引控制系统中，通过控制开关的合闸和分闸，将电能从供电系统传输到牵引电机，实现车辆的起动、运行和减速等功能。
二、车辆电气电路控制方式分析1.手动控制：手动控制是最基础的控制方式，通过人工操作开关、按钮等，实现车辆的启动、停止和转向等动作。
这种方式简单可靠，但操作繁琐且效率低。
2.自动控制：自动控制是在车辆电气设备上设置相应的传感器和控制系统，通过对车辆状态的监测和分析，自动调节电气电路的工作状态。
例如，根据车辆的速度和牵引力需求，自动调节电机的电流和电压，实现车辆的平稳运行。
3.远程控制：远程控制是指通过远程通信技术，对车辆的电气电路进行遥控和监测。
这种方式可以方便地对车辆进行调试和故障排除，提高工作效率和安全性。
1.线路检查：线路检查是对车辆电气线路连接状态进行检查，包括接地情况、接触器和继电器的工作情况等。
通过检查线路是否正常连接，可以排查线路接触不良、断路和短路等问题。
2.参数检查：参数检查是对车辆电气装置的工作参数进行检查，例如电流、电压、功率等。
通过检查这些参数是否在正常范围内，可以判断车辆电气装置的工作状态。
3.故障排除：故障排除是在发生故障时，对车辆电气电路进行系统排查和修复。
根据故障现象和故障码等信息，逐步排查故障原因，修复故障点。
4.检修计划：制定合理的检修计划，对车辆电气电路进行定期检修和保养。
通过定期检修，可以发现和解决存在的问题，防止故障的发生。
城市轨道交通牵引供电系统电能损耗分析
城市轨道交通牵引供电系统电能损耗分析城市轨道交通牵引供电系统是确保城市轨道交通车辆正常运行的关键部分，其电能损耗分析对于提高能源利用效率、降低运营成本具有重要意义。
本文将从城市轨道交通牵引供电系统的组成、电能损耗的主要因素、电能损耗的计算方法以及降低电能损耗的策略等方面进行探讨。
一、城市轨道交通牵引供电系统的组成城市轨道交通牵引供电系统主要由变电所、接触网（或第三轨）、牵引变流器、牵引电动机等组成。
变电所负责将高压交流电转换为适合轨道交通车辆使用的低压直流电或交流电。
接触网或第三轨则是将电能传输到车辆的媒介。
牵引变流器将变电所提供的电能转换为适合牵引电动机使用的电能形式，而牵引电动机则是将电能转换为机械能，驱动车辆运行。
二、电能损耗的主要因素在城市轨道交通牵引供电系统中，电能损耗主要发生在以下几个方面：1. 变电所的转换损耗：在高压交流电转换为低压直流电或交流电的过程中，由于变压器、整流器等设备的损耗，会产生一定的电能损失。
2. 接触网或第三轨的传输损耗：电能在通过接触网或第三轨传输到车辆的过程中，由于电阻、电感等因素的影响，也会产生电能损失。
3. 牵引变流器的转换损耗：牵引变流器在将电能转换为适合牵引电动机使用的电能形式时，由于器件的损耗，同样会产生电能损失。
4. 牵引电动机的损耗：牵引电动机在将电能转换为机械能的过程中，由于铜损、铁损等因素的影响，也会产生电能损失。
5. 车辆运行中的损耗：车辆在运行过程中，由于空气阻力、摩擦力等因素的影响，也会消耗一部分电能。
三、电能损耗的计算方法电能损耗的计算方法通常包括理论计算和实测两种方式。
理论计算主要是根据牵引供电系统的组成和各部分的损耗特性，通过数学模型进行计算。
实测则是通过在实际运行中测量各部分的电能损耗，然后进行分析。
具体计算方法如下：1. 变电所损耗计算：可以通过测量变压器的输入功率和输出功率，计算出变压器的损耗功率。
2. 接触网或第三轨损耗计算：可以通过测量接触网或第三轨的电流和电压，计算出线路的损耗功率。
城市轨道交通供电系统及电力技术分析
城市轨道交通供电系统及电力技术分析城市轨道交通供电系统是指为城市中的地铁、轻轨等轨道交通提供电力的系统。
这个供电系统的设计和技术对于轨道交通运营的安全、效率和可靠性具有重要影响。
以下是对城市轨道交通供电系统及电力技术的分析。
城市轨道交通供电系统的主要组成部分包括接触网、架空线路、变电所和地铁车辆等。
接触网是用于传输电能的装置，通过供电车辆与接触网的接触来获取所需的电能。
架空线路则用于连接接触网和变电所，将电能传输到需要的地方。
变电所则是将高压电能转变为供给轨道交通车辆使用的低压电能的设施。
城市轨道交通供电系统中的电力技术主要包括直流供电和交流供电。
直流供电是一种较为常见的供电方式，具有电压稳定、可控性强和传输损耗小等优点。
而交流供电则可以利用交流输电网的优势，实现供电设备之间的互联互通，但其传输损耗较大。
根据轨道交通对供电系统的需求和实际情况，选择适合的电力技术非常重要。
为了确保城市轨道交通供电系统的稳定和安全，需要对供电系统进行合理的规划和设计，并进行定期的维护和检修。
供电系统的规划应该考虑到轨道交通线路的长度、车辆数量和载荷等因素，以确定合适的供电容量和线路布置。
而供电系统的维护和检修工作则需要对接触网、架空线路和变电所等设备进行定期巡检、清理和维修，以确保设备的正常运行。
电力技术的发展对于城市轨道交通供电系统也产生了重要影响。
新的电力技术可以提高供电系统的效率和可靠性，降低能耗和成本。
智能化的变电所可以通过自动化管理系统实现电能的实时监测和控制，提高供电系统的运行效率和稳定性。
新的电力技术还可以提供更加环保和可持续的供电方案，例如利用可再生能源以减少对传统能源的依赖。
城市轨道交通供电系统及电力技术分析
城市轨道交通供电系统及电力技术分析一、城市轨道交通供电系统城市轨道交通供电系统通常采用第三轨供电和架空线供电两种方式，其中第三轨供电主要应用于地铁系统，而架空线供电则主要应用于轻轨、有轨电车等系统。
无论是第三轨供电还是架空线供电，其基本构成和组成原理大致相同，即由电源、供电装置、接触网或第三轨、车辆等组成。
1. 供电方式第三轨供电是指在轨道旁边或轨道中间铺设一根金属轨，通过轨道供电装置向车辆提供电能。
相比于架空线供电，第三轨供电的优势在于无须建设高架架空线路，不会影响城市景观，但其缺点在于安全性较差、受环境影响大等。
而架空线供电则是指在路轨上方悬挂一根或多根电力导线，通过接触网将电能传输给车辆。
架空线供电的优势在于供电安全性高、可靠性强，但其缺点在于对城市景观影响大、对环境要求高等。
2. 供电装置城市轨道交通供电系统的供电装置通常包括变电设备、开闭所、接触网或第三轨等部分。
变电设备主要用于将城市电网供电的高压交流电转换为适合交通车辆使用的低压直流电，以及对供电系统进行监控和保护。
开闭所则用于控制供电系统的通断，保障其安全、稳定地运行。
接触网或第三轨则用于向行驶中的车辆提供电能。
这些供电装置的设计和运行状态对城市轨道交通系统的安全性和可靠性具有重要影响。
3. 车辆城市轨道交通车辆是供电系统的终端使用者，其接受并利用供电系统提供的电能。
车辆的设计和制造质量，电力系统以及电气设备的性能表现等都与城市轨道交通供电系统的安全、稳定运行密切相关。
二、电力技术城市轨道交通供电系统的高效、稳定运行需要电力技术的支撑，在此我们将从电源技术、供电技术和电力质量技术三个方面对相关技术进行分析。
1. 电源技术城市轨道交通供电系统的电源一般来自城市电网，而城市电网的电能来源多种多样，包括火电、水电、风电、光伏发电等。
电源技术的发展趋势主要包括提高电能利用率、降低对环境的影响、提高系统的可靠性和稳定性等。
还需要考虑城市电网与城市轨道交通供电系统之间的匹配性和互动性，以保障城市轨道交通供电系统能够获得高质量的电能供应。
城市轨道交通供电系统及电力技术分析
城市轨道交通供电系统及电力技术分析【摘要】本文通过对城市轨道交通供电系统及电力技术的分析，探讨了其在城市轨道交通发展中的重要性和作用。
首先介绍了城市轨道交通的现状和研究背景，然后详细描述了城市轨道交通供电系统的组成与作用，以及现有的电力技术应用情况。
接着分析了供电系统存在的问题与挑战，并探讨了电力技术在城市轨道交通中的应用前景。
最后对城市轨道交通供电系统及电力技术的未来发展趋势和对城市轨道交通可持续发展的影响进行了总结和展望。
通过本文的研究，可以为城市轨道交通领域的发展提供技术支持和决策参考，推动城市轨道交通的可持续发展。
【关键词】城市轨道交通、供电系统、电力技术、发展现状、问题、挑战、应用、发展趋势、未来方向、可持续发展1. 引言1.1 城市轨道交通供电系统及电力技术分析的重要性城市轨道交通供电系统及电力技术分析的重要性在城市轨道交通系统中，供电系统是不可或缺的重要组成部分。
供电系统的稳定性和效率直接影响到城市轨道交通的正常运行和安全性。
通过对城市轨道交通供电系统及电力技术的分析，可以更好地了解这些系统的结构和运行机理，帮助运营管理者更好地指导和监控城市轨道交通系统的运行。
通过对电力技术的分析和研究，可以不断提高城市轨道交通系统的能效和可靠性，降低能源消耗和运营成本，促进城市轨道交通系统的可持续发展。
深入研究城市轨道交通供电系统及电力技术，对于提升城市轨道交通系统的运行效率、改善城市交通运输环境，具有非常重要的意义。
1.2 城市轨道交通发展现状随着城市化进程的加快和交通需求的增长，城市轨道交通系统在各大城市中扮演着越来越重要的角色。
目前，世界各地的城市都在积极建设和完善城市轨道交通网络，以提高城市交通效率，缓解交通拥堵，改善环境质量。
在中国，城市轨道交通的发展也取得了明显的成就。
据统计，截至2020年底，全国共有40个城市拥有城市轨道交通系统，运营里程超过8000公里，成为世界上轨道交通发展最快的国家之一。
城市轨道交通供电系统及电力技术分析
城市轨道交通供电系统及电力技术分析随着城市化进程的加速和人口规模的增长，城市交通成为一个日益严峻的问题。
城市轨道交通系统由于其快速、高效、环保等特点，成为了解决城市交通问题的重要手段。
而城市轨道交通系统的供电系统则是其保证运行的重要支撑。
本文将从城市轨道交通供电系统的基本构成、运行原理以及相关电力技术等方面进行分析和探讨。
一、城市轨道交通供电系统的基本构成城市轨道交通供电系统主要由电源、接触网、牵引变流器和牵引系统组成。
1. 电源：城市轨道交通系统的电源通常是由电力公司供电，也有一些是采用独立的供电设备。
电源通过电缆或开关设备输送至轨道交通系统。
2. 接触网：接触网是城市轨道交通系统的供电装置，它由接触线、接触网支撑系统和连接导线等部分组成。
接触线是通过导电导线挂接在轨道上方，并由支撑系统支撑在空中，通过接触网与列车的集电装置接触，将电能传输给列车。
3. 牵引变流器：牵引变流器是城市轨道交通系统的电力变换设备，主要用于将电网供电的交流电转换为适合列车牵引电动机使用的直流电。
4. 牵引系统：牵引系统是城市轨道交通车辆的动力装置，主要包括牵引电动机、传动装置和控制系统等部分。
牵引系统能够将电能转换为机械能，驱动列车行驶。
城市轨道交通供电系统的运行原理是通过电源将电能传送至轨道交通的接触网上，列车通过集电装置与接触网相接触，完成对电能的获取，再通过牵引系统将电能转换为机械能，驱动列车行驶。
城市轨道交通供电系统的运行过程中，存在着诸多技术难题。
其中包括供电的稳定性、传输损耗的问题、牵引系统的效率等。
针对这些问题，需要采用相应的电力技术来解决。
1. 变频调速技术：城市轨道交通列车通常采用交流牵引电动机，而电网供电是交流电。
为了提高列车的牵引性能和运行效率，需要采用变频调速技术，将电网供电的交流电通过牵引变流器转换成适合牵引电动机使用的直流电，并通过调节频率和电压来实现对列车的精确控制。
2. 节能降耗技术：城市轨道交通供电系统的节能降耗技术包括采用高效的牵引电动机、减小输电损耗、优化牵引系统等，通过技术手段降低能耗，提高系统的整体效率。
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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
城市轨道交通的线路相对较长，供电范围较广，呈线性分布，根据各地城市电网的发达程度以及线路实际情况，大多采用集中式供电、分散式供电和混合式供电3种供电方式。
2.1 集中式供电
所谓集中式供电，就是沿着城市轨道交通线路，根据用电容量和线路的长度，建立专用的主降压变电所为整条线路供电的外部供电方式。
每座主变电所设立两路独立的AC110kV进线
电源，保证供电的可靠性，然后将电压降压为城市轨道交通内部供电系统所需的电压等级（一般为AC35kV或AC10kV）。
集中式供电有利于城轨交通公司的运营与管理，各变电所由环网供电，可靠性较高。
但是需要建立单独的主变电所，并且主变电所需配备2台大功率降压变压器，投资成本较高。
集中式供电系统相对独立性较强，自成系统，目前国内外包括上海、广州、南京、香港、德黑兰等地均采用这种供电方式。
2.2 分散式供电
所谓分散式供电，就是线路沿线分散从城市中压网络引入多路电源，直接或通过电源开闭所间接地为牵引变电所和降压变电所供电的外部供电方式。
分散式供电不需要建立主变电所，投资成本相对较低，但是由于直接从城市电网中压引入，供电质量会被周围居民用电影响，供电质量的稳定性较低，也不方便管理。
分散式供电与城市电网关系紧密，运营管理相对复杂，最早应用于北京地铁1、2号线，目前长春轻轨、大连轻轨、北京地铁4、5、9等线均在使用。
2.3 混合式供电
混合式供电是前两种供电方式的结合，以集中式供电为主，个别地段引入城市电网中压作为补充的供电方式。
混合式供电是一种介于集中式供电和分散式供电之间的组合供电方式，根据城市电网现状和未来规划以及城市轨道交通供电系统的需要，吸收了前两种供电方式的各自优点，供电方案更为灵活，供电质量较为可靠。
目前武汉轨道交通一期工程采用了以集中式供电为主的混合式供电方案，北京地铁10号线二期工程采用的是以分散式为主的混合式供电方案。
无论哪种供电方式都要保证牵引供电系统和动力照明系统的供电可靠性，各变电所都应有两路独立的电源进线，互为备用。
图1 城市轨道交通供电系统
3城市轨道轨道交通供电系统相关技术的探讨
3.1 供电系统中谐波分析及治理
在城市轨道交通供电系统中由于存在非线性负荷，如牵引整流机组、荧光灯和UPS电源等，会产生大量的谐波，降低电能质量。
供电网络中的谐波不仅会对供电线路产生附加损耗，影响系统中电气设备的正常运行，还会对通信系统产生干扰。
在直流制牵引供电系统中，整流机组是产生谐波的主要原因。
限制谐波的方法有增加整流装置的脉波数，加装无源或有源滤波器等措施。
3.2 供电系统中无功功率补偿
城市轨道交通中的动力照明系统中包含了大量的低压用电设备，功率因数较低。
系统中功率因素過低，会使供电线路中损耗增加，导致变送配电设备发热严重；还会增加供电线路的无功电压降，导致线路末端端电压过低，甚至会导致电压和电流相位差变大，产生较为严重的谐波分量。
因此应该进行无功功率补偿来提高系统的功率因因数。
3.3 供电系统继电保护技术
在城市轨道交通供电系统中，继电保护技术可以对供电的运行起到重要的保护作用，当故障发生时可以快速有效地切除故障设备或进行报警。
对于交流供电部分，主要有过负荷保护和零序电流保护，分别应用于负荷过载运行和配电变压器高压侧和进线电缆单相接地故障。
对于直流馈线保护，主要有大电流脱扣保护、电流上升率和电流增量保护、过流保护、双边联跳保护、接触网热过负荷保护和自动重合闸等。
供电系统继电保护中可以将灵敏性和速动性较高的纵联差动保护措施作为主保护，即用通信信道将输电线两端的保护装置纵向联结，将两端的电气量传送到对端，通过比较后进行判断是否执行保护动作。
结语
城市轨道交通为人们提供便利的同时，也提出了如何完善城市轨道交通供电系统，如何保证供电系统高效、安全、稳定的运行等难题。
该文对城市轨道交通供电系统进行了详细的介绍，并且就供电系统中的关键电力技术进行了分析，这对于城市轨道交通供电系统的改进和优化有着重要的意义，也值得人们对其展开更为深入细致的研究。
参考文献：
[1] 刘源，程冲.浅析城市轨道交通供电系统的供电方式[J].中国科技投资，2018（11）：185.
[2] 罗益.城市轨道交通牵引供电及电力技术分析[J].科技经济导刊，2018，26（21）：81.
（作者单位：中铁第四勘察设计院集团有限公司）。