城市轨道交通牵引供电系统..
城市轨道交通供电系统制式
城轨供电系统的供电制式是指供电系统向电 动车辆或电力机车供电所采用的方式，主要包括电 流制式、电压等级和馈电方式。
一、电流制式
城市轨道交通的牵引供电系统几乎毫无例外地 都采用较低电压等级的直流电流供电制式。
采用直流制式的原因主要有以下几点： 1） 由于直流制供电无电抗压降，因而比交流 制供电的电压损失小； 2）电网的供电范围（距离）、电动车辆的功 率都不大，均不需太高的供电电压； 3）城市轨道交通和地铁的供电线路都处在城 市建筑群之间，供电电压不宜过高，以确保安 全； 4）直流制供电的对象，即早期使用的直流牵 引电动机和近期采用的变频调速异步牵引电动 机均具有良好的起动和调速特性，可充分满足 电动车辆牵引特性电电压均在550～ 1500V之间，其中间档级很多，这是由各种不同交 通形式、不同发展历史时期造成的。现国际电工委 员会拟定的电压标准为：600V、750V、1500V三种， 后两种电压为推荐值。我国国标亦规定为750V和 1500V，不推荐600V电压等级。
三、馈电方式
牵引网的馈电方式有架空接触网和接触轨两种 方式。电压等级与馈电方式是牵引网供电制式的关 键点，两者密切相关。对于一个具体的城市，电压 等级与馈电方式的选择，应该结合起来，统一考虑。 我国牵引网供电制式可以选择以下四种方式：直流 1500V架空接触网、直流1500V接触轨、直流750V架 空接触网、直流750V接触轨。
城市轨道交通牵引供电系统
城市轨道交通牵引供电系统简介城市轨道交通牵引供电系统是城市轨道交通运行的重要组成局部，负责向轨道交通车辆提供电力供给。
它不仅直接影响着轨道交通的运营效率和电力消耗情况，还与乘客的乘坐舒适度和平安性息息相关。
本文将介绍城市轨道交通牵引供电系统的根本原理、组成结构以及未来开展趋势。
根本原理城市轨道交通牵引供电系统的根本原理是将电源通过接触网供给给轨道交通车辆。
具体来说，电源会通过接触网上的触网集电装置传送给牵引系统。
牵引系统由主变压器、牵引变流器和牵引电动机组成，负责将电能转换为机械能，驱动轨道交通车辆运行。
组成结构城市轨道交通牵引供电系统由多个组成局部构成，包括接触网、辅助设备和车辆终端设备。
接触网接触网是城市轨道交通牵引供电系统的核心局部，通常安装在轨道上方。
它由导线、吊杆、挂装件等组成，用于提供电力给牵引系统。
接触网一般采用带电架空式供电，即以高架的方式悬挂在轨道上方，通过接触网上的触网集电装置与车辆终端设备连接。
辅助设备城市轨道交通牵引供电系统还包括一系列辅助设备，用于确保供电系统的正常运行。
辅助设备主要包括配电变压器、开关设备、保护和监控装置等。
配电变压器用于将高压电源转换为适合牵引系统使用的低压电源；开关设备用于控制电能的分配和传输；保护和监控装置那么用于监测供电系统的运行状态，及时处理故障和异常情况。
车辆终端设备车辆终端设备是城市轨道交通车辆上的设备，用于接收来自接触网的电能，并将其转换为机械能，驱动车辆行驶。
未来开展趋势随着城市轨道交通的不断开展，牵引供电系统也在不断创新和改良。
以下是一些未来开展趋势：高效能源利用未来的城市轨道交通牵引供电系统将更加注重能源的高效利用。
通过采用先进的能量回收技术，如再生制动系统、能量储存装置等，将能源回收再利用，减少能源的浪费。
无线供电技术无线供电技术有望成为未来城市轨道交通牵引供电系统的重要开展方向。
通过利用无线传输技术，可以不再依赖接触网，实现轨道交通车辆的无线供电，提高供电系统的稳定性和可靠性。
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。
绘制城市轨道交通牵引供电系统示意图
牵引供电系统的组成
牵引变电所
城
牵引供电系统
市
轨
牵引网
道
交压变电所
统
动力照明系统
动力照明配电系统
供电系统组成
电动车辆
车站内的动力、照明。 通信、信号、防灾装 置等用电负荷及区间 内的用电负荷
操作过程
第一步，画出钢轨、接触轨及列车；（列车运行在钢轨上，通 过受电弓从接触网受电） 第二部，牵引变电所、馈电所的绘制。城市轨道交通正线采用 双边供电，在列车的前方和后方面两个牵引变电所，牵引变电 所通过馈电将电流引入接触网。 第三部，绘制回流线。电流要形成封闭的回路方能使电流流通， 在钢轨上引一条线至牵引变电所，将轨道及牵引变电所连接起 来，以供牵引电流返回牵引变电所。
绘制轨道交通系统 供电系统示意图
牵引供电系统
牵引供电系统工作原理 牵引供电系统组成
1.牵引供电系统工作原理
牵引供电，顾名思义，就是将电能直接或者经过输送、变换后提 供给车组的牵引电动机，由牵引电动机将电能转换成机械能，从而驱 动车辆运行。
2.牵引供电系统的组成
城市轨道交通供电系统大体可分为牵引供电系统和动力照明供电 系统两部分。牵引供电系统和照明供电系统又有各自的主要设备，牵 引供电系统的组成。
相关设备
城市轨道交通牵引供电系统分析
城市轨道交通牵引供电系统分析摘要：近年来，轨道交通的运输规模不断增加，给人们的出行带来更加便捷体验的同时，也引起了很多人的担忧。
因为交通运输规模的增加必然会导致车辆流动量的增加，这也给城市轨道交通牵引供电系统带来了全新的挑战。
这需要不断引进新的技术，不断消化吸收，努力进行创新和再创新，同时对轨道交通建设的标准与质量的认识也不断提高，所以对于其关键技术进行研究是有必要的。
关键词：城市；轨道交通；牵引供电系统1地铁车辆供电系统构成为了保证地铁的顺利运营，我们必须做好地铁供电系统的运行工作。
其关键作用是为地铁及其电气设备供电。
在地铁供电系统中，关键可分为高压电源供电和地铁内部结构供电。
高压电源可以立即应用于市政工程的用电。
在供电的情况下，一般采用混合供电方式、分散供电方式和集中供电方式。
地铁内部结构的供电分为照明供电和牵引供电。
牵引供电的目的是将高压交流电源转换为地铁运营所需的直流稳压电源。
然后根据同轴电缆将其发送到地铁-轨道交通接触网，地铁在用电过程中会立即从轨道交通接触网获得必要的用电。
在地铁照明灯具供电系统中，不仅需要给照明灯具供电，还需要给离心泵和离心风机供电。
该供电系统主要由电源线及其降压配电设备组成。
2牵引供电系统的关键技术2.1 双向变流装置双向变流装置通常由交流开关柜、变压器柜、双向变流器柜、直流开关柜和负极柜组成，整体接线方案与现有二极管整流机组的相一致。
其交流侧通过35kV开关柜被接于牵引变电所内的35 kV母线段；直流侧正极通过1500V直流开关柜被接于牵引变电所内的直流母线段正极，负极仍保留直流控制柜内的隔离开关，且被接于牵引变电所内的直流母线段负极。
传统二极管整流机组牵引供电方式中直流侧短路保护主要依赖直流进线柜和直流馈线柜的保护设施。
直流进线柜保护包含大电流脱扣保护和逆流保护；直流馈线柜保护包含大电流脱扣保护、ΔI保护、di/dt保护、过电流保护和双边联跳保护，各种保护相互配合，从而实现牵引网近、中、远端短路的全范围保护。
城市轨道交通供电与牵引系统
城市轨道交通供电与牵引系统简介城市轨道交通供电与牵引系统是城市轨道交通运营的核心局部，为城市轨道交通车辆提供稳定可靠的电力供给，并通过牵引系统将电力转化为动力，驱动车辆运行。
本文将对城市轨道交通供电与牵引系统的关键组成局部进行详细介绍。
供电系统城市轨道交通的供电系统主要由供电设备、接触网和供电馈线组成。
供电设备供电设备是城市轨道交通供电系统的核心局部，它主要包括变电站、配电装置和电力传输线路等。
变电站负责将输入的电能进行变压、变流等处理，输出适合城市轨道交通使用的高电压电能。
配电装置用于将变电站输出的电能分配到不同的供电馈线上。
电力传输线路那么将电能从变电站输送到供电馈线。
接触网接触网是城市轨道交通供电系统的另一个重要组成局部，它负责将电能从供电设备传输到行车区域。
接触网通常采用悬挂在轨道上方的导线或导轨，通过接触网与车辆上的供电装置接触，将电能传输给车辆。
供电馈线供电馈线是连接接触网和供电设备的局部，它通过分布在轨道两侧或中央的电缆将电能传输给接触网。
供电馈线主要负责将变电站输出的高电压电能传输到接触网，以供行车区域的车辆使用。
城市轨道交通的牵引系统是将电能转化为动力，驱动车辆运行的关键局部，它主要包括牵引变流器、牵引电机和传动装置等。
牵引变流器牵引变流器是将供电系统提供的直流电转化为交流电，并根据车辆的运行需求控制输出功率和频率的设备。
牵引变流器通常由多个晶闸管或功率模块组成，通过调整晶闸管的导通和封锁，实现对电流和电压的控制，从而实现对车辆的驱动力和制动力的控制。
牵引电机牵引电机是城市轨道交通车辆中的动力装置，它根据牵引变流器输出的交流电能，将电能转化为机械能，驱动车辆运行。
常用的牵引电机包括直流电机和交流电机，其中交流电机又包括异步电机和同时电机等。
传动装置是将牵引电机输出的动力传递给车轮的局部，它主要通过减速器和传动轴等组件实现。
传动装置的设计对车辆的运行稳定性、效率和能耗等方面有着重要影响。
城市轨道交通牵引供电系统
1牵引供电系统：从主降压变电站（当它不属于电力部门时）及其以后部分统称“牵引供电系统”2杂散电流：绝大多数电力牵引轨道交通线路是以走行轨为其回路的，由于钢轨大地之间不是绝缘的，因此回流电流必有部分经大地回牵引所，这部分电流因土壤的导电性质，地下管道位置不同，可以分布很广，故称杂散电流。
3.GIS：六氟化硫全封闭组合电器，它是在六氟化硫断路器的基础上把各种控制保护电器全部封装的组合电器设备。
4远动控制：又称遥控即在远离变电所（执行端）的电气设备进行控制。
5距离控制:即在主控制室内对变电所的一次设备集中进行控制监测，开关位置信号-中央信号以及继电保护装置等都配置在主控制室的屏台上，便于监视和管理运行。
6安装接线图：为二次设备的制造安装或调试检修而专门绘制的安装图7二次原理图：也称归总式原理图，用来表示二次设备中的监视仪表，控制与信号，保护和自动装置等的工作原理图。
一．简述断路器的主要功能？答：断路器又叫高压开关，断路器不仅可以切断和闭合高压电路的空载电流和负载电流，而且，当系统发生故障时，它与保护装置相配合，可以迅速地切断故障电流，以减少停电范围，防止事故扩大，保证系统的安全运行。
二．简述地铁动力照明结构及功能？答：三．简述直流牵引所的保护？答：四．接触网设计过程中应满足什么要求？答：1.接触网悬挂应弹性均匀高度一致，在高速行车和恶习的气象条件下，能保证正常取。
2.接触网结构应力求简单，并保证在施工和运营检修方面具有充分的可靠性和灵活性。
3.接触网寿命应尽量长，具有足够的耐磨性和抗腐蚀能力。
4.接触网的建设应注意节约有色金属及其他贵重材料，以降低成本。
五．简述地面架空接触网组成及功能？答：架空式接触网由接触悬挂，支撑装置，支柱与基础设施几大部分组成。
接触悬挂是将电能传导给电动车组的供电设备。
支持装置用来支持悬挂，并将悬挂的负荷传递给支柱和固定装置。
支柱与基础用以承受接触悬挂和支撑装置所传递的负荷（包括自身重量），并将接触线悬挂固定在一定高度。
城市轨道交通供电系统
城市轨道交通供电系统一、城市轨道交通供电系统介绍城市轨道交通供电系统是为城市轨道交通运营提供所需电能的系统，不仅为城市轨道交通电动列车提供牵引用电，而且还为城市轨道交通运营服务的其他设施提供电能，如照明、通风、空调、给排水、通信、信号、防灾报警、自动扶梯等，应具备安全可靠、技术先进、功能齐全、调度方便和经济合理等特点。
在城市轨道交通的运营中，供电一旦中断，不仅会造成城市轨道交通运输系统的瘫痪，还会危及乘客生命与财产安全。
因此，高度安全可靠而又经济合理的电力供给是城市轨道交通正常运营的重要保证和前提。
城市轨道交通的用电负荷按其功能不同可分为两大用电群体。
一是电动客车运行所需要的牵引负荷。
二是车站、区间、车辆段、控制中心等其他建筑物所需要的动力照明用电，诸如：通风机、空调、自动扶梯、电梯、水泵、照明、AFC系统、FAS、BAS、通信系统、信号系统等。
在上述用电群体中，有不同电压等级直流负荷、不同电压等级交流负荷，有固定负荷、有时刻在变化的运动负荷。
每种用电设备都有自己的用电要求和技术标准,而且这种要求和标准又相差甚远。
城市轨道供电系统就是要满足这些不同用户对电能的不同需求，以使其发挥各自的功能与作用。
二、城市轨道交通供电系统的组成城市轨道交通供电系统一般包括外部电源、主变电所（或电源开闭所）、牵引供电系统、动力照明供电系统、电力监控系统。
其中，牵引供电系统包括牵引变电所和牵引网，动力照明供电系统包括降压变电所和动力照明配电系统。
城市轨道交通供电系统中一般设置三类变电所，即主变电所（分散式供电方式为电源开闭所）、降压变电所及牵引降压混合变电所。
主变电所是指采用集中供电方式时，接受城市电网35kV及以上电压等级的电源,经其降压后以中压供给牵引变电所和降压变电所的一种地铁变电所，是专为城市轨道交通系统提供能源的枢纽。
降压变电所：从主变电所（电源开闭所）获得电能并降压变成低压交流电，为车站、隧道动力照明负荷提供电源。
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牵引电机
直流牵引电机 交流牵引电机
控制系统
电子元件：GTO、IGBT 控制模块：斩波器、逆
变器、整流器
直流牵引电机
结构 工作原理 特点
牵引电机的结构
直流牵引电机原理
转子绕组接通直流电，在磁场的作用下产生 运动；电刷不动，接入转子绕组的电流在相 同的磁极下是同一方向，因而转子可以向同 一方向运动。
GTO
可关断晶闸管GTO（Gate Turn-Off Thyristor）亦称门控晶 闸管。其主要特点为，当门极加负向触发信号时晶闸管能自 行关断。
普通晶闸管（SCR）靠门极正信号触发之后，撤掉信号亦能 维持通态。欲使之关断，必须切断电源，使正向电流低于维 持电流IH，或施以反向电压强近关断。这就需要增加换向电 路，不仅使设备的体积重量增大，而且会降低效率，产生波 形失真和噪声。可关断晶闸管克服了上述缺陷，它既保留了 普通晶闸管耐压高、电流大等优点，以具有自关断能力，使 用方便，是理想的高压、大电流开关器件。GTO的容量及使 用寿命均超过巨型晶体管（GTR），只是工作频纺比GTR低。 目前，GTO已达到3000A、4500V的容量。大功率可关断晶 闸管已广泛用于斩波调速、变频调速、逆变电源等领域，显 示出强大的生命力。
城市轨道交通牵 引供电系统
交通工程教研室
牵引供电系统
电力牵引系统
电力牵引系统由受流器从架空接触网或第三轨接
受电能，通过车载的变流装置给安装在转向架上 牵引电动机供电，将电能转换为机械能，通过齿 轮传动箱和轮对，驱动动车组运行。
供电系统
为电力牵引系统、其它电器设备提供电能。
电力牵引系统设备
交流牵引电机原理
当在定子绕组中施加三相交流电压时即会产 生旋转磁场，如果在定子中放入鼠笼形转子， 则鼠笼条就会切割旋转磁场的磁力线，鼠笼 条中会流过二次电流，于是转子中会产生旋 转力矩
交流牵引电机特点
考虑到变频异步电动机控制方式复杂和运行条件恶劣，异步牵引电动机结构上有如下特点。 （1）由于异步牵引电动机运行时，需承受来自线路的强烈振动，因此需采用比普通异步 电动机较大的气隙（通常为1.5mm~2.5mm)。 （2）定子槽型一般采用开口型，这样可以用成型绕组以获得良好的绝缘性能，增加运行 的可靠性。对于选用气隙较小的电机，可在定子槽口开通风槽口，这样可增加通风效果， 同时还可以增加电机漏抗，减小谐波电流的影响。 （3）定、转子铁芯冲片选用0.5mm厚的高导磁、低损耗的冷轧硅钢片，要求内、外圆同 时落料，以保证气隙的均匀度。转子铁芯内孔与轴用热套固定，取消键槽配合，以满足牵 引电机频繁正反起动的要求。 （4）鼠笼转子的导条与端环间的联接用感应加热银铜钎焊，对于最大转速较大的牵引电 动机，可在端环外侧热套非磁性护环，以增加强度和刚度。 （5）采用耐热等级高、厚度薄的聚酰亚胺薄膜和云母带作定厂主绝缘。并通常选用C级绝 缘材料作H级温升使用，以提高电机热可靠性。 （6）开始使用绝缘轴承，阻止由于三相电流不平衡时产生的轴电流流过轴承，避免轴承 受到电腐蚀，保证轴承寿命。 （7）为配合变频调速系统进行转速（差）闭环控制和提高控制精度，在电机内部应考虑 装设非接触式转速检测器。 （8）为适应高速列车运行需要，异步牵引电动机大多采用全悬挂方式（或称架承式悬 挂），这种悬挂方式的优点是电机的全部重量都在簧上，大大减少了冲击和振动对电机的 影响。架承式电机又分为实心轴和空心轴两种传动方式。实心轴传动多用于中型牵引电动 机，如德国西门子公司在地铁车辆上设计厂专用的球形万向联轴节，置于轴伸和小齿轮中 间，以补偿运行中轮对和电机间相对垂直位移，避免电机承受弯矩和轴向力，延长轴承寿 命。空心轴多用于电力机车用的大容量的牵引电动机，动轴两端采用齿形联轴节结构，便 于折装。体积小，容易制造
直流牵引电机特点
启动性能好 牵引特性好 过载能力强 功率利用充分 控制简单 调速范围宽
交流牵引电机
结构 工作原理 特点
体积小，容易制造 无换向装置，输出功率大 牵引性能好，能耗小 工作条件要求低，维修少 可简化车辆主电路
牵引电机的结构
异步牵引电动机主要由定子和转子两部分组成。定 子通常是无机壳叠片形式，铁芯两端装有厚压板， 压板间用拉杆或钢板固定，用电焊将压板、铁芯和 拉杆等焊成一个整体。定子压板又作为转子轴承支 架，通过端盖和压板的止口来固定转子部分。转子 通常是鼠笼型，其绕组用铝或铜硅铝合金铸成，容 量较大的牵引电动机则采用铜材料制成。由于异步 牵引电动机都采用降低频率起动，起动时集肤效应 很小，从磁路饱和及结构简单的理由考虑，转子可 以采用矩形槽。
IGBT
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极 型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体 器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和 压降低，载流密度大，但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小，开关速度快， 但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而 饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、 变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。 图1所示为一个N 沟道增强型绝缘栅双极晶体管结构， N+ 区称为源区，附 于其上的电极称为源极。N+ 区称为漏区。器件的控制区为栅区，附于其上的电 极称为栅极。沟道在紧靠栅区边界形成。在漏、源之间的P 型区（包括P+ 和P 一区）（沟道在该区域形成），称为亚沟道区（ Subchannel region ）。而在漏 区另一侧的P+ 区称为漏注入区（ Drain injector ），它是IGBT 特有的功能区， 与漏区和亚沟道区一起形成PNP 双极晶体管，起发射极的作用，向漏极注入空 穴，进行导电调制，以降低器件的通态电压。附于漏注入区上的电极称为漏极。 IGBT 的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给PNP 晶体管提供基极 电流，使IGBT 导通。反之，加反向门极电压消除沟道，切断基极电流，使IGBT 关断。IGBT 的驱动方法和MOSFET 基本相同，只需控制输入极N一沟道 MOSFET ，所以具有高输入阻抗特性。当MOSFET 的沟道形成后，从P+ 基极 注入到N 一层的空穴（少子），对N 一层进行电导调制，减小N 一层的电阻，使 IGBT 在高电压时，也具有低的通态电压。