AT牵引供电（精选4篇）
AT牵引供电 篇1
前言：在我国客运专线建设的大浪潮中，AT供电方式由于其显著的供电优势得到了广泛的应用。为进一步提高供电优势，以适应高速客专对牵引供电系统的要求，全并联AT供电方式得到应用和发展。基于MATLAB/Simulink仿真软件，建立全并联AT供电系统模型，通过仿真得出了牵引网短路仿真结果。并与文献[2]中的理论计算进行对比。
1. 全并联AT供电系统模型的建立
1.1 全并联AT供电系统
牵引网全并联AT供电系统从牵引变电所到接触网，是一个十分复杂的系统，架空线包括接触线、正馈线、加强线、保护线、吊玄和承力索，地面包含钢轨、大地，每隔一段距离的AT变压器等电气因素。线路分单线、复线以及站场咽喉等等。为简化系统，便于系统模型的建立，忽略了加强线与保护线，将承力索、吊弦与接触线等效为一条接触线T，将两条钢轨等效为一条线路N，并忽略AT变压器漏抗。同时，将牵引网视为空载。
1.2 AT模型
AT (Auto-Transformer）变压器的等值电路和单相双绕组变压器相同。AT变压器仿真模块采用Sim PowerSystems模块中的单相双绕组饱和变压器"Saturable Transformer"来实现，根据AT变压器的接线方式，将一次侧绕组和二次侧绕组的异名端连接在一点作为中间抽头接钢轨，其他两端的抽头作为接触线和正馈线的抽头。如图1-1。
1.3 牵引网复线模型
由于牵引网供电供电臂相对比较短，一般不会超过50km，因此每个供电臂的线路模型可以用串联阻抗矩阵和并联导纳矩阵的集中参数模型的π型模型来代替。其中串联阻抗矩阵包含导线的自电阻、自电感和导线之间的互阻、互感；并联导纳矩阵包含导线之间或者导线之间的电容和漏电阻。然而，由于每个供电区段比较短，并联导纳通常可以忽略不计。处于同一电压等级的所有的导线都可以用一根等值导线来代替，同时，假定地导线的电压为零，等值地导线可以忽略不计。从而复线牵引网系统就可以简化为上下行之间含有互感的等值模型。
根据上述的简化方法，结合Matlab中的线路模型，采用Sim PowerSystems中的“Series RLC Branch”模块和“Mutual Inductance”模块来分别表示导线的自电阻、自电感和导线之间的互阻、互感。利用这两个线路模型，根据简化的牵引网模型，建立的牵引网仿真模块内部结构如图1-2所示。六个输入、输出端子分别表示上行简化的牵引网T线、R线、F线和下行简化的牵引网T线、R线、F线。
1.4 短路模块
短路模块采用Sim PowerSystems里的“Breaker”模块, 利用常熟模块，通过matlab程序利用参数b1, 、b2、b3控制断路器（Breaker1～6）的开端来实现距牵引变电所不同距离的牵引网短路。短路时刻从0.05s开始。
1.5 牵引变压器
牵引变压器采用“Sim PowerSystem”中的“Linear Transformer”模块，变压器原本为目前牵引变电所普遍采用的220k V，副边分别有2, 3两个绕组，分别为左右两个供电臂供电，其模块及参数如图1-3所示。
综合上述各模块的建立，建立全并联AT牵引网模型如图1-4所示。短路阻抗测量模块位于牵引变电所副边牵引网馈线处，通过MATLAB的M语言编程在距牵引变电所不同距离点出作出各种短路故障仿真，通过模型对接触网的接触线（T）、正馈线（F）和钢轨（N）相互间短路进行仿真。
2. 牵引网短路仿真
根据某实际AT牵引网参数：L1=15 km, L2=12km, L3=15 km;
ZT=0.2314+j0.581;ZF=0.14+j0.740;ZR=0.
212+j0.555;ZFR=0.050+j0.315;ZTF=0.050+j0.403;ZTR=0.050+j0.311；其中L1为牵引变电所至第一个AT (AT1）的距离，L2、L3分别是AT1至AT2和AT2与AT3之间的距离。
通过短路仿真，得出牵引网分别在T-F短路、T-N短路、F-N短路故障下在牵引变电所馈线处测得短路阻抗曲线如图2-1所示。从图中可以看出牵引网接触线、正馈线、钢轨之间的短路阻抗曲线呈一系列的鞍形曲线，这与文献[2]中的理论计算是相符合的。
结论
(1）通过MATLAB/Simulink建立全并联AT供电系统模型，利用短路模块，测得牵引网短路故障的阻抗曲线，得到一系列的鞍行曲线，这与文献[2]中理论计算的结论相符，说明建立的系统模型基本正确。
(2）由于实际电气化铁道牵引供电系统是一个复杂的非线性系统，通过简化，将系统线性化，并忽略了AT的漏抗以及PW线等的影响，所以后续工作可以将系统模型更加细化，使仿真结果更加接近实际。
参考文献
[1]李群湛贺建闽编著.牵引供电系统分析[M].成都:西南交通大学出版社.2007.9.
[2]王继芳, 高仕斌.全并联AT供电牵引网短路故障分析[J].电气化铁道, 2005, (4) :20-23.
[3]薛定宇, 陈阳泉.基于MATLAB/simulink的系统仿真技术与应用[M」.北京:清华大学出版社, 2002.
[4]褚晓锐, 胡可基于MATLAB/Simulink的客运专线牵引供电系统建模[J].铁路计算机应用, 2008, (139) :12-14.
AT牵引供电 篇2
关键词：变电所,远动系统,综合自动化
概述
铁路供电远动系统是保证电气化铁道正常运行的神经枢纽, 而牵引变电所远动系统又是供电远动系统的关键, 如何更好发挥远动系统的优势, 使远动系统更加可靠;使操作者在运输指挥、事故处置中更安全更便于操作, 是技术工作者追求的目标。
1 远动系统组成、功能
1.1 远动系统的组成
远动的主要任务是集中监视和集中控制。监控系统就是实现电力调度所与变电所供电装置之间远距离实时信息传输、处理, 从而实现对变电所的供电装置的运行状态进行实时监测控制的计算机控制装置, 由调度端和执行端构成其基本框架。
1.2 远动监控系统的功能
牵引供电远动监控系统可以完成对执行端的短路器、隔离开关等设备的遥控操作, 并通过执行端设备将开关的位置信息、中央信号状态信息采集返回调度所, 将执行端各种电量采集后送回调度所。
调度员通过监控系统可以对变电所的供配电运行情况通盘了解和判断, 并调整系统达到最佳供电方式。在变电所设备故障时, 可及时发现短路器跳闸、故障信号、预告信号等, 以便及时处理事故, 防止故障扩大化。牵引供电远动监控系统的具体功能包括:遥控功能, 遥信功能, 遥测功能, 数据统计、分析、处理功能, 故障处理功能[1]。
1.3 远动通信系统功能
远动通信系统是用来传输调度端和执行端之间上、下行远动信息通道的设备。远动通信系统要求具备可靠、准确、实时、兼容的特性, 并具有较强的抗干扰能力。
可靠性要求系统设备运行的可靠性和传输的数据可靠;准确性不高将影响系统的分析判断和执行, 或造成误判误操作;实时性可保障远动系统掌握实时信息, 迅速地获得故障信息并及时处理故障;较好的兼容性为系统的优化稳定提供保障, 为以后的硬件维护检修提供便利;较强的抗干扰能力可以抵抗设备自身以及外界的各种电磁干扰, 保障信道正常工作和远动系统的技术指标正常。
2 牵引变电所远动系统的现状及存在问题
2.1 发展现状
早期的远动设备主要由变电所远动设备、调度端远动设备、远动通道三部分组成。其中变电所远动设备主要包括远动主设备、调制解调器和过程设备;调度端远动设备主要包括远动主设备 (主站) 、调制解调器和人机设备;远动通道主要包括变电所和调度端的MODEM和传输线路, 这一阶段的通道多以电力线载波技术为主。
随着电子技术的发展, 以及远动设备和PC计算机的结合, 出现了数据采集与监控系统, 中期的远动技术开始向提高传输速度、提高编译码的检、纠错能力以及应用智能控制技术对所采集的数据进行预处理和正确性校验等方向发展。使得中期远动技术具有了变电所与调度端从一对一方式发展为一对N方式, 通道开始向微波、光纤等多种方式发展, 远动功能由“二遥”发展到“四遥”的特点。
随着半导体芯片技术、通信技术以及计算机技术的快速发展, 分层分布式的自动化系统结构被广泛采用以及传统上相当独立的远动和继电保护的逐步统一, 远动技术的传统概念与内涵也发生了质的变化, 这样的远动技术被称为变电所自动化技术, 也就是当前的变电所远动技术[1]。
2.2 牵引变电所远动系统存在问题及常见故障
远动系统问题及故障主要是指系统本身的设备、仪器仪表、线路和软件故障, 包括:调度端、执行段和通信系统故障。这些问题和故障主要表现在以下一些方面[2]:
1) 调度端故障主要有主机故障、操作终端故障、模拟屏故障。2) 执行端故障主要有本地主机运行故障、遥控执行故障、遥信执行故障、遥测执行故障。如主变保护盘上元器件故障, 开关位置指示灯显示不正确;变电所远动频繁投入退出, 并且有几个YC量固定不变。3) 通信系统故障, 这类故障都与远动装置接口设备的质量有关, 接口设备的质量问题还会导致远动系统执行故障, 而非远动系统问题。第一, 间隔层馈线保护出现后台计算机对断路器或隔开遥控操作合、分闸开关失灵。第二, 网络层故障。第三, 站控层设备故障。第四, 变电所遭雷击后, 微波通讯和远动信息中断。4) 电磁干扰方面存在的问题, 如机房在建设时没有规定进行门窗屏蔽;电源电缆引线和数据引线接线不规范在一个接线盒内;远动机房内的设备机柜正面采用全玻璃门;远动机房内的设备接地混乱。5) 远动设计存在问题主要有:远动系统上报故障信息警示方式、故障报表信息不统一;不弹出窗口, 需要在细目中查询;无故障报文或报文不全, 报文内容不统一, 只能在历史记录中查询;远动系统重启时, 故障报告记录会缺失;故障报告查询步骤繁琐;系统运行不稳定, 误发报警信息等;界面色彩、底色、相序颜色不统一出现橙色、黄色、红色、线绿色、深绿色等;带电光带颜色、不带电光带颜色不统一出现灰色、白的等。画面显示不统一, 变电所主接线图显示不全, 变电所馈出电方向末端未显示;个别远动系统中没有整体供电示意图;大型枢纽、编组站显示不全, 需要使用滑动条或鼠标的移动才能显示;显示界面存在屏多、画面小、文字小缺陷, 操作站点不能从桌面直接选取。
3 牵引变电所远动系统优化改进及发展趋势
3.1 牵引变电所远动系统优化改进
1) 防止电磁干扰措施。建筑物自身梁、柱、楼板及墙内的钢筋全部连接成一个电气整体, 可以形成一个自然屏蔽网;有数据交换的机房的所有电源和信号线全部采用金属屏蔽电缆, 并对金属层采取接地措施;低频干扰严重场所, 采用双屏蔽电缆或将屏蔽电缆穿入金属管内并将电缆外屏蔽层或金属管两端接地;规范、统一接地线的接地方式方法, 采用接地环接地;电源、信号引线除进行接地外, 应采取滤波措施[3]。2) 硬件维护, 控制硬件的工作环境。3) 软件维护, 对设计、开发中存在的逻辑错误或在调试阶段未被发现的错误进行维护;对系统功能和性能提出新的要求时对软件进行修改或扩充;满足远方供电设备改造、供电远动系统的硬件配置升级。4) 对意外故障或事故进行维护。5) 对既有变电所进行远动改造时, 应遵循经济性、可靠性、“三遥”参数全面、远动系统装置设备功能及空间留有扩充裕量的原则。不宜追求统一结构模式, 以保证现有设备的利用率;配置尽量简单化, 采用高性能设备与元件, 减少冗余设计。6) 其它优化措施。远动系统显示画面正常情况应全屏完整显示并锁定, 特殊较大供电单元的显示应通过滑动条调整显示界面;界面显示色彩、设备图形、音响类别应制定行业标准;设备状态信息、故障信息、历史数据查询步骤应缩短, 以便于操作者使用;系统应具备开关流水记录、设备故障记录, 记录应从上而下, 当前信息显示在最上面, 并能查询历史记录;操作设备开关基本步骤应规范统一;设备故障跳闸显示格式应规范统一;系统某些功能应进行权限设置, 防止操作者误操作。
3.2 牵引变电所远动系统发展趋势
随着计算机技术、网络技术和通讯技术的发展, 将来的变电所远动系统将向变电所综合自动化系统方向发展, 将成为真正意义上的分层体系结构, 面向对象建模, 统一的传输协议, 功能齐全的信息共享, 全面实现数字化的变电所综合自动化系统。主要包括以下几个方面:[3]1) 智能电子装置IED可以满足各种不同的工业应用环境;采用以太网与现场总线网相结合的混合控制网络, 这样可以保证信息传输的确定性和准确性。2) 数字式视频图像监视技术 (遥视) 成为变电所远动系统的重要组成部分。3) 电气设备状态检测与故障诊断技术是发展新领域。目前研究领域主要包括电容型设备、变压器、断路器等的状态检测与故障诊断[3]。4) 光电互感器 (OCT、OVT) 得到广泛应用, 实现数字化变电所。5) 电能质量的在线监测将丰富变电站自动化远动技术的内涵。
4 结语
远动系统规范的科学的发展, 需要管理部门、设计单位、设备厂家与使用单位共同努力, 并在实际应用中积极摸索、实践, 通过不断总结, 逐步完善系统的各个细节, 制定行业标准, 才能使远动控制系统得到长足发展。
参考文献
[1]周嘉宁.铁路供电段电力远动系统方案[J].沿海企业与科技, 2010 (2) :134-138.
[2]王蒲民, 孟寅生.浅谈牵引变电所综合自动化系统中远动技术的应用[J].西铁科技, 2008 (4) :13-15.
AT牵引供电 篇3
目前, 我国高速铁路快速发展及既有线路不断提速, 对牵引供电系统的要求也不断提高。AT供电相比其他供电方式具有更为优越的综合性能, 能满足高速铁路对牵引供电系统的要求。合蚌高铁全线设计采用AT供电方式, 变压器采用三相VX接线方式。
牵引变压器是连接牵引供电系统和电力系统的核心设备, 主要完成电压变换和功率传输的功能, 其接线形式不仅影响变压器容量和经济性, 而且决定了牵引负荷对电力系统的负序影响程度。
为同时满足并行的普速电气化铁路供电 (直供加回流方式TRNF) , 且从节约成本和合理利用地方电力系统资源的角度考虑, 合蚌高铁牵引变压器设计采用220/2×27.5 k V、VX接线形式, 兼顾高速与普速线路供电, 即AT和TRNF供电方式合用牵引变压器。
1 VX接线牵引变压器
VX接线牵引变压器是目前国内采用的适用于AT供电方式的新型牵引变压器。在结构上, 它是由2个同容量或不同容量单相变压器放在一个油箱中, 在内部 (也可由2个单相牵引变压器在外部) 形成VX接线。VX接线牵引变压器的一次侧可直接接入三相电源, 电源电压可为220 k V或110 k V。二次侧每个单相变压器各有2个低压绕组, 共有4个低压绕组, 每个低压绕组的电压为27.5 k V, 输出电压可为27.5 k V, 也可为55 k V。二次侧输出电压是27.5 k V时, 为直接供电方式;二次侧输出电压是55 k V时, 为AT供电方式。由于它具有供电灵活的优点, 而且结构相对简单, 相比Scott、Wood-Bridge接线AT牵引变压器更加易于设计和制造, 因此得到了越来越广泛的应用。VX接线牵引变压器接线原理见图1。
Scott接线和VX接线牵引变压器构成的AT牵引供电系统结构分别见图2 (a) 和图2 (b) 。从图中可明显看出, VX接线牵引变压器二次绕组引出了中性点接地, 可兼做馈线AT, 因此能取消牵引变电所出口处的AT, 节省了投资。
为使列车运行于牵引变电所和第一个AT区间时, 牵引电流主要沿正馈线而不是钢轨和大地回流至牵引变电所, 降低对邻近通信线路的电磁干扰, VX接线牵引变压器对短路阻抗匹配应满足以下要求:
其中, Z21为变压器在二次TN绕组上加电压, 一次绕组短路、三次FN绕组开路时测得的阻抗;Z31为变压器在三次FN绕组上加电压, 一次绕组短路、二次TN绕组开路时测得的阻抗;Z23-1为变压器在二次绕组和三次绕组串联回路两端加电压, 一次绕组短路时测得的阻抗。
由合蚌高铁牵引变压器参数测量和计算可得, 220 (1±2×2.5%) /27.5 k V-27.5 k V单相牵引变压器的约为0.27Ω, 满足上述≤0.45Ω的要求。
2 AT和TRNF合用牵引变压器的特点
2.1 容量配置
VX接线牵引变压器由2台单相变压器组合而成, 定义原边绕组容量为S1, 连接接触网的次边为T绕组, 容量为S2;连接正馈线的次边为F绕组, 容量为S3;供电范围内的牵引负荷容量为Sf。3个绕组中传输的牵引负荷容量分别为S1f、S2f和S3f。
当不考虑变压器和牵引网损耗对传输容量的影响时, 由AT供电方式等效电路特性可得:S1f=Sf;S1f=S2f+S3f;S2f=[0.5Sf, Sf];S2f=[0, 0.5Sf]。
由以上4式可得, 理论上最为经济的绕组容量配置约束条件为:S1=S2+S3。
次边绕组容量平均配置的比例为S1∶S2∶S3=1 0 0∶5 0∶5 0;次边绕组容量最大配置比例为S1∶S2∶S3=100∶100∶50。显然, 满足次边绕组最大容量配置比例的牵引变压器既能向AT牵引网供电, 又能向TRNF牵引网供电, 且不限制负载所处位置。
当然, 具体的牵引变压器容量配置应根据工程实际情况进行, 以免造成容量配置不足或容量浪费的问题。合蚌高铁各牵引变电所使用的VX接线牵引变压器 (合用) 额定容量见表1;设计计算确定的牵引变压器容量见表2。由表可见, 所选牵引变压器容量满足近期和远期的运营需求。
k VA
MVA
注:表中各变压器容量已包含淮南线、水蚌线 (普速铁路) 容量。
2.2 合用变压器T绕组特性
(1) 容量特性。在此讨论的VX接线牵引变压器除需向合蚌高铁AT牵引网供电外, 还需兼顾并行的普速铁路TRNF牵引网供电。由图2 (b) 可知其工作原理为:向AT牵引网供电时, T1-F1和T2-F2绕组 (55 k V) 分别接至上下行T、F母线并经馈线向接触网供电;向TRNF牵引网供电时, T1-N和T2-N绕组 (27.5 k V) 分别接至上下行T母线和钢轨, 由T母线引出馈线向接触网供电。
由上述分析可得, 当合蚌高铁和普速铁路均有负荷时 (即两线都有车时) , T绕组较单线有负荷时的容量显著增大。
(2) 受流冲击特性。牵引变压器负荷本身具有冲击性和不确定性, 并且负载短路故障频发, 短路电流大 (一般为额定电流的6~10倍) 。当牵引变压器工作在合用模式下时, 它可能是单独向高速铁路或普速铁路供电, 也可能是同时向二者供电, 随机性较大。这就导致T绕组在正常工况下的电流及故障情况下所受的冲击电流时大时小, 情况更为复杂。
通过以上对合用变压器T绕组特性的分析可知, 为保证变压器正常运行时的容量满足负荷需求, 故障情况下本体所受的短路电流和电动力不致过大, T绕组的阻抗应较非合用变压器有所提高。因此, 应从机械和电气的角度采取相关措施, 适当提高T绕组的阻抗。
3 结论
牵引负荷的移动特性决定了牵引负荷比必然对电力系统产生负序影响。无论普速铁路还是高速铁路, 牵引变压器接线形式都应根据线路条件和运输组织方式, 并结合牵引负荷具体特点及地方电网的发展趋势统筹考虑, 合理选择。
VX接线牵引变压器具有供电能力强、总投资成本低、占地面积小等优点, 应用前景广阔。与Scot接线牵引变压器相比, VX接线牵引变压器可节省牵引变电所出口AT;与“+”字交叉接线牵引变压器相比, VX接线形式的变压器容量利用率更高, 供电臂电压水平更好;与纯单相接线牵引变压器相比, VX接线形式可使对电力系统的负序影响减少一半。
合蚌高铁牵引变电所采用由2台单相VV接线变压器在外部组成的三相VX接线牵引变压器。为满足并行的普速电气化铁路供电, 该变压器设计为AT、TRNF合用模式。工程实践表明, 该牵引变压器能满足牵引供电需求, 并节省了投资, 对地方电能的使用也更加合理。
参考文献
[1]张亚杰, 龚永纲, 李静.电气化铁路VX接线牵引变压器的设计特点[J].变压器, 2012, 49 (3) :1-4.
[2]杨振龙.V/X接线牵引变压器的研究和应用[J].电气化铁道, 2004 (4) :12-15.
[3]楚振宇.牵引变压器接线形式的比较[J].电气化铁道, 2005 (专刊) :54-161.
[4]李彦哲, 胡彦奎, 王果, 等.电气化铁道供电系统与设计[M].兰州:兰州大学出版社, 2006.
[5]谭秀炳.交流电气化铁道牵引供电系统[M].2版.成都:西南交通大学出版社, 2007.
AT牵引供电 篇4
关键词：直流,交流,牵引系统
1 概述
目前, 广州地铁线网的发展速度进入快车道, 为满足不同需求而开通的线路也日益增多, 现有的线路包括广佛线、一号～五号线, 三号线北延段、八号线、APM线等等, 其中APM线的线路最短, 仅有3.96公里。APM线功能需求定位为广州中轴线旅游观光线路, 途经广州塔、海心沙、大剧院、花城广场、中信广场等标志性景点。其最为特殊的是列车供电采用AC600V的交流牵引供电系统, 这是广州地铁历史上第一条采用交流牵引供电的线路。在国内的其他地铁城市中, 交流牵引供电系统的出现也仅限于北京机场内采用的无人驾驶列车线路, 一般地铁列车供电均采用直流牵引供电系统。本文将针对广州地铁采用的两种牵引供电方式进行分析比较, 明确两者对于地铁列车供电存在的意义。
2 直流牵引供电系统
2.1 直流牵引供电系统组成
直流牵引供电系统在中国地铁行业应用比较普遍, 一般直流电压等级为DC1500V, 有个别城市如北京地铁线路采用DC750V。直流牵引供电是一项比较成熟的技术, 其系统组成主要包括以下几个部分:中压馈线开关、牵引变压器、整流柜、直流进线开关、直流馈线开关和牵引网组成。牵引网主要由直流馈线开关馈出电缆、上网刀闸、接触网/接触轨、牵引轨、均流电缆、回流电缆、负极柜等组成。牵引变压器和整流装置整体称为整流机组, 整流机组将中压交流 (一般为33KV或35KV) 通过降压整流变成直流1500V电源, 通过直流进线开关供给直流母排, 再从母排通过馈线开关和上网刀闸将直流电送至接触网/接触轨供列车使用。列车通过受电弓或集电靴取电, 电流经牵引电机流出后通过轮对接到牵引轨上, 经回流电缆引至回流箱, 然后通过电缆接到负母线, 再经负极柜流回到整流柜的负极, 完成回流。
广州地铁典型直流牵引供电系统的主接线图如图1所示:
2.2 直流系统保护设置
在直流系统中, 保护的设置对于系统的安全运行有着重要的意义。直流牵引系统保护一般包括以下几个方面:
1) 整流机组保护:牵引变压器电流速断保护、过电流保护、零序电流保护、过负荷保护、温度保护、整流器二极管保护、整流器交、直流侧过电压保护。2) 直流进线开关:大电流脱扣保护 (断路器本体保护) 、逆流保护。3) 直流馈线开关:大电流脱扣保护 (断路器本体保护) 、电流速断、定时限过电流、di/dt+△I保护、接触网热过负荷保护、双边联跳保护。
2.3 直流牵引系统的优缺点
采用牵引直流系统的优点在于可以稳定提供列车牵引电源, 受电压波动影响小, 对于高密度列车运作提供比较有力的动力保障, 此外直流系统在远距离供电方面电压降比较小, 可以适当增加相邻牵引所的距离, 减少初始投资。不足之处在于直流系统的设备投资比较大, 对设备安装的空间和维护要求要高一些, 保护设置比较复杂。
3 交流牵引供电系统
3.1 交流牵引供电系统组成
以APM线为例, 交流牵引供电系统采用的电压制式为AC600V, 系统主要由10KV馈线开关、牵引变压器、中性点电阻柜、交流进线开关, 母联开关、交流馈线开关、无功补偿装置、轨旁开关、接触轨等组成。其中无功补偿装置根据功率因素预定值采用自动投切的方式, APM接触轨有别于其他线路的接触轨, 其他线路接触轨只有一根轨组成, 但它是由五根轨组合组成, 三根为ABC交流三相牵引轨, 另外两根充当接地轨作用。
牵引变压器将AC10KV降压至600V, 通过交流进线开关输送至交流母排, 再经馈线开关、轨旁开关输送至接触轨, 列车通过集电靴从牵引轨上取电, 交流电机输出后通过接地轨接至接地系统, 形成回流。
3.2 交流系统保护设置
交流系统设备组成相对简单, 技术应用比较成熟, 保护设置主要考虑电量型保护, 主要设备的保护设置如下:
1) 牵引变压器保护:电流速断保护、过电流保护、零序电流保护、过负荷保护、温度保护 (铁芯及绕组温度保护) 。2) 交流进线开关:过电流保护、电流速断保护、逆向功率保护、低电压保护、接地故障保护、逻辑联锁保护、三相电流不平衡保护。3) 交流馈线开关:过电流保护、电流速断保护、零序电流保护、逻辑联锁保护。4) 交流母联开关:过电流保护、电流速断保护、备自投。5) 无功补偿装置:根据设定值进行自动投切。6) 中性点电阻:阻值为346欧姆, 设置过电流报警、过电压保护。
3.3 交流牵引系统的优缺点
交流牵引系统的优点主要体现在初始投资小, 对设备要求不高, 保护设置简单, 运行维护比较方便, 比较适合对牵引电源质量要求不高的线路使用, 此外中性点大电阻接地方式能保证出现单相接地的时候能在一定时间内 (APM设计为一小时) 继续维持供电系统运行, 保障运营列车的正常行驶。缺点也比较明显, 交流系统受电压波动影响较大, 远距离电压降比较明显, 为避免并网电磁合环影响, 整条线路的牵引电源要求均接自区域变电站的同一段母线。对列车运行的速度和密度也有一定的影响。
4 总结
通过对直流和交流系统的组成及保护设置的分析比较, 我们能清晰地看出两者的优劣点, 可以根据实际的需求选择合适的牵引供电系统, 在效益投资方面取得一个比较好的平衡, 从目前发展的趋势而言, 由于地铁线路的开通主要以长线路, 多站点的特点为主, 因此从运营角度考虑, 为保证列车连续供电质量, 一般都以选择直流供电系统为主。另外, 一些针对特殊需求而设置开通的线路, 由于线路较短, 列车密度低, 对连续供电质量方面要求没那么严格, 如APM线, 从节约投资, 降低维护费用的角度考虑, 采用交流牵引系统比较合适。
参考文献