城軌交通牽引供電系統(tǒng)的新技術(shù)發(fā)展與應用

張攬月 施曉芳

摘 要：在城市軌道交通發(fā)展的過程中，城軌交通牽引供電系統(tǒng)為城市軌道交通的發(fā)展提供了更新的選擇。對城軌交通牽引供電系統(tǒng)的研究是建立在模型的基礎(chǔ)上進行的，只有這樣才能得到比較理想的研究效果。該文對城市軌道交流牽引技術(shù)進行了研究，利用模型對該技術(shù)的優(yōu)越性進行了說明，希望通過該文的研究分析，可以為廣大同仁提供一些參考意見，一起為我國城軌交通系統(tǒng)的建設(shè)貢獻自己的力量。

關(guān)鍵詞：城軌交流牽引供電；接觸網(wǎng)電壓等級；最長供電距離

中圖分類號：TM461 文獻標志碼：A

目前，很多國家的城市軌道建設(shè)都是采用直流牽引供電方式進行的，這種方式會產(chǎn)生很多雜散電流，給軌道的長期使用造成極大影響。因此為了提高列車的安全性，對城軌交通牽引供電系統(tǒng)的最新技術(shù)進行研究十分重要。希望通過該文的分析，能夠提高人們對城軌交通牽引供電系統(tǒng)的認識，并能夠結(jié)合該文的研究一起推動城軌交通牽引供電系統(tǒng)的進步。

1 城軌交流牽引供電系統(tǒng)模型與參數(shù)

1.1 35 kV單芯鎧裝電纜結(jié)構(gòu)

35 kV單芯鎧裝電纜一般是同軸結(jié)構(gòu)，由里及外分別為電線芯、主絕緣層、金屬屏蔽、護層絕緣、鎧裝層和外護套。每個單芯電纜由金屬屏蔽外表面與鎧層內(nèi)表面構(gòu)成回路，鎧裝外層表面與大地構(gòu)成回路，導電線芯與金屬屏蔽內(nèi)表構(gòu)成回路的3個部分。下面利用矩陣進行具體說明，并為該次研究提供更加真實準確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

1.2 35 kV鎧裝電纜阻抗矩陣

1.4 牽引網(wǎng)參數(shù)矩陣與模型

現(xiàn)如今，牽引網(wǎng)建模參與計算，主要是基于平行傳輸理論，在這個理論中有多導體鏈式網(wǎng)絡模型，能夠取得良好的應用效果。用該模型建立的矩陣最為主要的內(nèi)容是對阻抗矩陣與導納矩陣的求解。在牽引網(wǎng)系統(tǒng)中，導線的數(shù)量多，結(jié)構(gòu)比較復雜。假設(shè)在導線網(wǎng)絡建模時，階數(shù)高且復雜，此時就可以對模型進行降階簡化。

1.4.1 牽引網(wǎng)參數(shù)矩陣

1.4.3 牽引網(wǎng)模型

在知道牽引網(wǎng)阻抗矩陣后，可設(shè)該矩陣為Z，導納矩陣為Y，線路的長度則設(shè)為L，由此可建立隨意長度的網(wǎng)絡模型。

1.5 城軌交流牽引供電系統(tǒng)仿真模型

該文的研究是建立在仿真模型平臺上的，并利用MATLAB/Simulink的功能準確模擬牽引供電系統(tǒng)的真實運行的狀態(tài)，而MATLAB/Simulink的功能是動態(tài)仿真功能。利用這個強大的功能，可以直觀有效地了解牽引供電系統(tǒng)的電氣系統(tǒng)，并對該設(shè)計做出準確評價。

在城市軌道交流牽引供電系統(tǒng)中，所建立的仿真模型主要由外部電源模型、牽引網(wǎng)模型等6個重要部分組成。該模型是通過MATLAB/Simulink中的電力系統(tǒng)擴展庫，對系統(tǒng)直接提供電阻、電感等。

1.5.1 外部電源仿真模型

該模型建立后，外部電源直接對應電力系統(tǒng)的110 kV三相電源，通過建立仿真模型，可以直接用到城軌交流牽引供電系統(tǒng)外部電源的仿真模型。

1.5.2 35 kV鎧裝電纜輸入?yún)?shù)及仿真模型

35 kV單芯鎧裝電纜輸入?yún)?shù)：其結(jié)構(gòu)按照順序分別為導電線芯、主絕緣、金屬屏蔽、護層絕緣、鎧裝層、外護套；材料按照順序分別為銅、XLPE、銅、XLPE、不銹鋼、聚乙烯；電阻率（Ω·mm2/m）分別為0.0172、無、0.0172、無、0.73、無；內(nèi)半徑（mm）分別為無、10.3、20.8、21.4、21.9、22.9；外半徑（mm）分別為10.3、20.8、21.4、21.9、22.9、25.5；相對介常數(shù)分別為無、2.3、無、2.3、無、2.3。

在城軌交流牽引供電系統(tǒng)中，所采用的傳輸電能為兩相單芯鎧裝電纜。兩相單芯電纜在計算的過程中，矩陣也從9階降到6階。通過對參數(shù)進行分析，可以使研究更加深入，模型建立對該研究十分有幫助。

2 展望

在MATLAB/Simulink平臺上建立的模型，并對城軌交流牽引供電系統(tǒng)進行分析，能夠有效控制供電系統(tǒng)在運行中產(chǎn)生的電流危害。也為城市軌道的發(fā)展提供更多更好的選擇。通過研究可知，電壓等級為6.0 kV時最為合適，35 kV鎧裝電纜的靈敏度增加，牽引網(wǎng)最長供電距離也滿足城軌線路的供電需求。該技術(shù)作為一項新技術(shù)，通過不斷地深入研究，技術(shù)也在不斷完善，同時能夠為城軌建設(shè)提供更有效的方案。通過上述研究，相信在不久的將來，城軌交通牽引供電系統(tǒng)的研究會取得巨大進步，并不斷推進其在城市軌道建設(shè)中的應用。希望通過該文分析，能夠為我國的城市軌道建設(shè)提供一些理論基礎(chǔ)，進而為人們提供更加優(yōu)質(zhì)的服務，保證我國能夠在國際競爭中不斷提升自身實力，實現(xiàn)該事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

3 結(jié)語

該文對城軌交通牽引供電系統(tǒng)進行了研究，通過建立模型可知牽引供電系統(tǒng)在城軌的發(fā)展中會發(fā)揮巨大作用，且城軌交通牽引供電系統(tǒng)的整體性能都比較優(yōu)良，滿足城軌的設(shè)計需求，并有良好的應用效果。通過研究，希望能為城軌交流牽引供電技術(shù)的完善與運用提供幫助。

參考文獻

[1]姜美靜.城軌交通牽引供電系統(tǒng)的最新技術(shù)發(fā)展與應用實踐[J].城市軌道交通，2017（2）：24.

[2]王虎高，屈海洋，陳中杰.儲能電源應用于地鐵車輛應急牽引的設(shè)計研究[J].電力機車與城軌車輛，2016（1）：50-53.

[3]趙麥麗.城市軌道交通直流牽引供電系統(tǒng)有關(guān)技術(shù)研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2017（6）：103-104.