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城轨交通牵引供电系统的新技术发展与应用

范文

张揽月施晓芳

摘要：在城市轨道交通发展的过程中，城轨交通牵引供电系统为城市轨道交通的发展提供了更新的选择。对城轨交通牵引供电系统的研究是建立在模型的基础上进行的，只有这样才能得到比较理想的研究效果。该文对城市轨道交流牵引技术进行了研究，利用模型对该技术的优越性进行了说明，希望通过该文的研究分析，可以为广大同仁提供一些参考意见，一起为我国城轨交通系统的建设贡献自己的力量。

关键词：城轨交流牵引供电；接触网电压等级；最长供电距离

中图分类号：TM461 文献标志码：A

目前，很多国家的城市轨道建设都是采用直流牵引供电方式进行的，这种方式会产生很多杂散电流，给轨道的长期使用造成极大影响。因此为了提高列车的安全性，对城轨交通牵引供电系统的最新技术进行研究十分重要。希望通过该文的分析，能够提高人们对城轨交通牵引供电系统的认识，并能够结合该文的研究一起推动城轨交通牵引供电系统的进步。

1 城轨交流牵引供电系统模型与参数

1.1 35 kV单芯铠装电缆结构

35 kV单芯铠装电缆一般是同轴结构，由里及外分别为电线芯、主绝缘层、金属屏蔽、护层绝缘、铠装层和外护套。每个单芯电缆由金属屏蔽外表面与铠层内表面构成回路，铠装外层表面与大地构成回路，导电线芯与金属屏蔽内表构成回路的3个部分。下面利用矩阵进行具体说明，并为该次研究提供更加真实准确的数据基础。

1.2 35 kV铠装电缆阻抗矩阵

1.4 牵引网参数矩阵与模型

现如今，牵引网建模参与计算，主要是基于平行传输理论，在这个理论中有多导体链式网络模型，能够取得良好的应用效果。用该模型建立的矩阵最为主要的内容是对阻抗矩阵与导纳矩阵的求解。在牵引网系统中，导线的数量多，结构比较复杂。假设在导线网络建模时，阶数高且复杂，此时就可以对模型进行降阶简化。

1.4.1 牵引网参数矩阵

1.4.3 牵引网模型

在知道牵引网阻抗矩阵后，可设该矩阵为Z，导纳矩阵为Y，线路的长度则设为L，由此可建立随意长度的网络模型。

1.5 城轨交流牵引供电系统仿真模型

该文的研究是建立在仿真模型平台上的，并利用MATLAB/Simulink的功能准确模拟牵引供电系统的真实运行的状态，而MATLAB/Simulink的功能是动态仿真功能。利用这个强大的功能，可以直观有效地了解牵引供电系统的电气系统，并对该设计做出准确评价。

在城市轨道交流牵引供电系统中，所建立的仿真模型主要由外部电源模型、牵引网模型等6个重要部分组成。该模型是通过MATLAB/Simulink中的电力系统扩展库，对系统直接提供电阻、电感等。

1.5.1 外部电源仿真模型

该模型建立后，外部电源直接对应电力系统的110 kV三相电源，通过建立仿真模型，可以直接用到城轨交流牵引供电系统外部电源的仿真模型。

1.5.2 35 kV铠装电缆输入参数及仿真模型

35 kV单芯铠装电缆输入参数：其结构按照顺序分别为导电线芯、主绝缘、金属屏蔽、护层绝缘、铠装层、外护套；材料按照顺序分别为铜、XLPE、铜、XLPE、不锈钢、聚乙烯；电阻率（Ω·mm2/m）分别为0.0172、无、0.0172、无、0.73、无；内半径（mm）分别为无、10.3、20.8、21.4、21.9、22.9；外半径（mm）分别为10.3、20.8、21.4、21.9、22.9、25.5；相对介常数分别为无、2.3、无、2.3、无、2.3。

在城轨交流牵引供电系统中，所采用的传输电能为两相单芯铠装电缆。两相单芯电缆在计算的过程中，矩阵也从9阶降到6阶。通过对参数进行分析，可以使研究更加深入，模型建立对该研究十分有帮助。

2 展望

在MATLAB/Simulink平台上建立的模型，并对城轨交流牵引供电系统进行分析，能够有效控制供电系统在运行中产生的电流危害。也为城市轨道的发展提供更多更好的选择。通过研究可知，电压等级为6.0 kV时最为合适，35 kV铠装电缆的灵敏度增加，牵引网最长供电距离也满足城轨线路的供电需求。该技术作为一项新技术，通过不断地深入研究，技术也在不断完善，同时能够为城轨建设提供更有效的方案。通过上述研究，相信在不久的将来，城轨交通牵引供电系统的研究会取得巨大进步，并不断推进其在城市轨道建设中的应用。希望通过该文分析，能够为我国的城市轨道建设提供一些理论基础，进而为人们提供更加优质的服务，保证我国能够在国际竞争中不断提升自身实力，实现该事业的可持续发展。

3 结语

该文对城轨交通牵引供电系统进行了研究，通过建立模型可知牵引供电系统在城轨的发展中会发挥巨大作用，且城轨交通牵引供电系统的整体性能都比较优良，满足城轨的设计需求，并有良好的应用效果。通过研究，希望能为城轨交流牵引供電技术的完善与运用提供帮助。

参考文献

[1]姜美静.城轨交通牵引供电系统的最新技术发展与应用实践[J].城市轨道交通，2017（2）：24.

[2]王虎高，屈海洋，陈中杰.储能电源应用于地铁车辆应急牵引的设计研究[J].电力机车与城轨车辆，2016（1）：50-53.

[3]赵麦丽.城市轨道交通直流牵引供电系统有关技术研究[J].工程建设与设计，2017（6）：103-104.

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