陳啟德

摘要：目前，城市交通的擁堵不堪、城市用地的日趨緊張以及各式交通工具對城市環(huán)境的污染程度的上升，使得城市地鐵的發(fā)展成為了解決以上問題的關(guān)鍵，地鐵供電系統(tǒng)對我國軌道交通的發(fā)展發(fā)揮著重要作用。文章對中壓交流并網(wǎng)供電技術(shù)的構(gòu)成、優(yōu)點(diǎn)、控制參數(shù)等主要內(nèi)容，中壓交流并網(wǎng)供電技術(shù)在地鐵列車上的應(yīng)用以及其應(yīng)用的意義進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞：中壓交流電；并網(wǎng)供電技術(shù)；城市交通軌道；地鐵列車；城市交通 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：U416 文章編號(hào)：1009-2374（2017）02-0051-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.02.024

伴隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，城市交通軌道的規(guī)模不斷擴(kuò)大，運(yùn)營系統(tǒng)也在不斷成熟，面對著形形色色的交通方式，地鐵已經(jīng)成為現(xiàn)代人在城市生活中的最佳選擇，在現(xiàn)代生活的發(fā)展過程中，地鐵憑借著運(yùn)輸量大、運(yùn)輸速度快的優(yōu)勢在解決城市用地和交通擁擠等問題上發(fā)揮著不可替代的作用。供電系統(tǒng)是地鐵工程中最重要的系統(tǒng)之一，它能夠有效地為地鐵列車和各種輔助設(shè)備提供電能，而供電技術(shù)作為供電系統(tǒng)的關(guān)鍵，中壓交流并網(wǎng)供電技術(shù)在地鐵列車上的應(yīng)用是地鐵安全可靠運(yùn)行的重要保證。

1 中壓交流并網(wǎng)供電技術(shù)概述

1.1 中壓交流并網(wǎng)供電技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

中壓交流并網(wǎng)供電技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于有效地改善了傳統(tǒng)的交叉式供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備笨重且數(shù)量多，成本高，可靠性低且不易于維護(hù)的劣勢，其在地鐵列車供電系統(tǒng)上的應(yīng)用能夠達(dá)到簡化電路，易于控制的目的，并且保證地鐵列車的安全運(yùn)行。

1.2 中壓交流并網(wǎng)供電技術(shù)的控制參數(shù)

中壓交流并網(wǎng)供電技術(shù)的控制參數(shù)與地鐵供電系統(tǒng)的逆變器輸出端有直接關(guān)系，通常相關(guān)熱源會(huì)采用測量公用電流和電壓的方式對中壓交流并網(wǎng)供電技術(shù)的控制參數(shù)進(jìn)行測量，這免除了過去傳統(tǒng)的對每個(gè)電機(jī)分別進(jìn)行速度測量的繁瑣的過程，有效地提高了工作效率，保證了工作質(zhì)量。

2 中壓交流并網(wǎng)供電技術(shù)在地鐵列車上的應(yīng)用

中壓交流并網(wǎng)供電技術(shù)的出現(xiàn)和其在城市交通軌道上的應(yīng)用，使得城市地鐵列車的供電輔助系統(tǒng)更加成熟，在運(yùn)行過程中也更加安全可靠。現(xiàn)階段，中壓交流并網(wǎng)供電技術(shù)已在大中型城市的地鐵輔助供電系統(tǒng)上得以應(yīng)用，相比于傳統(tǒng)的交叉式供電結(jié)構(gòu)，中壓交流并網(wǎng)供電技術(shù)能夠更加快速、準(zhǔn)確地應(yīng)對地鐵在運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的各類供電故障情況，為地鐵的安全平穩(wěn)運(yùn)行提供了安全保障。

2.1 中壓交流并網(wǎng)供電技術(shù)在地鐵列車上的應(yīng)用原理

中壓交流并網(wǎng)供電技術(shù)在地鐵列車上的應(yīng)用原理在于三點(diǎn)：當(dāng)?shù)罔F列車再生制動(dòng)時(shí)、當(dāng)?shù)罔F列車處于加速狀態(tài)時(shí)、當(dāng)?shù)罔F列車出現(xiàn)惰行狀況時(shí)。下面對這三種應(yīng)用原理分別進(jìn)行介紹。

2.1.1 當(dāng)?shù)罔F列車再生制動(dòng)時(shí)，中壓直流電將會(huì)發(fā)出牽引動(dòng)作，致使整個(gè)電網(wǎng)出現(xiàn)電壓升高的狀態(tài)，這時(shí)需要中壓交流并網(wǎng)供電技術(shù)進(jìn)行電壓平衡工作，其工作路徑是利用變換器改變電路模式，使得地鐵列車供電系統(tǒng)的超級(jí)電容組再生制動(dòng)能量，達(dá)到降低直流并牽引電網(wǎng)電壓的目的。

2.1.2 當(dāng)?shù)罔F列車處于加速狀態(tài)時(shí)，與第一種情況恰恰相反的是，中壓直流電將會(huì)發(fā)出牽引動(dòng)作，致使整個(gè)電網(wǎng)出現(xiàn)電壓降低的狀態(tài)，當(dāng)然此時(shí)直流牽引電網(wǎng)電壓也將會(huì)被拉低，中壓交流并網(wǎng)供電技術(shù)進(jìn)行電壓平衡工作，其工作路徑是用過控制器改變電路模式，使得地鐵列車供電系統(tǒng)的儲(chǔ)能裝置與電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通，這樣一來可以達(dá)到降低地鐵列車供電系統(tǒng)的峰值，由此可以達(dá)到節(jié)能減排的目的。

2.1.3 當(dāng)?shù)罔F列車出現(xiàn)惰行狀況時(shí)，地鐵列車供電系統(tǒng)的能量存儲(chǔ)狀態(tài)可能會(huì)出現(xiàn)與正常運(yùn)行過程中的差異，這時(shí)則需要中壓交流并網(wǎng)供電技術(shù)進(jìn)行電容平衡工作，其工作路徑是借助控制器對地鐵列車供電系統(tǒng)的能量存儲(chǔ)狀態(tài)進(jìn)行平衡，以達(dá)到能量存儲(chǔ)平衡的目的。

總之，中壓交流并網(wǎng)供電技術(shù)在地鐵列車上的應(yīng)用是為了解決地鐵列車運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的種種問題而存在的。

2.2 中壓交流并網(wǎng)供電技術(shù)在地鐵列車上的應(yīng)用系統(tǒng)

2.2.1 地鐵列車輔助供電系統(tǒng)概述。

首先，地鐵列車的輔助供電系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)備有逆變器，在輔助供電系統(tǒng)不斷成熟和發(fā)展的過程中，尤其是中壓交流并網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，輔助供電系統(tǒng)越來越精簡、越來越實(shí)用。

其次，地鐵列車根據(jù)電壓的不同，可分為高壓、中壓和低壓，中壓交流并網(wǎng)供電技術(shù)在地鐵輔助供電系統(tǒng)中的應(yīng)用電壓一般為400/230V，如果地鐵列車因某些不可抗力的原因出現(xiàn)供電方面緊急狀況時(shí)，中壓交流并網(wǎng)技術(shù)與輔助供電系統(tǒng)最長可緊急供電45分鐘。

最后，地鐵列車的輔助供電系統(tǒng)主要服務(wù)于地鐵的車廂內(nèi)外照明、空調(diào)、空壓機(jī)以及牽引冷卻風(fēng)機(jī)等部分，對地鐵的整體運(yùn)行情況有著重要的影響和意義。

2.2.2 地鐵列車輔助供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的地鐵列車輔助供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，多利用交叉式供電方式，其結(jié)構(gòu)具有一定的復(fù)雜性和多樣性，而新型的地鐵類車輔助供電系統(tǒng)則利用了新型的中壓交流并網(wǎng)供電技術(shù)，其系統(tǒng)具有集中化和精簡化的優(yōu)勢（詳情可參考圖1：地鐵列車輔助供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）。

圖1 地鐵列車輔助供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.3 中壓交流并網(wǎng)供電技術(shù)在地鐵列車上的應(yīng)用模式

就現(xiàn)階段中壓交流并網(wǎng)供電技術(shù)的成熟度來說，其在地鐵列車的應(yīng)用可分為電阻耗散型、逆變回饋型以及超級(jí)電容儲(chǔ)能型三種模式。

2.3.1 電阻耗散型是當(dāng)前國內(nèi)外大中型城市地鐵列車中常用的中壓交流并網(wǎng)供電技術(shù)應(yīng)用模式，其應(yīng)用原理與地鐵列車再生制動(dòng)時(shí)相似，但容易造成能源的不合理利用，對節(jié)能環(huán)保的現(xiàn)代綠色出行方式造成影響。

2.3.2 逆變回饋型應(yīng)用模式主要是通過大功率電子逆變器進(jìn)行電壓平衡來保證輔助供電系統(tǒng)的正常運(yùn)作。其優(yōu)勢在于節(jié)能環(huán)保，完成速度快，對外界溫度影響較小，而缺點(diǎn)在于設(shè)備損耗大，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護(hù)費(fèi)用高，增加地鐵運(yùn)行的整體費(fèi)用。

2.3.3 超級(jí)電容儲(chǔ)能型是利用中壓交流并網(wǎng)供電技術(shù)，并借助控制器對地鐵列車供電系統(tǒng)的能量存儲(chǔ)狀態(tài)進(jìn)行平衡。

3 中壓交流并網(wǎng)供電技術(shù)在地鐵列車上應(yīng)用的意義

3.1 提高地鐵的節(jié)能效果

中壓交流并網(wǎng)供電技術(shù)在地鐵列車上的逆變回饋行應(yīng)用模式對外界環(huán)境的溫度影響較小，同時(shí)能夠有效地達(dá)到節(jié)能減排的效果。之所以能夠產(chǎn)生這樣的效果是因?yàn)橹袎航涣鞑⒕W(wǎng)供電技術(shù)在地鐵列車上的逆變回饋行應(yīng)用過程中能夠有效地減少制動(dòng)電阻因散熱而產(chǎn)生的能耗，并減輕地鐵列車的重量，從而達(dá)到節(jié)能減排的明顯效果。眾所周知，現(xiàn)代社會(huì)不僅僅是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的社會(huì)，是綠色環(huán)保的社會(huì)，更是資源節(jié)約型和環(huán)境友好型的社會(huì)，中壓交流并網(wǎng)供電技術(shù)在地鐵列車上的應(yīng)用不僅符合綠色環(huán)保的時(shí)代主題，更能夠?qū)Ω纳瞥鞘协h(huán)境、提高城市居民生活質(zhì)量、減緩全球變暖速度起到十分重要的作用。

3.2 增加整體效益

中壓交流并網(wǎng)供電技術(shù)在地鐵列車上超級(jí)電容儲(chǔ)能型的應(yīng)用中具有結(jié)構(gòu)簡單、效率高等優(yōu)點(diǎn)，由此可以知道中壓交流并網(wǎng)供電技術(shù)在地鐵列車上的應(yīng)用可以有效地增加整體的運(yùn)營效益。

當(dāng)?shù)罔F列車開始運(yùn)行時(shí)，通過中壓交流并網(wǎng)供電技術(shù)在地鐵列車上超級(jí)電容儲(chǔ)能型的應(yīng)用，并利用其平衡電容的功能，避免地鐵列車的相關(guān)用電設(shè)備受到干擾，使地鐵列車的整體運(yùn)行變得既輕松又簡單。

3.3 促進(jìn)城市交通發(fā)展

中壓交流并網(wǎng)供電技術(shù)在地鐵列車上應(yīng)用的最大意義在于促進(jìn)城市交通的進(jìn)一步發(fā)展，地鐵列車在大中型城市的應(yīng)用為解決城市交通擁擠不堪和城市能源和土地資源匱乏問題提供了新的方向，并促進(jìn)了城市居民更好地使用高效、便捷、優(yōu)質(zhì)的公交出行服務(wù)。中壓交流并網(wǎng)供電技術(shù)在地鐵列車上的應(yīng)用也將進(jìn)一步提高地鐵列車運(yùn)行的安全程度，保證乘客的使用安全，提高城市居民日常的機(jī)動(dòng)性，促進(jìn)城市居民生活節(jié)奏的加快，對于提高城市居民的生產(chǎn)積極性和生產(chǎn)力有著巨大的幫助，進(jìn)而推動(dòng)現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，為我國能夠更快更好地邁向現(xiàn)代化社會(huì)做出了巨大的貢獻(xiàn)。

3.4 環(huán)網(wǎng)接線中的應(yīng)用

通過以上的分析了解到中壓交流并網(wǎng)供電技術(shù)在地鐵列車中的作用，在地鐵行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，其中環(huán)網(wǎng)接線則主要應(yīng)用了中壓交流并網(wǎng)供電技術(shù)，與傳統(tǒng)供電技術(shù)相比，具有供電可靠性高、安全性高等優(yōu)勢。傳統(tǒng)的環(huán)網(wǎng)接線方式在供電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的過程中，一旦供電線路出現(xiàn)故障，則需要消耗大量的經(jīng)濟(jì)以及花費(fèi)大量的時(shí)間進(jìn)行維修，而且在維修過程中還需要進(jìn)行人工倒閘，只有在維修完成之后才能恢復(fù)正常供電，總的來說供電穩(wěn)定性較差。而地鐵列車環(huán)網(wǎng)接線應(yīng)用了中壓交流并網(wǎng)供電技術(shù)，有兩個(gè)獨(dú)立的平行電源，一旦一個(gè)電源出現(xiàn)問題，另一個(gè)電源會(huì)正常供電，并不會(huì)影響環(huán)網(wǎng)的正常運(yùn)行。在維修過程中，主要將故障區(qū)域隔離，再對其進(jìn)行維修，保證非故障區(qū)域正常供電，進(jìn)而保證環(huán)網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。環(huán)網(wǎng)主要利用合并開關(guān)的方式對線路進(jìn)行控制，提高環(huán)網(wǎng)控制的可靠性，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)供電系統(tǒng)的弊端。

3.5 地鐵中壓交流環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用

環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)是保證地鐵列車正常運(yùn)用的關(guān)鍵，隨著人們對地鐵交通的重視，對地鐵列車運(yùn)營的安全性也越來越重視，在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展下，地鐵列車環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)也在不斷改進(jìn)和創(chuàng)新，將中壓交流并網(wǎng)供電技術(shù)應(yīng)用供電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中，主要需要做到以下三點(diǎn)：

3.5.1 供電線路的容量應(yīng)留有一定的容量空間，避免負(fù)荷過高或用電量增加而影響到供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3.5.2 應(yīng)保證線路連接簡單，保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、靈活性以及可靠性，同時(shí)更便于后期的維修維護(hù)工作。

3.5.3 由于地鐵交通的發(fā)展極為迅速，環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)的用電量也在不斷增加，因此為了滿足地鐵未來的發(fā)展趨勢，在環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)留有備用線路。另外，中壓交流并網(wǎng)供電技術(shù)的應(yīng)用，應(yīng)保證環(huán)網(wǎng)設(shè)計(jì)按照最高標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，一旦某一條線路發(fā)生故障，備用線路承載最大負(fù)荷時(shí)，需要保證供電系統(tǒng)能夠正常工作，這樣才能保證地鐵列車運(yùn)行的安全性、可靠性。

4 結(jié)語

中壓交流并網(wǎng)供電技術(shù)在地鐵列車上的應(yīng)用對城市交通國道發(fā)展的意義和作用，城市交通軌道發(fā)展到今天經(jīng)歷了十分復(fù)雜和漫長的過程，每一個(gè)細(xì)節(jié)、每一個(gè)過程都需要相關(guān)人員悉心鉆研和拿捏?，F(xiàn)階段，中壓交流并網(wǎng)供電技術(shù)在地鐵列車上的應(yīng)用還在不斷優(yōu)化和不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)交叉式供電結(jié)構(gòu)與新型中壓交流并網(wǎng)供電技術(shù)的融合和發(fā)展也在不斷推進(jìn)當(dāng)中，同時(shí)這也將是現(xiàn)代供電技術(shù)發(fā)展的重要方向，有理由相信，現(xiàn)代供電技術(shù)將會(huì)有更加廣闊的未來，而城市交通的發(fā)展也將有著更加美好的明天。

參考文獻(xiàn)

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（責(zé)任編輯：蔣建華）