永磁同步电机牵引系统

2003年，有关永磁同步电机牵引系统的阐述第一次传入冯江华的耳朵。当时，该项技术尚处于理论研究阶段。然而，冯江华察觉到，永磁牵引系统必将取代交流异步电机牵引系统，必须迅速研发。当年，株洲所率先组建了国内第一支永磁牵引系统研发团队，“从零起步”。

株洲所基础与平台研发中心副主任许峻峰称，在交流异步电机牵引系统研发阶段，我国比国外落后了20来年；在更先进的永磁同步领域，“我们就像是没有车灯的汽车，在黑灯瞎火的山路上摸索，方向稍有把握不准，后果不仅仅是跑偏”。

“电机控温是项目进展最大的瓶颈。”许峻峰介绍，为避免水、灰尘、铁屑等腐蚀电机内部永磁体，电机采用全封闭结构，但由于电机功率太大，发热过高，永磁材料在高温、振动和反向强磁场等条件下，可能发生不可恢复性失磁的严重风险。“如果列车在高速运行时失磁，后果不可想象。”

冯江华回忆，“没有任何可以借鉴的资料，也缺少研发测试用的相关设备”，株洲所只能“摸着石头过河”，不少数据仍要依靠比较原始的笨办法。“比如说，电机升温试验一做就是五六个小时，电机温控数据就人工全程蹲守来记录，这样来慢慢积累。”冯江华称。

研发团队成立8年后，也就是2011年底，株洲所永磁牵引系统在沈阳地铁2号线成功装车，实现了国内轨道交通领域的首次应用，结束了中国铁路没有永磁牵引系统的历史。株洲所也成为我国唯一掌握自主永磁牵引系统全套技术的企业。截至2015年5月底，沈阳地铁2号线已无故障载客运营7万公里。 2100433B

永磁同步电机牵引系统是列车的动力系统，由变流器和电机两大部分组成，其中变流器相当于列车的心脏，电机好比是列车的肌肉，电机主要负责传达动力，完成电能到机械能转变，带动列车平稳行驶。

牵引供电系统是将交流中压电压经降压整流变成直流1 500 V或直流750 V的电压，为电动列车提供牵引供电。它包括牵引变电所与牵引网。

牵引变电所可以分成正线牵引变电所、车辆段或停车场牵引变电所，正线牵引变电所义分为车站牵引变电所和区间牵引变电所。牵引变电所一般采用设备安装在建筑物内的形式，另外也有少量的箱式牵引变电所。作为试点，上海轨道交通5号线工程采用了箱式牵引变电所。

牵引网包括接触网与回流网。接触网有架空接触网和接触轨两种悬挂方式。大多数工程利用走行轨兼作回流网，少数工程单独设置回流轨。 2100433B

牵引供电是指拖动车辆运输所需电能的供电方式。牵引供电系统是指铁路从地方引入220（110）KV电源，通过牵引变电所降压到27.5KV送至电力机车的整个供电系统。

例如城市电车，地铁等，我们主要研究的内容是电气化铁道牵引供电系统。在我们这里简称牵引供电系统。

主要由牵引变电所和牵引网两部分组成。主要作用是从电力系统取得电能，并送给沿铁路线运行的机车。牵引变电系统组成部分：

一、高压架空输电线路

二、牵引变电所

三、接触网

四、馈电线

五、轨道

六、回流线

七、分区所（亭）

牵引供电一次供电网络

指直接向牵引变电所供电的地区变电所（或发电厂）及高压输电线路。

以牵引变电所进线门型架为分界点。

牵引供电牵引变电所

牵引变电所的功能是将三相的110KV(或220KV)高压交流电变换为两个单相的27.5KV的交流电，然后向铁路上、下行两个方向的接触网(额定电压为25KV)供电。

牵引变电所的作用：

1、变换电压。

2、集中、分配电能。

3、调整电压。

牵引供电牵引网

由馈电线、接触网、钢轨、回流线组成的双导线供电系统。

馈电线是连接变电所和接触网之间的架空铝导线。

接触网直接把从牵引变电所获得的电能供给电力机车，其质量和工作状态直接影响着电气化铁路运输能力。由于接触网是露天设置，没有备用，线路上的负荷又随电力机车的运行而沿接触线移动和变化，对接触网提出以下要求：

1、 在高速运行和恶劣的气候条件下，能保证电力机车正常取流，要求接触网在机械结构上有良好的稳定性和弹性。

2 、接触网设备对地绝缘要符合技术要求，安全可靠。

3 、要求接触网的设备.零件具有足够的耐磨性和抗腐浊能力，以期延长使用年限。

4 、要求接触网结构.设备尽量简单，零件互换性好，便于施工，维修。在事故情况下便于抢修和迅速恢复送电。

5、 尽可能降低成本，特别要注意节约有色金属及钢材。

牵引供电分区所

为了增加供电的灵活性，提高运行可靠性，在相邻变电所供电的接触网区段通常加设分区所。

分区所的作用：

1、使同一供电分区的上、下行接触网并联工作或单独工作。当并联工作时，分区所（亭）内的断路器闭合以提高接触网的末端电压；单独工作时，断路器打开。

2、单边供电的同一供电分区上、下行接触网（并联工作）内发生短路事故时，由牵引变电所中的馈线断路器和分区所（亭）中的断路器配合动作，切除事故区段，缩小事故范围。非事故区段仍可照常工作。

3、当某牵引变电所全所停电时，可闭合分区所（亭）中与分相绝缘器并联的隔离开关（或断路器），由相邻牵引变电所向停电牵引变电所的供电分区临时越区供电。

牵引供电开闭所

枢纽站场（如编组场、客场、机车整备线等），为提高供电可靠性和灵活性，通常将其分组独立供电，为此增设了开闭所。如果是复线区段，通过开闭所的断路器可将接触网上下行并联起来，兼分区所运行。

开闭所的作用：

1、开闭所不进行电压变换，只起扩大馈线回路数的作用，相当于配电所；

2、将供电臂分段，事故时缩小事故范围，提高供电可靠性；

3、保证枢纽站，场装卸作业和接触网分组检修的灵活性，安全性；

4、降低牵引变电所的复杂程度。