对于城市轨道交通的发展来说，其牵引供电系统的重要性不言而喻，它能够保障城市轨道交通的正常稳定运营，如果供电系统出现故障无法稳定地供电或者是停止供电，会导致城市轨道交通没有相应的动力，无法按照指定的运营计划到达指定位置，轻则会耽误我国公民日常出行，重则有可能造成交通的瘫痪或交通闭塞，甚至有可能造成安全事故的发生 。

一、 组成及原理

标准动车组牵引系统由两个牵引单元组成，每个牵引单元由两个动车和两个拖车构成，两个牵引单元采用对称式设计，单个牵引单元的主电路结构如图1所示。8辆编组含有2个对称的牵引单元,其中主变压器通过4个次级绕组将25kV接触网电压降压后分别输送给2个牵引变流器，牵引变流器经交-直-交变换，为本车4台三相异步牵引电机供电，同时通过中间直流环节为辅助变流器提供电能。图1：牵引传动系统图

二、 设备布置

标准动车组牵引系统一个牵引单元包括一台牵引变压器及冷却单元、两台牵引变流器及其冷却单元、八台牵引电机和四台牵引电机冷却风机。

标准动车组共设置两台牵引变压器，分别安装在 03/06 号车，为相邻两个动力车的两台牵引变流器分别提供单相交流电源。每个动力车包含一台牵引变流器，牵引变流器采用交-直-交变换， 可供本车四台牵引电机正常运行，并可实现牵引电机的变频调速。此外，牵引变流器通过中间直流环节为辅助变流器提供电源。牵引电机采用三相鼠笼式异步电动机，在驱动模式下可将电能转换成机械能，制动时将机械能转换成电能。

三、 主要部件结构与功能

（一）牵引变压器

牵引变压器分别位于动车组的03和06车车下，变压器冷却装置在每个牵引变压器的旁边。牵引变压器为单相心式变压器，额定工作电源为 25kV50HzAC 供电，该电源电压用于产生整车牵引力。牵引变压器将一次绕组上的输入电压降压为四个二次绕组输出电压（1900V50HzAC）。牵引变压器容量为 6433kVA，采用高等级耐热绝缘材料实现大容量轻量化设计，冷却液采用高燃点酯油提高防火安全性。主油箱及储油柜为一体化结构，降低变压器整体高度；主要附件采用标准部件，如高、低压端子、油位探测器、油流继电器、PT100及压力释放阀等，减少维护和检修工时，降低维护成本，冷却系统与牵引变压器通过减震器与车体弹性吊挂。牵引变压器上采取了多种保护措施，以防止变压器过载，包括冷却回路中的温度监控防止油温过热、流量监控及接地回流传感器实现差动保护。牵引变压器系统配有膨胀油箱，集成在牵引变压器内，补偿因温度变化而产生的冷却剂量的变化。牵引变压器冷却单元位于牵引变压器上，冷却功率为 300kW，油流量 1200L/min 油阻力0.65bar。采用两个离心式风机推动空气侧流体流动，冷却空气流动方式为侧进底出的方式。冷却单元采用酯油进行冷却，高燃点的变压器油与冷却空气在冷却单元散热器中进行换热，冷却类型为 KDAF。

冷却单元采用两台风机进行散热，采用 F 绝缘等级，允许温升 180℃。风机通过变极方式调整速度，其高速功率为 8.2kW，低速为 2.2kW，额定工作电源为 380V50HzAC供电，IP等级为IP65。

（二）牵引变压器

牵引变流器位于 02、07、04、05 车车下的设备舱内，牵引变流器冷却装置独立于牵引变流器，并安装在每个牵引变流器箱体旁边。牵引变流器的主要功能是为 4 台牵引电机的运行提供 3 相交流电源，由集成在牵引变流器箱体内的牵引控制单元控制牵引变流器的工作状态。牵引控制单元读取冷却回路的温度和进出口水压，从而保护牵引变流器防止出现热过载。牵引变流器具有过流和过压保护，中间直流环节设有过压抑制电阻，用于缓解中间直流电路的过压，防止对功率半导体器件造成损坏。牵引变流器中间直流环节设有接地电压传感器，检测牵引变流器的接地故障。若牵引变流器发生重大故障，将自动切除对应故障牵引变流器。

（三）牵引变电机

标准动车组配有 16 台三相异步牵引电机，位于 02、07、04、05 车动车转向架构架上。牵引电机由牵引变流器供电，采用强迫通风的冷却方式，定子绕组采用 200 级绝缘。电机采用整体式机座结构，有效降低电机重量并保证其强度。基于轻量化设计理念，两端端盖均采用高强度、轻质铝合金材料。电机在定子铁芯、两端轴承部位均设有温度传感器，可实时监控牵引电机的运行状态。该牵引电机具有功率大、体积小、重量轻、功率密度高等特点。驱动端、非驱动端设有温度传感器，用于监控/保护牵引电机，以防出现热过载情况。机械力通过齿轮箱等传动部件将转动力矩从牵引电机传递到轮对。一台牵引电机通风机为一台转向架上的两个牵引电机提供所需的冷却空气，牵引电机通风机位于动车组车下设备舱内（靠近转向架附近）。

参考文献：
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[5]冯晓云.电力牵引交流传动及其控制系统.[M].北京：高等教育出版社，2009.

作者简介：薛辉军(1994.4-),男,汉族,北京,大学本科,助理工程师,研究方向：交流传动技术、牵引传动系统。