在城市轨道交通牵引供电系统中，电能从牵引变电所经馈电线、接触网输送给电动列车，再从电动列车经钢轨（称轨道回路）、回流线流回牵引变电所。牵引变电所是牵引供电系统的核心。牵引变电所的数量、容量和设置的距离是根据牵引计算的结果，经过经济技术比较后确定的。它们一般设置在城市轨道交通沿线若干车站及车辆段附近。每个牵引变电所按其所需容量设置两组牵引整流机组并列运行，沿线任一牵引变电所故障解列，由两侧相邻的牵引变电所共同承担该区段的全部牵引负荷。
牵引变电所的容量和设置的距离一般需考虑以下设计原则和技术条件：
① 正线任一牵引变电所故障时，其相邻牵引变电所应采用越区供电方式，负担起该区段的全部牵引负荷，此负荷应满足远期高峰小时负荷。
② 牵引变电所的数量及其在线路上的位置，应满足在事故情况下越区或单边供电时，接触网的电压水平。
③ 在任何运行方式下，接触网最高电压不得高于最高值，高峰小时负荷时，全线任一点的电压不得低于最低值，具体数值参见表1.2。
牵引变电所往往与降压变电所合建，成为牵引降压混合变电所。平面布置图如图2.21所示。
图2.21 牵引降压混合变电所平面布置图
一、牵引降压混合变电所电气主接线及其运行方式
某牵引降压混合变电所的电气主接线如图2.22所示，交流中压侧和交流低压侧接线形式均为单母线分段接线。
以动力（降压）变压器ST1和ST2为核心构成的降压部分，结构与运行方式同降压变电所，这里不再详述。
图2.22 典型的牵引降压混合变电所主接线图
每个牵引降压混合变电所按其所需容量设置2组整流机组，如图2.22中的RCT1、RCT2。2组整流机组均由相同的整流变压器和整流器组成，它们的交流侧和直流侧均为并联工作。由于城轨交通供电系统的中压供电网络或者城市电网很难保证两路中压电源电压平衡，故在牵引变电所中，交流中压侧（35 kV）采用不分段的单母线，2组整流机组并联运行，这样也可以使两套整流机组负荷均衡，也有利于构成等效24脉波整流。
整流机组一般采用24相全波脉动整流，多相整流可获得比较平滑的直流电，并可减少对电网的谐波污染。整流器输出的直流电正极经断路器201（202）接到正母线，负极经隔离开关2011（2021）接到负母线。正母线通过馈线断路器211、212、213、214以及馈线隔离开关2111、2121、2131、2141将电能分别送到左右两个方向的上下行接触网上；负母线经回流线与钢轨相连。电动车组的受电弓与接触网接触滑行时，其牵引电动机就可从整流机组获得1 500 V（或者750 V）的直流电。
当其中一套机组因故退出运行时，另一套机组在具备运行条件时不应退出运行。该运行条件指：牵引整流机组过负荷满足要求；谐波含量满足要求；不影响故障机组的检修。如果这些条件能满足，那么一套牵引整流机组维持运行，既可保持列车运行，还可降低能耗、降低轨电位、减少杂散电流的影响。
为简化接线，牵引变电所的直流馈线侧不设置备用的馈线断路器，纵向电动隔离开关2113、2124作为牵引变电所4路馈线断路器211、212、213、214的备用开关，正常运行时均处于分闸位。当某一台馈线断路器（如211断路器）故障或者检修时，可以通过闭合纵向电动隔离开关（2113）实现一台馈线断路器同时对车站两个方向的接触网供电。当两台馈线断路器（如211、213）同时故障或者检修时，闭合纵向电动隔离开关（2113）可以构成大双边供电。当整座牵引变电所（含隧道开关柜）故障解列退出运行时，也可以由纵向电动隔离开关构成大双边供电，使地铁正常运行。当然，纵向电动隔离开关操作是有联锁条件的：其一，只有当确认纵向电动隔离开关两侧的牵引网没有电压时，才可以进行操作；其二，故障牵引变电所向上（下）行牵引网馈电的2路馈出开关与左右两侧相邻牵引变电所向同一馈电区供电的2路馈出开关皆处于分闸状态时，才可以操作；其三，故障牵引变电所向上（下）行馈电的两路馈出开关处于分闸状态，由调度确定该区间无车辆运行时才可以进行操作。
二、牵引降压混合变电所主要电气设备
降压所部分的主要电气设备包括交流中压开关柜、交流低压开关柜、动力变压器等，上节已作讲解，这里不再重述。
1. 整流机组
整流机组是牵引降压混合变电所的重点设备，它包括整流变压器和整流器。整流变压器采用户内环氧树脂浇注变压器，无载调压。详见下节。
2. 直流开关柜
（1）进线柜（正极柜）：进线柜是用于连接整流器正极与1 500 V（或750 V）正极母线间的开关设备，实现整流机组向1 500 V（或750 V）直流正极母线馈电的控制，如图2.22中的201、202。
（2）馈线柜：馈线柜是安装于1 500 V（或750 V）直流正极母线与接触网上网隔离开关之间的设备，柜体配置1 500 V（或750 V）正极母线、断路器及相关控制、保护设备，实现对1 500 V（或750 V）直流母线向接触网馈电的控制和保护。柜内装设手车式直流快速断路器，手车能方便地拉出和推入，且应具有“运行”、“试验”、“移开”三个明显的位置和标志。如图2.22中的211和2111、212和2121、213和2131、214和2141。
（3）空柜：由于变电所结构影响，在1 500 V（或750 V）直流开关柜下方位置有结构梁，为了保证开关柜母排连通而增加的柜体。
（4）负极柜：负极柜是连接于整流器阀侧（负荷侧）负极与回流钢轨之间的开关设备，柜内装设手动隔离开关，开关柜前部设可挂锁的金属门，上部有一个低压组件室。
（5）端子柜：端子柜是专门用于放置双边联跳保护的联跳继电器及联跳端子排的柜体，接触网电动隔离开关与直流馈线开关的闭锁继电器、低阻抗框架保护装置及端子排也放置在本柜内，端子柜与馈线柜并排放置。
详见本书第五章《直流开关柜》。
3. 排流柜
排流柜是杂散电流腐蚀防护系统中的重要设备，当排流网中的杂散电流过大时，通过排流柜直接排入负极。
详见本书第七章《杂散电流》。
4. 钢轨电位限制装置柜
为了降低车体与地之间的接触电压和跨步电压，一般在设有牵引变电所的车站和车场设置钢轨电位限制装置，在走行轨对地电位超标时，可将走行轨和变电所接地母排连接起来，这是国际上通用的一种保护人身安全的防护措施。
复习思考 >>>
1. 简述主变电所的功能及其主要电气设备。
2. 绘制主变电所的电气主接线图，分析其结构、运行方式。
3. 绘图并用文字叙述城轨供电系统中压环网的结构及其正常运行方式。
4. 绘图并用文字说明降压变电所的主接线结构及其正常运行方式、设备状况。
5. 绘图并用文字说明牵引降压混合变电所的主接线结构及其正常运行方式、设备状况。
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