牵引供电系统是保证列车正常运行的重要组成部分，是保证列车安全运行的重要基础。牵引供电系统由变压器、接触器等附属设备组成。变压器是电力机车的核心部件。牵引电网产生的电流通过牵引变压器输送到各种电力机车，实现各种汽车电气系统之间的电流转换，实现电力的有效耦合控制。接触器是牵引供电系统中控制列车速度和方向的重要设备。当它发生故障时，它会导致列车脱轨、颠覆或撞击接触器。接触器属于DC电机，当它发生故障时，会对电力系统造成很大的危害。因此，研究接触器故障机制和故障处理方法非常重要。本文在深入了解和分析列车运行情况的基础上，研究了城市轨道交通系统中的回流故障。回流开关通过理论分析和仿真验证，能有效抑制列车牵引供电系统中的回流故障。最后，根据回流故障机理和实际工程案例，对回流开关进行优化设计研究，为今后的研究设计提供理论依据和参考标准。

1.回流故障原因分析及控制措施

1.1回流故障的主要原因

（1）供电电路中牵引变压器出线端电压过低，导致牵引变压器输出的额定电流超过其容量，降低输出电压（2）高压侧接触器（断路器）故障时，由于短路电弧烧蚀损坏，高压侧接触器额定电流减小50%，导致牵引变压器输出端电压过低，导致回流故障（3）牵引变压器高压绕组温度升高。一般来说，当高压绕组温度达到180℃以上时，会对其内部绝缘材料造成很大的损坏和影响，进而导致回流故障（4）牵引变压器低压侧高压侧连接线因损坏、断裂或绝缘不良而短路（5）交流接触器上接触网导线的绝缘水平不符合要求（6）牵引变压器低压侧连接线与交流接触器接触器压差过大，导致回流故障。

1.2控制措施

（1）控制牵引供电系统的整体结构，使回流故障不会导致接触网短路，导致列车大面积停电。（2）在牵引供电环节的重要位置设置接地系统。当接触网没有短路时，系统可以隔离牵引变电站和线路，有效避免接触网短路引起的回流故障。（3）电气化铁路站、车辆段两个重要部门分别设置专用电力系统接触断路器，有效隔离电力机车供电系统故障时的回流故障。（4）建立健全供电系统保护装置和自动装置的技术标准，确保供电系统正常运行：（5）建立健全完整有效的应急管理机制。随着我国电气化铁路向高速、重载发展，接触网故障造成的损失越来越大。因此，必须建立一套完整有效的接触网故障保护措施。

2.回流装置设计分析与优化设计

根据设计目标，本文的主要研究工作分为以下几个方面：1）回流装置的优化设计和理论计算。2）回流系统线路过载的理论计算。3）回流系统短路电流计算分析。4）回流系统各部件的选择与匹配。5）回流系统各部件之间的电气连接设计。6）总结上述工作过程。根据设计要求，对回流系统进行了建模和仿真分析，验证了本文提出的设计方案和相关理论和方法是合理有效的。通过模拟计算和理论计算，仿真结果与实际情况一致，证明本文提出的优化方案合理可行。在分析各部件的阻抗关系时，发现部分部件短路时会出现过电流现象。

3.回流控制系统及设备设计

3.1回流控制系统整体结构

回流控制系统的整体结构主要包括：回流装置、开关、信号采集模块、模拟信号传输和显示仪表。在实际应用中，回流装置主要由开关、电流互感器和三极管组成，开关由两个隔离互感器和三极管组成。回流装置通过开关分开，控制回路电压，当主回路电压大于或等于额定值时分开。当主电路电压低于额定值时，通过调整电流互感器参数来断开。回流装置控制电路通过控制开关和关闭模块的输出功率来检测和计算直流母线的电压和电流，包括：直流母线电压测量模块和直流母线短路故障电流测量模块。回流装置主要包括主回路中的两个断路器和辅助支路中的一个。回流控制系统的主要功能包括：选择额定电流和额定电压、设置开关时间和开关后恢复时间。由于回流线路发生故障，故障源无法通过人工回路找到，故障源需要连接到辅助回路进行检测、判断是否发生故障并处理。回流控制系统中的每个模块通过通信和控制接口相互连接和配合使用。

3.2故障检测与处理方案的选择

故障检测和处理方案的选择是回流系统稳定运行的重要保证，对故障检测和处理方案的研究具有重要意义。故障检测与处理方案主要包括以下几个方面：（1）传感器类型及传感器配置。(2)信号采集和转换设备配置。(3)设计数据采集、传输和存储设备。（4）设置现场故障报警设备和数据存储处理装置。[5]目前，我国大部分研究采用电流传感器作为故障检测方法，但这种方法有局限性。[6]当回流系统异常时，由于回流装置输出不稳定，电流不准确，传感器的安装位置和传感器类型会影响数据是否准确。[7]因此，设计一种能够实时、准确地检测回流系统内部故障的方法尤为重要。根据电流传感器检测系统的运行情况，本章介绍的回流控制系统主要包括以下几个方面：（1）电压电流测试；（2）信号采集；（3）信号处理；（4）故障报警；（5）信息存储；（6）诊断结果分析。

3.3故障检测处理方法

基于上述分析，回流控制系统的主要结构为：主回路部分的控制回路设计部分，包括：回流继电器控制部分、隔离开关控制部分和主回路电流输出的采集处理功能；辅助支路部分主要由三极管和隔离互感器组成；辅助支路部分包括四极管断路器或单极管断路器。回流继电器控制电路与隔离开关的连接处，采用保险丝。主电路：主电路包含两个继电器，一个是常开触点，另一个是常闭触点；辅助电路包括一套过电流互感器、双极管互感器和四极管断路器。隔离开关：可实现交流电压的断开功能。回流装置的检测和处理方法：利用电流传感器与电阻测量相结合的故障检测方法，可以测量和诊断回流主回路中的电流和电压。根据需要设置故障检测和处理方案，包括故障检测与消除、保护动作或闭锁等功能。以传感器测量数据为计算依据，诊断消除回流控制系统故障，锁定保护装置，将计算数据与现场使用设备相结合，实现有效的故障诊断和处理。

结束语：

综上所述，通过对我国铁路直流牵引供电现状的分析，发现我国铁路直流牵引供电存在较大的杂散电流。为了解决铁路运输中的安全隐患，提高铁路运输质量，需要深入研究，详细分析处理。这样既能保证城市交通安全，又能使城市交通系统不断发展，保障人民生命财产的可持续安全。