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捷運技術半年刊 第 35 期 95 年 8 月 119

捷運供電系統直流系統分析依系統設計之實際需要，其分析項目應包含「牽引動力負載
分析」、「直流短路電流分析」、「雜散電流分析」與「鋼軌碰觸電位分析」。各分析項目之主要
目的如下：
1. 牽引動力負載分析目的：

(1) 模擬直流供電系統於正常（Normal）及非正常（Abnormal）操作情況下之運轉狀態。
(2) 模擬軌道沿線第三軌之電壓變化情況。

(3) 模擬系統內各直流設備（整流器組、斷路器、導電軌、車行軌、電纜）之負載電流，
決定各直流設備之額定容量。
(4) 驗證確認直流供電系統於正常及非正常運轉狀態時，供電模式及系統架構可提供高品
質與高可靠度之電力，能安全無虞的滿足捷運營運之最大電力負載需求。

2. 直流短路電流分析目的：
(1) 模擬直流供電系統短路事故發生狀態。

(2) 計算短路事故時直流供電系統內之短路電流與電流上升率。

(3) 決定各直流供電設備之耐衝擊電流容量及各保護開關之短路電流啟斷容量。
(4) 作為直流保護電驛設定之依據。
3. 雜散電流分析目的：

(1) 模擬全線軌道區域之結構體對地電位平均正偏移量，了解系統之雜散電流情況。

(2) 確認系統無明顯雜散電流影響之顧慮。
4. 鋼軌電位分析目的：

(1) 模擬全線車行軌對地電位，了解系統之鋼軌碰觸電壓情況。
(2) 確認系統各處鋼軌碰觸電壓在安全限度內。

(二) 捷運直流系統分析方法
1. 牽引動力負載分析、鋼軌電位分析與雜散電流分析方法

(1) 分析流程

本牽引動力負載分析、鋼軌電位分析與雜散電流分析，係採用自行開發之捷運供
電系統模擬軟體DCRAIL【曾，民92】之列車運行模擬（TPS）、直流電力分析
（DCFLOW）及鋼軌電位與雜散電流分析（STRAY）三個模組。圖2所示為DCRAIL
軟體各直流分析程式之組成架構與執行流程，各分析模組之主要功能如下：

列車運行模擬模組係以列車運動方程式為理論依據，配合電聯車特性、軌道線
形、旅客負載及營運參數等實際資料，模擬單一列車在軌道路線上運行時的機械與電
氣行為，並於每一快照（Snapshot）輸出各列車里程與負載資訊供直流分析及鋼軌電
位與雜散電流分析使用。

直流電力分析模組係以前述之列車運行模擬為基礎，配合發車時刻表，於每一模
擬時刻將列車一一置於路線上，並依列車里程將等效之列車負載安插於直流正極網路
中，然後以牛頓—拉夫生法執行直流負載潮流計算，最後輸出每一快照時刻各列車與
TSS負載資訊供鋼軌電位與雜散電流分析使用。
鋼軌電位與雜散電流分析模組係根據模擬期間每一快照時刻的TSS與列車瞬時
功率與電壓，建立負極網路的匯流排電流源矩陣I bus，同時配合負極網路導納矩陣Y bus