城市軌道交通供電系統(tǒng)相關(guān)問題探討

張益賀 王志純

沈陽渾南現(xiàn)代有軌電車運營有限公司

城市軌道交通供電系統(tǒng)相關(guān)問題探討

張益賀 王志純

沈陽渾南現(xiàn)代有軌電車運營有限公司

城市軌道交通的供電系統(tǒng)作為軌道運行的基礎(chǔ)，需要有科學(xué)合理的、滿足城市交通運行需要的供電系統(tǒng)的設(shè)計和規(guī)劃，本文對城市軌道交通供電系統(tǒng)相關(guān)問題進(jìn)行了探討。

城市軌道；交通供電；問題探討

一、關(guān)于城市軌道交通的供電制式

城市軌道交通相對于城際列車來說站點的間距短，周邊空間小，絕緣的安全距離小，因此對供電電壓的要求不是很高，城市軌道交通的供電電壓等級多集中在550～1500V之間，我國規(guī)定采用750V和1500V兩種，并且均采用直流供電制式，直流傳輸線路不產(chǎn)生電抗壓降，在電壓等級相同的情況下，電壓損失方面優(yōu)于交流電，且建造接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)比較簡單。在我國牽引網(wǎng)饋電方式分為架空接觸網(wǎng)和接觸軌兩種基本類型，一般750V采用第三軌饋電方式，1500V采用架空接觸網(wǎng)饋電方式。

供電制式的選用原則：①要滿足客流量的需求，一般城市軌道交通的設(shè)計基礎(chǔ)為預(yù)期的乘坐旅客的客流量，一般大運量的城市多采用1500V電壓，架空接觸網(wǎng)饋電，中小運量的城市多選擇750V電壓和接觸軌饋電方式；②供電一定要安全可靠；③根據(jù)實地情況選擇合適的牽引網(wǎng)，選擇使用壽命長的牽引網(wǎng)，以減少后期維護(hù)，節(jié)約成本；④牽引網(wǎng)的選擇要便于安裝以及后期的事故搶修和維護(hù)。

2.城市軌道交通供電方式的選擇

二、關(guān)于城市轉(zhuǎn)道交通供電方式的分類

城市軌道交通呈網(wǎng)絡(luò)狀發(fā)展格局，供電方式不可能簡單的為一種固定模式，城市軌道交通的供電系統(tǒng)由城市電網(wǎng)引入電源，根據(jù)不同城市的交通布局規(guī)劃和電網(wǎng)構(gòu)成特征來具體確定，電源方面要考慮的內(nèi)容包括電壓等級、接入電源點分布、電源容量、電網(wǎng)管理等，一般情況下，供電方式可以分為集中式供電、分散式供電、混合式供電三種。

一是集中式供電：此方式是在軌道沿線均衡設(shè)置供電專用的變電所，變電所從城市電網(wǎng)引入電源，主變壓器采用110kv/35kv電壓等級，建立起獨立的軌道交通供電體系，而不對附近居民供電。集中供電穩(wěn)定可靠，不受其他負(fù)荷影響，維修管理便捷，但是集中供電的投資較高，在廣州、上海等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)應(yīng)用較多。

二是分散式供電：分散式供電不需要建立專門的變電所，電源從城市電網(wǎng)就近處引入，此方式能極大降低資金投入，但是分散式供電的獨立性差，容易受到城市電網(wǎng)負(fù)荷的影響，供電質(zhì)量無法保證；另外因為供電來源分散，不利于統(tǒng)一運營管理，對供電系統(tǒng)效益有不良影響。

三是混合式供電：混合式供電即聯(lián)合上述兩種供電方式，以集中供電為主，分散供電為輔，因為在集中供電的過程中，中壓網(wǎng)絡(luò)末端與主變電所之間的距離較遠(yuǎn)，末端會產(chǎn)生較大的電壓損失，就需要從附近電網(wǎng)引入中壓電源以輔助供電。混合式供電的投資適中，并且能夠滿足供電的穩(wěn)定與可靠的需求，所以應(yīng)用比較廣泛。

三、關(guān)于雜散電流的產(chǎn)生及防護(hù)

城市軌道直流牽引供電系統(tǒng)多采用走行軌作為回流通路，但是由于走行軌和道床之間不可能完全絕緣，因此回流電流并不是全部從走行軌返回，會有一部分流入道床和隧道結(jié)構(gòu)，從而形成雜散電流。如果在鋼軌的附近埋設(shè)有管道或者其他的金屬結(jié)構(gòu)，當(dāng)走行軌回流時，雜散電流就會通過金屬的導(dǎo)電性而流通至金屬構(gòu)件，從而產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。如果長時間的承受電化學(xué)腐蝕，鋼軌和埋地金屬結(jié)構(gòu)都會受到嚴(yán)重的損壞，對走行軌的安全穩(wěn)定以及周邊埋地管線都會造成很大的不良影響。

雜散電流的防護(hù)主要有兩種措施，前期控和后期排，雜散電流的主要影響因素有牽引電流、機(jī)車到牽引變電所之間的距離和走行軌的縱向電阻以及對地過渡電阻等，首先要從根源上杜絕雜散電流的產(chǎn)生。對應(yīng)的防護(hù)措施有：雜散電流的大小與牽引點變所距離的平方成正比，因此要合理設(shè)置牽引變電所的位置；牽引網(wǎng)采用雙邊供電方式，雜散電流能減少致單邊供電方式的四分之一；加強(qiáng)走行軌的對地絕緣水平，使用絕緣扣件、絕緣墊等阻截雜散電流；雜散電流的大小與牽引網(wǎng)回流通路電阻的大小成正比，因此要保持鋼軌回流通路的順暢；加強(qiáng)日常維護(hù)工作，保證雜散電流的防護(hù)措施能長效持久。

雜散電流腐燭防護(hù)系統(tǒng)建立之后，可以把雜散電流限制在一定的范圍之內(nèi)，但隨著運營年代的增加，絕緣系統(tǒng)不斷老化，性能逐漸降低，鋼軌的泄漏阻抗會逐漸變小，產(chǎn)生的雜散電流也將逐年增加。所以必須設(shè)置完備的雜散電流監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)視雜散電流對軌道主體結(jié)構(gòu)鋼筋和設(shè)備的腐蝕情況，以便及時采取相應(yīng)的措施。

四、各級負(fù)荷停電的范圍及影響

一級負(fù)荷停電：屬于非常嚴(yán)重的大面積停電，影響甚廣，所有軌道交通供電系統(tǒng)均停電，各變電所供電出現(xiàn)故障，導(dǎo)致所有車站、車輛段兩路的交流電源停電，軌道交通會被迫停運，應(yīng)立即疏散乘客?；謴?fù)供電的時間長短會受到供電局恢復(fù)能力的制約，非常難以控制，停電時間也有可能超過預(yù)計的停電時間或應(yīng)急電源的使用時間。

二級負(fù)荷停電：屬于較嚴(yán)重的停電事故，影響頗大，但不是所有變電所全部停電，軌道交通會有一個供電系統(tǒng)是正常供電，導(dǎo)致較大范圍的車站或車輛段全部停電，可能會出現(xiàn)超大單邊供電，正在行駛的列車可以正常運行到下一站，應(yīng)該適當(dāng)?shù)厥枭⒊丝?。二級?fù)荷停電事故產(chǎn)生的主要原因是主變電所設(shè)備故障或供電網(wǎng)故障。供電調(diào)度采取主變電所之間形成支援的供電方式，在倒閘后，可以恢復(fù)供電。一般情況下，不需要關(guān)閉車站。但是因為供電網(wǎng)處于非正常狀態(tài)，所以，二級負(fù)荷停電事故很有可能演變?yōu)橐患壺?fù)荷停電事故。

三級負(fù)荷停電：屬于一般的停電事故，影響較小，局部車站或車輛段出現(xiàn)交流電源故障，可能是單邊供電，列車依然可以保證正常時間間隔的行駛。三級負(fù)荷停電事故產(chǎn)生的主要原因是供電設(shè)備的故障。供電調(diào)度改變供電系統(tǒng)的運行方式，基本上，有些車站可以短時間內(nèi)恢復(fù)供電，少數(shù)車站可能因為故障處理時間較長，不得不關(guān)閉。

五、結(jié)語

城市軌道交通對于我們的城市發(fā)展和日常生活有著非常重要的意義和作用，也是推動社會進(jìn)一步發(fā)展的主要動力，城市軌道交通的供電系統(tǒng)作為軌道運行的基礎(chǔ)，需要有科學(xué)合理的、滿足城市交通運行需要的供電系統(tǒng)的設(shè)計和規(guī)劃，因此我們應(yīng)加強(qiáng)對供電系統(tǒng)的研究和探討，為優(yōu)化城市交通做好準(zhǔn)備工作，更好的推進(jìn)交通事業(yè)的建設(shè)發(fā)展。

[1] 王小峰.城市軌道交通供電系統(tǒng)的設(shè)計方法[J].電氣化鐵道，2015(4).

[2] 趙大偉.城市軌道交通供電系統(tǒng)諧波分析及抑制方法初探[J].軌道交通裝備與技術(shù)， 2015(4).