淺談城市軌道交通供電系統(tǒng)的設計與運用

陳宇星

摘 要： 現(xiàn)階段，我國城市軌道交通事業(yè)正處于高速發(fā)展時期，相關(guān)配套系統(tǒng)也在逐步建設完善。其中供電系統(tǒng)的建設效果將直接關(guān)系到列車能否安全運行，因此加強對供電系統(tǒng)的研究是非常必要的。本文將對城市軌道交通變電所和供電方式加以探析，并闡述城市軌道交通供電系統(tǒng)的設計與運用了路徑，以期能夠充分發(fā)揮供電系統(tǒng)設備功能，確保城市軌道交通供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，從而為列車的安全運行奠定堅實的基礎。

關(guān)鍵詞： 城市軌道交通;供電系統(tǒng);設備;運用路徑

城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)相對復雜，供電方式也比較多樣化，供電系統(tǒng)設備的應用更是要把握一些關(guān)鍵點，這些都給供電系統(tǒng)的維護管理工作增加了難度，需要相關(guān)工作人員能夠?qū)σ陨蠁栴}予以明確，才能有的放矢，確保城市軌道交通供電系統(tǒng)充分發(fā)揮效用，進而推動城市軌道交通的蓬勃健康發(fā)展。

一、城市軌道交通變電所和供電方式概述

（一）城市軌道交通變電所

一般來說，城市軌道交通變電所主要包括有三類，分別是主變電所、牽引變電所和降壓變電所，各類變電所的功能有著明顯的差異：

1.主變電所

主變電所是負責為城市軌道交通提供電力能源的機構(gòu)。城市電網(wǎng)的電壓為110kV，而城市軌道交通供電系統(tǒng)多采用35kV環(huán)網(wǎng)供電。為了保證變電所內(nèi)設備的穩(wěn)定運行，主變電所需進行降壓處理，再通過中壓環(huán)網(wǎng)供電網(wǎng)絡將來自主變電所的35kV電壓分配給沿線的牽引變電所和降壓變電所。，主變電所可采用內(nèi)橋接線或者是線路—變壓器接線，具體選擇哪種接線方式要視實際情況而定，還要充分考慮到城市電網(wǎng)規(guī)劃要求，唯有如此才能進一步提高主變電所設計的合理性。

2.牽引變電所

目前，國內(nèi)城市軌道交通列車通常采用750V和1500V兩種直流電源供電，這就意味著從主變電所流出的電壓需要再次進行降壓處理，通過設置牽引變電所可以達成這一目的，但是需要注意的是牽引變電所的位置不但要便于后期的安裝調(diào)試，還要與整個供電系統(tǒng)聯(lián)結(jié)成為一個有機整體，變電所的數(shù)量、容量及其在線路上的分布是經(jīng)過供電計算分析后決定的。牽引降壓變電所在車站內(nèi)的位置也應設置在站臺層，靠近負荷中心區(qū)域，避免因設備吊裝造成不良的后果。

3.降壓變電所

城市軌道交通各個車站通常設置1個降壓變電所和一個跟隨所，若有物業(yè)層，則會設置物業(yè)層專用的跟隨所。

（二）供電方式

由于城市軌道交通四通八達，已經(jīng)成為了城市交通的主干線，因此在供電方式的選擇上要格外謹慎，將城市軌道交通供電系統(tǒng)與城市電網(wǎng)進行協(xié)同規(guī)劃，合理選擇供電系統(tǒng)的供電方式。

1.集中供電方式

在城市軌道交通所經(jīng)過的線路沿線每隔一定的距離設置一座變電所，從城市電網(wǎng)中引入110kV以上的電壓，而引入的電壓越高，需要設置的變電所數(shù)量就會越少。此種供電方式在我國城市軌道交通供電系統(tǒng)中應用廣泛，投資成本較高，可是在調(diào)度管理和設備檢修上都相對便利。

2.分散供電方式

分散供電方式只需要設置牽引變電所和降壓變電所，并從城市電網(wǎng)引入35kV或以下的電壓進行供電，引入的電壓是相對獨立的，可以說這種供電方式投入的資金和資源都比較少，經(jīng)濟效益極為可觀。

3.混合供電方式

集中供電和分散供電的混合應用是一種必然趨勢，融合了這兩種供電方式的優(yōu)點，根據(jù)不同區(qū)域的供電系統(tǒng)運行情況來選擇集中供電或者是分散供電方式，應用效果十分顯著。

二、城市軌道交通供電系統(tǒng)的應用

（一）外電源

外電源指的是城市電網(wǎng)，將其接入城市軌道交通供電系統(tǒng)，選擇合適的供電方式，確保城市軌道交通供電系統(tǒng)設備能夠獲得充足的電源電壓，保持安全穩(wěn)定的運行，這是城市軌道交通供電系統(tǒng)建設的根本目標。

（二）牽引供電系統(tǒng)

牽引供電系統(tǒng)設備的開關(guān)通常為六氟化硫斷路器或真空斷路器開關(guān)。六氟化硫斷路器開關(guān)依靠動靜觸頭間的導體介質(zhì)被隔絕滅弧，真空斷路器依靠真空中動靜觸頭沒有導體介質(zhì)自然滅弧。為了防止諧波電流流入城市電網(wǎng)，牽引供電系統(tǒng)要運用12脈波并列運行，組成24脈波的整流器，可以保證供電電流的穩(wěn)定性，同時也便于運營管理工作的開展。

（三）動力照明系統(tǒng)

城市軌道交通動力照明系統(tǒng)中主要包含了配電變壓器這一設備，該系統(tǒng)為TN-S三相五線制，工作電壓為380V?？紤]到城市軌道交通動力照明系統(tǒng)的運行要求，必須要配置兩臺配電變壓器，一臺停止運行后，另一臺要可以給一、二級負荷繼續(xù)供電，所以配電變壓器的負載率不得低于60%。這樣設計既可以降低城市軌道交通供電系統(tǒng)的投資和運行成本，還能夠避免城市軌道交通運行過程中有可能出現(xiàn)的測量精度誤差、CT變比選擇等問題。

（四）雜散電流腐蝕防護

雜散電流是指走行軌泄漏到城市軌道沿線地面的電流，會對建筑工程鋼筋、地下金屬管線造成電化學腐蝕，給城市軌道交通列車的運行埋下巨大的安全隱患。因此，城市軌道交通普遍建立了雜散電流的腐蝕防護系統(tǒng)，始終貫徹預防為主，以排為輔，加強監(jiān)測的防護原則。

三、結(jié)語

我國城市軌道交通供電系統(tǒng)經(jīng)過了漫長時間的研究和應用，相關(guān)技術(shù)和設備已經(jīng)得到了不斷的完善，在大量的應用實踐中總結(jié)了寶貴的經(jīng)驗，使得城市軌道交通供電系統(tǒng)的設計更加趨于科學化與合理化，給供電系統(tǒng)設備提供了充足的電源，保障了設備的穩(wěn)定運行，這為城市軌道交通事業(yè)的發(fā)展注入了源源不斷的生機和活力。

參考文獻：

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