城市軌道交通供電系統(tǒng)及電力技術(shù)分析

（中國鐵建電氣化局集團(tuán)第五工程有限公司，四川成都 611700）

城市軌道交通可視為城市電網(wǎng)的重要主體對象，在日常運(yùn)行過程中，通常會(huì)從城市電網(wǎng)中獲取大量電能，以作為供電系統(tǒng)的主要能源。城市軌道交通供電系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)組成方面，主要以電源系統(tǒng)、牽引供電系統(tǒng)、動(dòng)照系統(tǒng)等組成。外部電源基本上可以視為城市軌道交通供電系統(tǒng)與城市電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)互相連接的接口設(shè)施，可有效將電能從城市內(nèi)部引入供電系統(tǒng)中，為供電系統(tǒng)提供良好的動(dòng)力源泉。牽引供電系統(tǒng)主要為全線運(yùn)行的車輛提供電能，確保城市軌道交通供電運(yùn)行安全。動(dòng)照系統(tǒng)主要為城市軌道交通車輛提供照明設(shè)施，減少隱患問題出現(xiàn)。城市軌道交通供電系統(tǒng)涉及的作用對象及流程較多，需要相關(guān)負(fù)責(zé)人員加以嚴(yán)格管理。

1 城市軌道交通供電系統(tǒng)運(yùn)行方式分析

1.1 集中式供電方式

集中式供電方式主要根據(jù)用電容量及供電線路長度，對城市軌道交通線路涉及的外部供電內(nèi)容，提供專用的主降壓變電所。在具體設(shè)置過程中，各主變電需要設(shè)立兩路獨(dú)立的進(jìn)線電源，以確保供電過程的安全性、可靠性。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合城市軌道交通內(nèi)部供電系統(tǒng)需要的電壓等級，對當(dāng)前電壓進(jìn)行適當(dāng)降壓處理[1]。

根據(jù)應(yīng)用反饋情況，城市軌道交通供電系統(tǒng)通過合理利用集中式供電方式，可提升城市交通的運(yùn)營質(zhì)量與管理效率，可提高城市軌道交通車輛設(shè)施的運(yùn)行安全性、可靠性。集中式供電系統(tǒng)在獨(dú)立性方面表現(xiàn)較強(qiáng)，受到外界干擾的影響較少，因此，安全性與穩(wěn)定性表現(xiàn)較為突出。

1.2 分散式供電方式

分散式供電主要指線路系統(tǒng)按照分散式原則從城市中壓網(wǎng)絡(luò)中引入多回路電源，并按照直接或間接的方式，將供電所間接的作為牽引變電所、降壓變電所，為外部提供良好的供電過程。結(jié)合以往的供電經(jīng)驗(yàn)，分散式供電無須設(shè)置主變電所，在投資成本方面表現(xiàn)較低，適用于城市軌道交通供電系統(tǒng)建設(shè)過程中[2]。

分散式供電方式主要從城市電網(wǎng)中壓引入應(yīng)用，供電質(zhì)量易被周圍居民用電影響，導(dǎo)致整體供電質(zhì)量存在問題。分散式供電方法涉及的成本費(fèi)用較少，運(yùn)營管理較為復(fù)雜。在具體使用過程中，應(yīng)根據(jù)城市軌道交通供電系統(tǒng)運(yùn)行需求進(jìn)行合理應(yīng)用。

1.3 混合式供電形式

混合式供電為集中式供電與分散式供電方式的結(jié)合體，在具體應(yīng)用過程中，混合式供電方式主要以集中式供電方式為主，對個(gè)別地段運(yùn)行管理工作，可適當(dāng)引入城市電壓中壓作為補(bǔ)充供電方式進(jìn)行安全應(yīng)用。在正式應(yīng)用過程中，相關(guān)規(guī)劃人員應(yīng)立足于城市電網(wǎng)運(yùn)行現(xiàn)狀及未來規(guī)劃需求[3]。

對城市軌道交通供電系統(tǒng)的運(yùn)行方式進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃與合理部署，以確保供電質(zhì)量的可靠性、供電方案的靈活性。相關(guān)工作人員應(yīng)以牽引供電系統(tǒng)與動(dòng)力照明系統(tǒng)安全為主要目的，在供電方式的選擇上，相關(guān)工作人員應(yīng)結(jié)合城市軌道交通供電系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)況，選擇合適的供電方式進(jìn)行安全應(yīng)用。

2 城市軌道牽引供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與分析

2.1 牽引供電系統(tǒng)供電方式

城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)在供電方式的選擇上可從直流或交流兩種形式進(jìn)行合理選擇，結(jié)合近幾年的發(fā)展情況來看，為進(jìn)一步加強(qiáng)城市軌道供電系統(tǒng)的運(yùn)行安全性，行業(yè)內(nèi)部人員主張利用直流制與交流制混合應(yīng)用模式，穩(wěn)定提升城市軌道供電系統(tǒng)的運(yùn)行安全水平。

在具體應(yīng)用過程中，直流制供電方式可以視為牽引供電系統(tǒng)常用的供電制式。通電運(yùn)行過程中，牽引變電所從中壓網(wǎng)絡(luò)中獲取電流，大量電流經(jīng)降壓整流機(jī)組處理后，以直流電形式存在。

直流電會(huì)輸送到牽引網(wǎng)中，為列車提供電能，直流制供電方式主要立足于地鐵牽引電機(jī)需求，將整流裝置安裝于牽引變電所中，以減輕車身重量。除此之外，直流牽引網(wǎng)會(huì)按照供電連貫方式，在列車運(yùn)行出現(xiàn)故障時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)單邊供電、大雙邊供電間的切換管理，以確保列車可保持穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。直流制供電方式在諸多弊端問題，如線路損耗大、供電距離短等[4]。

2.2 牽引網(wǎng)構(gòu)成分析

城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)在牽引網(wǎng)的組成，主要以饋線、接觸網(wǎng)、回流線等構(gòu)成。接觸網(wǎng)基本上可視為列車受電的直接裝置，可根據(jù)安裝位置的不同分為架空接觸網(wǎng)、接觸軌兩種類型。

3 城市軌道交通供電系統(tǒng)的電力技術(shù)分析

3.1 供電系統(tǒng)諧波問題及治理分析

城市軌道交通供電系統(tǒng)在運(yùn)行過程中易受到非線性負(fù)荷問題的影響，導(dǎo)致牽引整流機(jī)組、UPS電源等存在大量諧波問題。諧波問題表現(xiàn)越來越明顯時(shí)，會(huì)降低供電系統(tǒng)整體電能質(zhì)量。

充電網(wǎng)絡(luò)中存在的大量諧波，促使供電線路產(chǎn)生大量損耗問題，易對電氣設(shè)備的安全運(yùn)行構(gòu)成威脅。為有效減少供電系統(tǒng)諧波問題，相關(guān)工作人員可通過增加整流裝置脈波數(shù)、增設(shè)無源、有源濾波器等方式進(jìn)行針對性治理。

3.2 供電系統(tǒng)無功功率補(bǔ)償分析

城市軌道交通動(dòng)力照明系統(tǒng)存在大量低壓用電設(shè)備，在功率因數(shù)方面表現(xiàn)較低。如果系統(tǒng)中功率因素過低，會(huì)進(jìn)一步增加供電線路損耗程度。嚴(yán)重時(shí)會(huì)對變送配電設(shè)備造成發(fā)熱隱患問題，相關(guān)工作人員可通過功率補(bǔ)償方式，提高系統(tǒng)功率因數(shù)[5]。

3.3 迷流腐蝕及防護(hù)方式

直流制牽引供電系統(tǒng)，電流回流線的選擇上主要以走行軌為主。由于鋼軌對地面不是完全絕緣，導(dǎo)致部分電流會(huì)流入道床中，經(jīng)過鋼筋等金屬導(dǎo)線的作用影響形成迷流現(xiàn)象。當(dāng)迷流現(xiàn)象表現(xiàn)過于明顯時(shí)，使軌道交通中的金屬產(chǎn)生明顯的電解腐蝕反應(yīng)，易對地下金屬設(shè)備造成嚴(yán)重?fù)p壞。為及時(shí)解決這一問題，相關(guān)工作人員可以采取防治監(jiān)測相結(jié)合的方式手段，減少迷流問題。

工作人員可利用加強(qiáng)走行軌對地絕緣的方式，在沿線位置處設(shè)置迷流收集網(wǎng)，減少風(fēng)險(xiǎn)隱患問題。除此之外，日常工作過程中應(yīng)加強(qiáng)對軌道養(yǎng)護(hù)與保養(yǎng)工作的重視程度，減少迷流問題影響。

3.4 供電系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)

合理運(yùn)用繼電保護(hù)技術(shù)可提高供電系統(tǒng)運(yùn)行安全性與穩(wěn)定性，發(fā)生故障問題時(shí)，工作人員可利用繼電保護(hù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)故障設(shè)備快速切除、報(bào)警等功能。具體應(yīng)用過程中，供電系統(tǒng)繼電保護(hù)可利用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)措施，將兩端電氣量傳送到對端位置，經(jīng)過綜合比較后判斷是否執(zhí)行相應(yīng)保護(hù)動(dòng)作[6]。

4 城市軌道交通供電系統(tǒng)及電力技術(shù)管理措施

4.1 科學(xué)選擇供電方法

對于城市軌道供電系統(tǒng)安全運(yùn)行工作，科學(xué)選擇供電方法可為確保供電系統(tǒng)運(yùn)行安全提供保障。

（1）工作人員應(yīng)明確當(dāng)前供電系統(tǒng)供電穩(wěn)定性情況，根據(jù)供電系統(tǒng)運(yùn)行反饋情況，選擇合適的方式手段進(jìn)行加強(qiáng)處理[7]；

（2）工作人員應(yīng)根據(jù)當(dāng)前供電系統(tǒng)抗干擾能力表現(xiàn)情況，增強(qiáng)供電系統(tǒng)整體的抗干擾能力，避免出現(xiàn)隱患問題；

（3）工作人員應(yīng)結(jié)合供電方法的主要原理，明確各類供電方法可能會(huì)對城市軌道交通供電系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，結(jié)合利弊分析結(jié)果選擇合適的方法進(jìn)行應(yīng)用。

4.2 提高供電管理強(qiáng)度

對于城市軌道交通運(yùn)行工作，統(tǒng)籌規(guī)劃與合理部署供電管理工作內(nèi)容可提高城市電力資源合理配置與應(yīng)用水平[8]。

在正式管理過程中，相關(guān)工作人員應(yīng)主動(dòng)承擔(dān)自身的崗位職責(zé)，堅(jiān)持按照科學(xué)管理與安全治理的原則要求，實(shí)現(xiàn)對城市電力資源輸送問題的優(yōu)化管理。

針對城市軌道交通供電系統(tǒng)電力運(yùn)行情況，工作人員應(yīng)根據(jù)城市軌道交通發(fā)展規(guī)劃要求，選擇合適的供電方法，實(shí)現(xiàn)對相關(guān)資源的合理配置與應(yīng)用。供電方式的選擇上可以利用集中供電為主、分散供電為輔的方式，提高城市軌道交通供電系統(tǒng)運(yùn)行安全水平[9]。

5 結(jié)語

綜上所述，為確保城市軌道交通供電系統(tǒng)及電力技術(shù)管理效果達(dá)到預(yù)期，建議相關(guān)工作人員應(yīng)主動(dòng)承擔(dān)自身的管理責(zé)任。立足于城市軌道交通供電系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀，對當(dāng)前運(yùn)行工作存在的弊端問題，進(jìn)行及時(shí)治理與強(qiáng)化管理，從根本上解決城市軌道交通供電系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)問題，提升我國城市軌道交通供電系統(tǒng)及電力技術(shù)管理水平。