城市軌道交通供電系統(tǒng)安全管理及設(shè)備維護(hù)措施分析

李光

（北京市地鐵運(yùn)營(yíng)有限公司供電分公司，北京 100082）

0 引言

隨著城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，城市軌道交通作為一種快速、高效、環(huán)保的交通方式，在城市中的重要性日益突出。供電系統(tǒng)作為城市軌道交通的基礎(chǔ)設(shè)施之一，在保障軌道交通運(yùn)行的安全和高效方面扮演著重要角色。據(jù)中國(guó)城市軌道交通協(xié)會(huì)公布的數(shù)據(jù)，2022 年全國(guó)城市軌道交通客運(yùn)量達(dá)到了15.5 億人次，同比增長(zhǎng)8.6%。這表明城市軌道交通已成為民眾出行的重要方式之一。

在城市軌道交通運(yùn)行過(guò)程中，供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性至關(guān)重要，供電系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障會(huì)對(duì)整個(gè)城市軌道交通系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成嚴(yán)重影響。因此，應(yīng)對(duì)城市軌道交通供電系統(tǒng)的安全管理措施及設(shè)備維護(hù)進(jìn)行深入研究，以保證軌道交通運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性。

1 城市軌道交通供電系統(tǒng)概述

1.1 供電系統(tǒng)的基本原理

城市軌道交通供電系統(tǒng)是為了向軌道交通線路提供動(dòng)力和運(yùn)行所需的電能而設(shè)計(jì)的電力系統(tǒng)，其能夠通過(guò)電力設(shè)備將電能從電源傳輸?shù)杰壍澜煌ň€路上，以供列車(chē)使用。供電系統(tǒng)的基本原理涉及電源選擇、供電方式和電力傳輸?shù)确矫妗３鞘熊壍澜煌ü╇娤到y(tǒng)通常使用的電源包括交流電和直流電。交流電是一種周期性變化的電流，可以通過(guò)變電所將輸電網(wǎng)中的交流電轉(zhuǎn)換為適合供給軌道交通系統(tǒng)的電壓和頻率。直流電則是一種穩(wěn)定的電流，常用于供應(yīng)電力傳動(dòng)系統(tǒng)，可以直接由變流器將交流電轉(zhuǎn)換為所需的直流電。城市軌道交通供電系統(tǒng)采用的供電方式包括第三軌供電和架空接觸網(wǎng)供電。

第三軌供電方式是通過(guò)在軌道旁邊設(shè)置一條導(dǎo)電軌道，由接觸軌上的集電鞋接觸第三軌以獲取電能。架空接觸網(wǎng)供電方式則是通過(guò)在軌道上方懸掛一組接觸線，由接觸裝置與接觸線接觸以獲取電能。不同的供電方式適用于不同的軌道交通系統(tǒng)，可根據(jù)實(shí)際情況和需求進(jìn)行選擇。電力傳輸是指將電能從電源傳輸?shù)杰壍澜煌ň€路上的過(guò)程。在供電系統(tǒng)中，電能通常通過(guò)輸電線路、變電設(shè)備、牽引變流器等傳輸?shù)杰壍澜煌ň€路上，再由接觸裝置和集電裝置提供給列車(chē)[1]。為滿(mǎn)足軌道交通系統(tǒng)的動(dòng)力需求，確保電能傳輸過(guò)程中的穩(wěn)定性、安全性和可靠性，應(yīng)進(jìn)行合理的設(shè)備選型及電力傳輸管理。

1.2 供電系統(tǒng)的組成

1.2.1 供電站

供電站是供電系統(tǒng)的核心設(shè)施，負(fù)責(zé)將電能從電源傳輸?shù)杰壍澜煌ň€路上。供電站由變電設(shè)備、配電設(shè)備和監(jiān)控系統(tǒng)等組成。變電設(shè)備將輸電網(wǎng)的高壓電能轉(zhuǎn)換為適合供給軌道交通系統(tǒng)的電壓和頻率。配電設(shè)備負(fù)責(zé)將電能分配給不同的線路和設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)供電站的運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)，確保供電的穩(wěn)定性和安全性。

1.2.2 接觸網(wǎng)

接觸網(wǎng)是城市軌道交通供電系統(tǒng)中的重要組成部分，用于將電能傳輸給行駛在軌道上的列車(chē)。其由一組架空的導(dǎo)線或鋼軌組成，通常安裝在軌道的上方。接觸網(wǎng)通過(guò)接觸裝置與集電裝置接觸，將電能傳遞給列車(chē)的牽引系統(tǒng)。接觸網(wǎng)的設(shè)計(jì)和安裝需要考慮電氣連接、張力調(diào)整、絕緣等因素，以確保供電的連續(xù)性和安全性。

1.2.3 牽引變流器

牽引變流器是城市軌道交通供電系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，用于將接觸網(wǎng)提供的電能轉(zhuǎn)換為適合列車(chē)牽引系統(tǒng)使用的電流和電壓。牽引變流器負(fù)責(zé)將交流電或直流電轉(zhuǎn)換為適合列車(chē)動(dòng)力裝置的電能形式，以滿(mǎn)足列車(chē)的牽引和制動(dòng)需求。牽引變流器的性能和穩(wěn)定性對(duì)供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行和列車(chē)的運(yùn)行效果有重要影響。

1.2.4 配電裝置

配電裝置是城市軌道交通供電系統(tǒng)中的組成部分，用于將電能從供電站傳輸?shù)讲煌脑O(shè)備和線路。配電裝置負(fù)責(zé)將電能分配給不同的線路、牽引變流器和輔助設(shè)備，以滿(mǎn)足軌道交通系統(tǒng)的各種電能需求[2]。配電裝置需要具備穩(wěn)定的電力傳輸能力和合理的電路保護(hù)機(jī)制，以確保供電的可靠性和安全性。

1.2.5 供電線路

供電線路是城市軌道交通供電系統(tǒng)中的電力傳輸通道，用于將電能從供電站傳輸?shù)讲煌能壍澜煌ň€路。供電線路包括主干線路和支線路，負(fù)責(zé)將電能從供電站經(jīng)過(guò)變電設(shè)備和配電裝置傳輸?shù)浇佑|網(wǎng)和牽引變流器，最終供給列車(chē)使用。供電線路的設(shè)計(jì)和布置需要考慮電力傳輸?shù)男屎头€(wěn)定性，以確保供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2 城市軌道交通供電系統(tǒng)安全管理措施

2.1 安全評(píng)估和風(fēng)險(xiǎn)管理

安全評(píng)估和風(fēng)險(xiǎn)管理是城市軌道交通供電系統(tǒng)安全管理的重要環(huán)節(jié)。通過(guò)對(duì)供電系統(tǒng)進(jìn)行全面的安全評(píng)估和風(fēng)險(xiǎn)管理，可以識(shí)別系統(tǒng)中潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)，以便采取相應(yīng)的管理措施和預(yù)防措施，確保供電系統(tǒng)的安全性和可靠性[3]。

第一，安全評(píng)估。安全評(píng)估旨在通過(guò)對(duì)設(shè)備、線路、電源等進(jìn)行全面的檢查和評(píng)估，識(shí)別出供電系統(tǒng)中存在的潛在風(fēng)險(xiǎn)和安全隱患。通過(guò)對(duì)供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、性能、運(yùn)行狀態(tài)等方面進(jìn)行評(píng)估，可以確定潛在的故障點(diǎn)和問(wèn)題，進(jìn)而采取相應(yīng)的改進(jìn)和預(yù)防措施。

第二，風(fēng)險(xiǎn)管理。通過(guò)對(duì)供電系統(tǒng)中存在的潛在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析和評(píng)估，可以制訂相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)管理計(jì)劃。風(fēng)險(xiǎn)管理包括識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)、評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)的可能性和影響程度，制訂風(fēng)險(xiǎn)控制策略，并建立監(jiān)控和應(yīng)對(duì)措施，以降低城市軌道交通供電系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)，且便于及時(shí)采取措施應(yīng)對(duì)潛在的安全隱患。

2.2 應(yīng)急預(yù)案和培訓(xùn)

應(yīng)急預(yù)案是在突發(fā)情況和緊急事件發(fā)生時(shí)，對(duì)供電系統(tǒng)進(jìn)行快速、有效應(yīng)對(duì)的指導(dǎo)性文件，包括各類(lèi)事故和故障的處理程序、人員調(diào)度和應(yīng)急資源調(diào)配等內(nèi)容，能夠確保供電系統(tǒng)的安全性和可靠性。應(yīng)急預(yù)案的制訂需要考慮供電系統(tǒng)的特點(diǎn)和潛在風(fēng)險(xiǎn)，以及相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的要求。應(yīng)急預(yù)案應(yīng)明確各種緊急情況下的應(yīng)急流程和責(zé)任分工，確保應(yīng)急響應(yīng)的迅速性和協(xié)調(diào)性。例如，針對(duì)供電設(shè)備故障或供電中斷的情況，應(yīng)制訂相應(yīng)的故障處理程序，包括緊急排除故障、備用電源切換、應(yīng)急通電等措施。對(duì)于自然災(zāi)害或惡劣天氣等突發(fā)情況，應(yīng)制訂相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，包括疏散措施、應(yīng)急通信、資源調(diào)配等。

想要實(shí)現(xiàn)應(yīng)急預(yù)案的有效執(zhí)行，需要對(duì)供電系統(tǒng)管理人員進(jìn)行專(zhuān)業(yè)的培訓(xùn)，以提高其應(yīng)急處理能力和技能水平。培訓(xùn)內(nèi)容應(yīng)包括應(yīng)急預(yù)案相關(guān)內(nèi)容、緊急情況應(yīng)對(duì)措施、團(tuán)隊(duì)協(xié)作和溝通技巧等。通過(guò)培訓(xùn)，使操作人員熟悉應(yīng)急預(yù)案的內(nèi)容和要求，了解各類(lèi)事故和故障的處理程序，掌握正確的應(yīng)急操作技能。培訓(xùn)可以采用多種形式，包括理論培訓(xùn)、模擬演練、實(shí)地訓(xùn)練等。此外，應(yīng)定期進(jìn)行應(yīng)急演練和評(píng)估，以驗(yàn)證應(yīng)急預(yù)案的實(shí)施效果和操作人員的應(yīng)急能力，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)應(yīng)急預(yù)案和培訓(xùn)的不足并加以改進(jìn)，進(jìn)而有效提高供電系統(tǒng)管理人員的應(yīng)急響應(yīng)能力，保證供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

2.3 巡檢和監(jiān)測(cè)

定期巡檢和監(jiān)測(cè)是確保城市軌道交通供電系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要手段，目的在于及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決供電系統(tǒng)中存在的潛在問(wèn)題，避免安全事故的發(fā)生，確保供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

巡檢是指對(duì)供電系統(tǒng)的設(shè)備、線路、接觸網(wǎng)等進(jìn)行定期檢查，巡檢內(nèi)容包括設(shè)備的電氣連接、機(jī)械部件的磨損情況、絕緣狀態(tài)、張力調(diào)整等方面。通過(guò)巡檢，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的異常狀況和潛在問(wèn)題，如電纜老化、接觸線斷裂、設(shè)備松動(dòng)等，從而采取相應(yīng)的措施進(jìn)行修復(fù)和處理，以保證供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

監(jiān)測(cè)是通過(guò)使用先進(jìn)的監(jiān)測(cè)設(shè)備和技術(shù)，對(duì)供電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和評(píng)估。監(jiān)測(cè)設(shè)備包括溫度傳感器、振動(dòng)傳感器、電力質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀等，用于監(jiān)測(cè)設(shè)備的溫度、振動(dòng)、電流負(fù)載、電壓波動(dòng)等參數(shù)。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行中的異常情況，并提前預(yù)警，以避免故障和事故的發(fā)生。監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用還包括數(shù)據(jù)采集和分析，通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的收集和分析，可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和潛在問(wèn)題，預(yù)測(cè)設(shè)備的使用壽命和故障風(fēng)險(xiǎn)，從而制訂相應(yīng)的維護(hù)計(jì)劃和風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)措施。例如，利用振動(dòng)傳感器可以監(jiān)測(cè)設(shè)備的振動(dòng)頻率和振幅變化，識(shí)別設(shè)備的機(jī)械故障；利用溫度傳感器可以監(jiān)測(cè)設(shè)備的溫度升高情況，預(yù)測(cè)設(shè)備的過(guò)熱風(fēng)險(xiǎn)。

定期巡檢和監(jiān)測(cè)的頻率和方式應(yīng)根據(jù)供電系統(tǒng)的特點(diǎn)和要求來(lái)制訂。對(duì)于關(guān)鍵設(shè)備和重要線路，巡檢和監(jiān)測(cè)應(yīng)更加頻繁和細(xì)致，同時(shí)需要對(duì)巡檢和監(jiān)測(cè)結(jié)果及時(shí)進(jìn)行記錄和整理，并形成巡檢報(bào)告和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，以供后續(xù)分析和決策。

3 城市軌道交通供電系統(tǒng)設(shè)備維護(hù)措施

3.1 供電站設(shè)備維護(hù)

供電站是城市軌道交通供電系統(tǒng)的核心設(shè)施，包括變電設(shè)備、配電設(shè)備和監(jiān)控系統(tǒng)等。相關(guān)工作人員應(yīng)該定期對(duì)供電站設(shè)備進(jìn)行全面檢查和測(cè)試，包括電氣連接、絕緣狀態(tài)、接地系統(tǒng)等方面[4]。

首先，通過(guò)定期檢查和測(cè)試，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的異常狀況，保證設(shè)備的正常工作和安全性。

其次，保持供電站設(shè)備的清潔可以防止灰塵和雜物的堆積，減少設(shè)備磨損和故障。

再次，采取防護(hù)措施，如防塵罩、防水罩等，以減少外界因素對(duì)設(shè)備的影響，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

最后，備品備件管理也是供電站設(shè)備維護(hù)的關(guān)鍵。應(yīng)建立合理的備品備件管理制度，包括備件的采購(gòu)、庫(kù)存管理、定期檢查等，還應(yīng)及時(shí)更換和修復(fù)設(shè)備所需的備件，避免因備件缺失而導(dǎo)致設(shè)備故障和停機(jī)時(shí)間延長(zhǎng)。

3.2 接觸網(wǎng)設(shè)備維護(hù)

首先，由于接觸網(wǎng)長(zhǎng)時(shí)間暴露在室外環(huán)境中，容易積累灰塵、污垢和雜物。因此應(yīng)定期清洗接觸網(wǎng)，去除污垢，確保電流的正常傳輸。

其次，需要檢查線路的彈性和固定設(shè)備的可靠性，確保接觸網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全性。

再次，相關(guān)工作人員應(yīng)該定期檢查接觸網(wǎng)的張力，并根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。適當(dāng)?shù)膹埩梢员ＷC接觸網(wǎng)的彈性，使其能夠承受列車(chē)的牽引力和外部風(fēng)力，并保持正常的供電狀態(tài)。

最后，檢測(cè)和修復(fù)破損也是接觸網(wǎng)維護(hù)的關(guān)鍵措施。應(yīng)定期使用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，如紅外熱像儀、超聲波檢測(cè)等，對(duì)接觸網(wǎng)進(jìn)行檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)破損和缺陷。對(duì)于發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，需要及時(shí)修復(fù)或更換受損部分，以保證接觸網(wǎng)的可靠性和安全性。

3.3 牽引變流器和配電裝置維護(hù)

牽引變流器和配電裝置是城市軌道交通供電系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，負(fù)責(zé)將電能供應(yīng)給列車(chē)和各個(gè)電氣設(shè)備。為了確保這些設(shè)備的正常運(yùn)行和供電系統(tǒng)的可靠性，需要采取一些維護(hù)策略。

首先，定期檢查和測(cè)試是維護(hù)牽引變流器和配電裝置的重要措施。應(yīng)定期對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行全面的檢查和測(cè)試，包括電氣連接、電流負(fù)載、冷卻系統(tǒng)等方面。通過(guò)定期檢查和測(cè)試，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的異常狀況，保證其正常運(yùn)行和安全。

其次，潤(rùn)滑和絕緣檢查也是維護(hù)工作中的重要內(nèi)容。應(yīng)定期對(duì)設(shè)備的潤(rùn)滑部件進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，確保其正常運(yùn)轉(zhuǎn)，降低設(shè)備損耗。定期進(jìn)行絕緣檢查，確保設(shè)備在高壓環(huán)境下的安全運(yùn)行，避免絕緣破損導(dǎo)致設(shè)備故障和安全隱患。

最后，溫度和振動(dòng)監(jiān)測(cè)也是牽引變流器和配電裝置維護(hù)的重要手段。應(yīng)安裝溫度和振動(dòng)傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備的工作狀態(tài)，并重點(diǎn)關(guān)注溫度和振動(dòng)的變化情況。通過(guò)監(jiān)測(cè)和分析這些數(shù)據(jù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，并采取措施進(jìn)行修復(fù)和調(diào)整。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在城市軌道交通供電系統(tǒng)中，安全管理和設(shè)備維護(hù)工作至關(guān)重要。供電系統(tǒng)的安全管理涉及多個(gè)方面，包括安全評(píng)估和風(fēng)險(xiǎn)管理、應(yīng)急預(yù)案和培訓(xùn)、巡檢和監(jiān)測(cè)等；設(shè)備維護(hù)包括對(duì)供電站、接觸網(wǎng)等設(shè)備的檢查、測(cè)試及維護(hù)保養(yǎng)等。合理開(kāi)展安全管理和設(shè)備維護(hù)工作，可以保障供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行，提高供電系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。未來(lái)，應(yīng)不斷改進(jìn)安全評(píng)估方式，不斷提升供電系統(tǒng)的安全管理和設(shè)備維護(hù)水平，確保城市軌道交通的安全、順暢運(yùn)行。