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，在日常運行過程中，通常會從城市電網(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)實現(xiàn)互相連接的接口設施，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)提供良好的動力源泉。牽引供電系統(tǒng)主要為全線運行的車輛提供電能，確保城市軌道交通供電運行安全。動照系統(tǒng)主要為城市軌道交通車輛提供照明設施，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)負責人員加以嚴格管理。

1 城市軌道交通供電系統(tǒng)運行方式分析

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。在具體設置過程中，各主變電需要設立兩路獨立的進線電源，以確保供電過程的安全性、可靠性。在此基礎上，結(jié)合城市軌道交通內(nèi)部供電系統(tǒng)需要的電壓等級，對當前電壓進行適當降壓處理[1]。

根據(jù)應用反饋情況，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營質(zhì)量與管理效率，可提高城市軌道交通車輛設施的運行安全性、可靠性。集中式供電系統(tǒng)在獨立性方面表現(xiàn)較強，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，分散式供電無須設置主變電所，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)建設過程中[2]。

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

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，對個別地段運行管理工作，可適當引入城市電壓中壓作為補充供電方式進行安全應用。在正式應用過程中，相關(guān)規(guī)劃人員應立足于城市電網(wǎng)運行現(xiàn)狀及未來規(guī)劃需求[3]。

對城市軌道交通供電系統(tǒng)的運行方式進行統(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)工作人員應以牽引供電系統(tǒng)與動力照明系統(tǒng)安全為主要目的，在供電方式的選擇上，相關(guān)工作人員應結(jié)合城市軌道交通供電系統(tǒng)運行實況，選擇合適的供電方式進行安全應用。

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行合理選擇，結(jié)合近幾年的發(fā)展情況來看，為進一步加強城市軌道供電系統(tǒng)的運行安全性，行業(yè)內(nèi)部人員主張利用直流制與交流制混合應用模式，穩(wěn)定提升城市軌道供電系統(tǒng)的運行安全水平。

在具體應用過程中，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。通電運行過程中，牽引變電所從中壓網(wǎng)絡中獲取電流，大量電流經(jīng)降壓整流機組處理后，以直流電形式存在。

直流電會輸送到牽引網(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)會按照供電連貫方式，在列車運行出現(xiàn)故障時，可以實現(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)在運行過程中易受到非線性負荷問題的影響，導致牽引整流機組、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，會降低供電系統(tǒng)整體電能質(zhì)量。

充電網(wǎng)絡中存在的大量諧波，促使供電線路產(chǎn)生大量損耗問題，易對電氣設備的安全運行構(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)、增設無源、有源濾波器等方式進行針對性治理。

3.2 供電系統(tǒng)無功功率補償分析

城市軌道交通動力照明系統(tǒng)存在大量低壓用電設備，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，會進一步增加供電線路損耗程度。嚴重時會對變送配電設備造成發(fā)熱隱患問題，相關(guān)工作人員可通過功率補償方式，提高系統(tǒng)功率因數(shù)[5]。

3.3 迷流腐蝕及防護方式

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，導致部分電流會流入道床中，經(jīng)過鋼筋等金屬導線的作用影響形成迷流現(xiàn)象。當迷流現(xiàn)象表現(xiàn)過于明顯時，使軌道交通中的金屬產(chǎn)生明顯的電解腐蝕反應，易對地下金屬設備造成嚴重損壞。為及時解決這一問題，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走行軌對地絕緣的方式，在沿線位置處設置迷流收集網(wǎng)，減少風險隱患問題。除此之外，日常工作過程中應加強對軌道養(yǎng)護與保養(yǎng)工作的重視程度，減少迷流問題影響。

3.4 供電系統(tǒng)繼電保護技術(shù)

合理運用繼電保護技術(shù)可提高供電系統(tǒng)運行安全性與穩(wěn)定性，發(fā)生故障問題時，工作人員可利用繼電保護技術(shù)實現(xiàn)故障設備快速切除、報警等功能。具體應用過程中，供電系統(tǒng)繼電保護可利用縱聯(lián)差動保護措施，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)行相應保護動作[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 科學選擇供電方法

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

（1）工作人員應明確當前供電系統(tǒng)供電穩(wěn)定性情況，根據(jù)供電系統(tǒng)運行反饋情況，選擇合適的方式手段進行加強處理[7]；

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

（3）工作人員應結(jié)合供電方法的主要原理，明確各類供電方法可能會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行應用。

4.2 提高供電管理強度

對于城市軌道交通運行工作，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用水平[8]。

在正式管理過程中，相關(guān)工作人員應主動承擔自身的崗位職責，堅持按照科學管理與安全治理的原則要求，實現(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)電力運行情況，工作人員應根據(jù)城市軌道交通發(fā)展規(guī)劃要求，選擇合適的供電方法，實現(xiàn)對相關(guān)資源的合理配置與應用。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)管理效果達到預期，建議相關(guān)工作人員應主動承擔自身的管理責任。立足于城市軌道交通供電系統(tǒng)運行現(xiàn)狀，對當前運行工作存在的弊端問題，進行及時治理與強化管理，從根本上解決城市軌道交通供電系統(tǒng)運行風險問題，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。