城市軌道交通供電系統設備及其應用探析

曹奇

摘要：我國的經濟建設規模不斷擴大，帶動了城市軌道交通建設也獲得了快速的發展渠道。當前，各大城市都在部署或者已經開建各類城市軌道交通，特大城市的城市軌道交通已經進入了智能化網絡化的發展時代。因此做好供電系統的設計工作，是發展城市軌道交通建設的動力和源泉。

關鍵詞：城市軌道交通；供電系統；應用

1城市軌道交通發展以及供電系統概況

1.1城市軌道交通發展的現狀

為了更好的滿足交通方面的需求，城市需要大力加強城市軌道建設。為了能夠更好的環境城市公共交通壓力，需要做好城市軌道交通工作，就目前的情況來看，其在該方面具有很多優勢，能夠達到節能的目的，同時也比較方便、快捷，符合市場的發展需求，因此需要重點加強對其的研究。如今我國對于城市軌道交通的建設越來越受到重視，引進有三十多個城市都在規劃或者實施了軌道交通的建設，特別是在北京、傷害等一線城市，具有很好的發展勢頭，逐漸的朝向多元化方向發展，例如很多城市都有地鐵、有軌電車、輕軌等軌道交通系統。截至2016年底，城市軌道交通線路建成的里程合計達到了4000km。到了2020年，我國已經有接近50個大中城市有城市軌道交通，總里程超過7000km。

1.2城市軌道交通供電系統簡介

供電系統是城市軌道交通建設中非常重要的部分，因此也是越來越受到重視。隨著社會的發展，我國的供電系統建設得到了進一步發展，在供電系統選型以及設計方面都更加的順利。為了能夠更好的促進其發展，需要進一步加強軌道交通工程的前期和設計工作，結合實際情況進行分析，采取合理的方法進行，更好的提高設計方法，確保后期工作的有效開展。

2城市軌道交通供電系統供電方式的選用

2.1供電方式的選用原則

2.1.1在城市軌道交通供電建設中需要結合實際情況進行供電方式的合理選擇，目前需要從以下幾個方面進行：1）如果城市電網負荷能力比較大，容量也比較大的時候可以選擇分散供電方式，并進一步擴建變電所容量。2）如果城市電網結構比較弱的時候，最好是選擇使用集中供電方式。3）為了能夠合理的進行供電資源的利用和建設，需要軌道交通部門做好電力部門和市政政府的建設，目前可以選擇使用混合的方式。

2.1.2就目前的情況來看，根據城市軌道交通的規劃可以將其分為2部分，即近期規劃和遠期規劃，在其中=需要重點加強供電方式的選擇和使用。城市軌道交通規劃涉及的形式、形態和距離等多方面都有著自己的特點，因此在實際應用中需要合理的進行選擇，從而能夠更好的促進交通建設發展。

2.2供電方式選擇

2.2.1安全性與可靠性

對于城市軌道交通供電系統的安全性和可靠性需要從多個方面進行，包括：1）需要有效的確保供電的質量，其對于整體的運行產生很大影響，因此需要引起高度重視。例如電壓不能很好的滿足行車需求的時候，列車很容易出現跳閘情況，這個時候會停止運行，這樣就會在很大程度上增加安全事故的發生，同時增加成本。2）需要具備較高的外界抵抗能，例如受到自然環境因素的影響，為了能夠更好的確保人們以及設備的安全，需要降低故障的發生概率，進一步控制成本。

2.2.2因地制宜，科學選擇供電方式

在軌道交通供電系統建設中需要科學的選擇供電方式，目前從以下方面進行：1）有效的結合隧道的形式，包括隧道斷面的形狀大小等。2）需要不斷進行創新，特別是對于電壓等級、受流方式以及電網結構等多個方面，不能照搬照抄。每個城市都有自己的特點，因此在實際選擇的時候需要根據實際情況，目前主要是狹長結構和環形結構，需要充分的根據這些形式進行選擇，并合理利用資源，實現“集中供電、資源共享”或者實現“資源共享、分散供電”的目標。

3城市軌道交通供電系統設備及應用

3.1 外電源

城市軌道交通供電系統的外電源主要源自于外部電力系統，即為城市供電網。一般來說，城市軌道交通的供電形式分為三種，分別是集中式供電、分散式供電以及混合式供電。其中，集中式供電方式使用的是城市供電網的高壓電網，能夠顯著改善城市軌道交通供電系統的電源電壓以及電容量，實現電力專供，提升城市軌道交通供電的可靠性。分散式供電則是從城市電網的多處分散地引入多條中壓電源來作為城市軌道交通的電源，其供給點亮與城市電網的電力資源是共享的。分散式供電要求城市電網擁有大量的中壓電源點。而混合式供電方式則是同時擁有集中式供電與分散式供電的優勢，使用機制靈活，能夠滿足城市軌道交通不同的用電需求，使得城市軌道交通的供電系統更加安全可靠。

3.2牽引供電系統

城市軌道交通中的牽引供電系統主要包括牽引變電所以及牽引網。其中牽引變電所所設計的容量與位置要滿足城市軌道交通的使用需求以及運作便捷，要兼顧城市軌道交通在最高峰運營時段的最大負荷的需求來進行設計。在牽引供電系統中牽引變壓器與配電器均是十分重要的設備，通常采用空氣自冷式干式變壓器。電力電纜的敷設按照地鐵設計規范，在地下的電纜需要使用低煙無鹵阻燃電纜，而地面敷設的電纜則可以選擇低煙阻燃電纜。是主要用于應急照明以及為消防設備供電的電纜在進行地面敷設的過程中則要根據實際情況來選擇低煙無鹵耐火銅芯電纜，以保證使用安全。牽引變電所的開關可以根據電壓的實際情況來選擇真空開關或六氟化硫滅弧開關。與此同時，為了避免直流牽引負荷所導致的諧波電流流入城市電網中，牽引整流機組使用12 脈波并列運行，形成24 脈波整流，從而滿足避免高次諧波進入電網的需求。這一技術與在電網側段加設濾波裝置來說要更加便捷，經濟效益更高，有利于運營管理工作，同時為軌道交通車輛提供的電流更加穩定。

3.3 動力照明系統

城市軌道交通供電系統的動力照明相對于普通的動力照明供電系統并沒有存在顯著的差異。通過動力變壓器的處理，電壓均使用三相AC380V，為了保證群眾的安全以及設備的正常使用，系統使用了TN-S 相五線制。我國城市軌道交通動力照明系統的容量計算相對略大，而根據地鐵設計股份中配電變壓器的容量需要滿足一臺配電變壓器在停止運行時，另外一臺配電變壓器可以承擔供電范圍內遠期的一級與二級負荷。鑒于此，城市軌道交通配電變壓器的負載率初期需要得到近50%，遠期需要達到60%。這樣一來不僅僅可以控制變壓器的損耗，同時還可以在其中一臺變壓器出現故障時，另外一臺變壓器可以正常運行，并且滿足城市軌道交通的一級、二級負荷需求。與此同時，提升城市軌道交通配電變壓器的負載率不僅僅可以減少供電系統的成本，降低軌道交通的初次投資成本，同時還能夠避免地鐵初期在運行過程中有可能出現的測量精度誤差、CT 變比選擇等情況。

結束語

隨著社會的發展，城市軌道建設越來越受到重視，其在很大程度上推動城市的建設發展，對于人們的生活有很大影響，因此進一步加強對其的研究非常有必要。城市軌道交通建設中非常重要的部分是軌道交通供電系統建設，在應用的過程中必須要滿足相關的條件，科學合理的對其進行控制，并結合實際情況進行軌道線路的分析控制，從而能夠更好的滿足供電系統的相關需求以及經濟發展，有效的保障供電系統的安全性能。

參考文獻：

[1]王國亮.某城市軌道交通供電系統研究[D].華北電力大學，2016.

[2]高明，李彪.淺談城市軌道交通供電系統[J].內蒙古煤炭經濟，2016，08：46+57.

[3]吳凡.淺議城市軌道交通供電系統的設計方法[J].建材技術與應用，2016，03：17-18+21.

[4]王靜耀.淺析城市軌道交通供電系統的供電方式[J].中小企業管理與科技（下旬刊），2016，09：85-86.