淺談城市軌道交通供電系統的節能措施與經濟運行

楊中兵

摘要：現階段，隨著我國經濟的快速發展，在當前城市化進程不斷加快以及城市人口高速增長的過程中，城市內部所出現的環境污染問題以及交通堵塞問題等也越發嚴重，對于城市的可持續發展以及城市居民生活質量的改善產生了一定程度的影響。所以，在城市發展過程中，堅持可持續發展的理念是城市軌道交通發展過程中最需要貫徹的發展理念。在城市軌道交通運行過程中，供電系統是運行系統的核心，在實際工作中會消耗大量的能量，所以需要就供電系統的節能、經濟與環保進行探討。論文對此展開詳細論述。

關鍵詞：城市軌道交通;供電系統;節能措施;經濟運行

引言

基于提高城市軌道交通供電系統運行節能水平的目的，圍繞此課題做簡單的論述，總結節能措施與經濟運行方法，共享給相關人員參考借鑒。根據供電系統應用實踐與研究總結，做好牽引供電系統節能設計與動力照明系統節能設計的把控，降低電能消耗，有利于實現經濟節能運行。

1城市軌道交通供電系統的構造

城市交通軌道供電系統的構造相對來說比較復雜，主要包括以下幾個方面：電力源、供電電路、主變電站、電力監控系統、變壓器、照明系統、開關、防護系統和接地系統等。不同的系統具有不同的作用，這些系統之間相互作用，密切配合，這樣才能保證供電系統的順利運行。電力源的主要作用是為城市交通軌道機車的運行提供動力支持;供電電路則是電路運輸的途徑，保證電力能夠順暢的運輸。照明系統提供燈光服務;電力監控系統是對系統的運行進行檢測。城市軌道交通供電系統的變壓器主要使用的是110kV的變壓器，變壓器在工作時能夠實際的運輸情況改變電壓的大小，保證整個供電系統的運轉。供電系統的開關也可以分為不同形式，包括絕緣開關以及直流開關，直流開關在電路出現故障時會自動斷開，減少損失，絕緣開關與直流開關的區別在于直流開關的核心是直流斷路器，而絕緣開關的核心則是真空斷路器。供電設備在城市軌道交通中發揮著重要的作用，供電設備運行正常能夠保證機車正常運行，提升運輸效率;反之如果供電設備出現故障，機車在行駛是缺乏動力支持，機車無法順利的運行。

2城市軌道交通供電系統的節能措施與經濟運行

2.1調整城市軌道交通運行方式

對于城市軌道交通來講，白天以及夜晚的運行負載量是具有較大區別的。在白天的時候因為出行的人數比較多，所以列車的負載量會比較大。隨著運行時段的變化，負載量會出現不同程度的變化。在不同的負載量運行狀態下，供電系統的運行方式也具有很大的差別，在節能的過程中就可以對運行方式進行調整。在城市軌道交通系統當中的供電系統，可以使用一運一配的方式進行供電，通過這樣的方法來進行供電，可以將線路的損耗以及電能的損耗降到最低程度。同時還可以在調整運行方式的過程中，通過編程的方法去進行調整，依靠編制好的相應程序，對城市軌道交通的運行方式進行合理控制，然后減少城市軌道交通工作的負荷量，但是相比較于一運一配的運行方式調整來講，這種通過程序進行控制的方式所取得的效果比較差。

2.2采用節能技術

變壓器是供電系統的重要組成部分，變壓器的能耗比較大，因此在進行節能時需要對變壓器進行調整，選擇節能變壓器。變壓器在建造時需要進行綜合考慮，如果條件合適的話可以采用共享方式，在滿足城市軌道交通正常運行的基礎上減少變壓器的使用，這樣不僅能夠減少投入，還能夠減少能源的消耗。同時城市軌道交通在進行技能時還可以采用一些軟件系統，如EMS軟件，通過軟件系統對數據進行收集和分析，增強對供電系統的控制水平。

2.3無功控制

增大功率因數，盡可能減少無功電流也能起到降低能耗的作用，同時也能滿足當地相關考核要求。在城市軌道交通系統中，能產生無功功率的設備包括變壓器、電動機、換流設備與燈具等。在設計過程中應盡可能增加這些設備功率因數，并確定適宜的補償容量及地點，借助分相電容進行自動補償，同時對其它補償方式，如就地與集中補償等進行結合。城市軌道交通系統投運初期，其供電系統的負載效率通常較低，為保證供電穩定性與可靠性，進線與環網電纜橫截面都要選的很大，這也是為了預留足夠余量，但電纜的電容會對功率因數造成很大的影響，導致在投運初期產生過補償，最終使功率因數大幅降低。為防止供電系統產生容性的特點，需要對中壓網絡結構進行簡化，并適當減少電纜和增加其間隔距離，以此避免產生過大的分布電容，防止對系統反送較多的無功負荷。另外，當條件允許時，還可通過檢測裝置的安裝來進行判定，通過對運行方式的調整來降低容性負載，也可通過感性負載的適當增加來平衡，若系統有著很高的要求，則可在電源的引入端安裝恢復裝置予以有效解決。

2.4引入智能化監測技術

從城市軌道交通供電系統運行管理角度分析，若想提高節能管理水平，要動態掌握供電系統的運行情況，引入智能化監測技術手段有重要的意義。例如，采用智能化監測系統，實現對變壓器與其他類型電氣設備的運行狀態監測，實時掌握能源消耗和負荷水平，根據采集的數據信息開展分析，提出有效的調整方案，保障供電系統時刻處于良好的運行狀態，降低能源消耗。除此之外，還可以推廣使用軟件系統，比如EMS軟件，輔助數據信息采集與分析，輔助供電系統運行控制與管理，有效優化系統運行，創造更多的效益。

2.5能饋式再生制動能量的吸收利用

城市軌道交通在啟動和制動的過程中會產生大量的制動能量，目前，國內對再生制動能量利用率低，大部分多余的能量是使用吸收電阻來消耗掉，加大了地鐵線路通風散熱系統的散熱困難。因此，對地鐵牽引供電系統再生制動能量進行儲存利用，通過逆變裝置將能量轉換為交流電形式供給其它三相交流用電設備使用，不僅能提高再生制動能量的利用率，很好的適應減排要求，還能提高地鐵運行的安全和穩定。

結語

綜上所述，對城市軌道交通供電系統來講，在實際運行過程中，隨著城市軌道交通運行線路的增加以及運行次數的增加，在實際運行時所產生的能耗也越來越大，所以基于節能減排以及綠色化城市發展理念，需要對城市軌道交通運行節能減排措施進行探討。

參考文獻

[1]陳輝.并行程控技術在城市軌道交通供電系統中的運用[J].城市軌道交通研究，2018，21（增刊2）：22-24.

[2]趙佳微，劉煒，張宇，等.有軌電車非接觸牽引供電系統供電計算研究[J].電氣化鐵道，2018，29（增刊1）：76-79.

[3]沈建強.城市軌道交通牽引聯調典型場景測試研究[J].城市軌道交通研究，2018，21（12）：97-100.

[4]黃志強.基于城市軌道交通供電系統的設計及應用[J].山東工業技術，2019（1）：187.

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