淺述地鐵供電系統(tǒng)及其常見問題與解決措施

杜清宇 馮鑫

摘要：地鐵是我國城市交通系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)城市居民的交通出行具有十分重要的影響，因此建設(shè)好地鐵系統(tǒng)是市政建設(shè)的重要任務(wù)之一。地鐵系統(tǒng)建設(shè)中供電系統(tǒng)的建設(shè)是非常重要的一環(huán)，因?yàn)榈罔F系統(tǒng)的運(yùn)行主要依賴于地鐵供電系統(tǒng)。地鐵供電系統(tǒng)是為地鐵運(yùn)行提供電能的系統(tǒng)，其主要包括內(nèi)部供電系統(tǒng)和外接電網(wǎng)供電系統(tǒng)兩部分。文章主要針對(duì)地鐵供電系統(tǒng)的出現(xiàn)的問題以及解決方法進(jìn)行分析，希望有助于促進(jìn)其建設(shè)的進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：地鐵供電系統(tǒng);運(yùn)行方式;維護(hù)

引言：

近年來，隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展及城市人口的不斷增多，城市地鐵的建設(shè)規(guī)模正不斷擴(kuò)大。地鐵供電系統(tǒng)是城市地鐵系統(tǒng)的重要組成部分，其負(fù)責(zé)為電力機(jī)車提供牽引電力及為地鐵運(yùn)營服務(wù)提供電能。地鐵中處處都需要電能，如車站、車輛段、車輛區(qū)間、控制中心以及動(dòng)力照明等，都離不開電能，因此必須要重視地鐵供電系統(tǒng)的建設(shè)，確保其具備良好的安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性以及調(diào)度方便。

一、地鐵供電系統(tǒng)介紹

近年來，我國地鐵供電系統(tǒng)一般采用自建獨(dú)立的主變電所方式向降壓變電所和沿線牽引供電。采用的變電方式為110 kV/35 kV或66 kV/35 kV，采用的變壓器接法均為星形/三角形接法，并且中性點(diǎn)絕緣（中性點(diǎn)不接地）。一旦地鐵供電系統(tǒng)發(fā)生兩相短路或單相短路接地故障，會(huì)引起系統(tǒng)的不平衡而導(dǎo)致供電系統(tǒng)無法正常運(yùn)行。所以遇到接地故障時(shí)，必須采取繼電保護(hù)裝置加以保護(hù)，可人為將不接地系統(tǒng)（中性點(diǎn)絕緣）制造一個(gè)假的中性點(diǎn)，并通過一定的方式接地，達(dá)到系統(tǒng)單相或兩相短路接地保護(hù)的目的。根據(jù)不同的電網(wǎng)制式和電壓等級(jí)，決定了中性點(diǎn)接地方式不同，目前我國電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式可歸納為以下幾種：

（1）6～10 kV三相三線制電網(wǎng)。一般采用中性點(diǎn)不接地方式，當(dāng)單相接地短路時(shí)，采用零序電壓檢測(cè)和保護(hù)。但目前有研究者認(rèn)為，在6～10 kV三相三線制電網(wǎng)中，當(dāng)單相接地故障電流較小時(shí)，容易造成間歇性過電壓或諧振，為了防止該現(xiàn)象對(duì)設(shè)備的損害，一般考慮采用高電阻接地系統(tǒng)。

（2）35～66 kV三相三線制電網(wǎng)。該三相三線制電網(wǎng)采用的是經(jīng)消弧線圈接地方式，一旦電網(wǎng)發(fā)生變化，該連接方式需進(jìn)行相應(yīng)調(diào)節(jié)，所以目前很少采用該接地方式。

（3）110～154 kV三相三線制電網(wǎng)。由于中性點(diǎn)直接接地方式接地電流大、非接地故障相的電壓提高小、電位升高小、繼電保護(hù)設(shè)備易檢測(cè)故障，所以一般采用中性點(diǎn)直接接地方式。

（4）220 kV及以上三相三線制電網(wǎng)。該三相三線制電網(wǎng)必須采用中性點(diǎn)直接接地方式，并分相自動(dòng)重合閘配合使用。

二、地鐵供電系統(tǒng)的常見故障

隨著地鐵在人們出行中的應(yīng)用逐漸變得頻繁，相關(guān)人員在地鐵的長期供電系統(tǒng)維護(hù)中發(fā)現(xiàn)并總結(jié)了一些地鐵供電系統(tǒng)的問題，具體包括如下幾個(gè)方面：①主變電所處的故障，一般表現(xiàn)為主變電所的電壓顯示為零數(shù)值，或者由于各種原因?qū)е碌闹髯冸娝╇婇_關(guān)的關(guān)閉使整個(gè)地鐵系統(tǒng)出現(xiàn)斷電。②變壓器處的故障，主要表現(xiàn)為變壓器處的跳閘以及電壓失衡等，包括變壓器的內(nèi)部的故障，例如變壓器內(nèi)部短路致使其中相關(guān)部件過熱、漏磁等。 ③電纜線路處的故障，主要表現(xiàn)為由于線路的問題，導(dǎo)致產(chǎn)生保護(hù)性的跳閘。 ④直流短路的故障，表現(xiàn)為如果在地鐵的供電系統(tǒng)的供電壓力過大導(dǎo)致產(chǎn)生負(fù)荷，就容易發(fā)生線路故障。 ⑤地鐵電纜處導(dǎo)致的故障，地鐵的電纜可能會(huì)因?yàn)樵谄浒惭b應(yīng)用時(shí)出現(xiàn)在接頭上，或是在長時(shí)間的應(yīng)用之后絕緣老化等現(xiàn)象，或是電纜的使用后所處環(huán)境較為惡劣，最終導(dǎo)致其降壓變電所和牽引變電所發(fā)生停電等故障。

三、改善地鐵供電系統(tǒng)運(yùn)行的有效措施

3.1 遵循三項(xiàng)原則

在地鐵系統(tǒng)中，一些日常設(shè)備系統(tǒng)，諸如電源系統(tǒng)、燈控系統(tǒng)以及空調(diào)系統(tǒng)等，均需要依靠地鐵供電系統(tǒng)的供電才能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并且在不同時(shí)段下，不同系統(tǒng)對(duì)供電的要求也各不相同。例如在夏天，空調(diào)系統(tǒng)對(duì)供電的要求要比其他季節(jié)高;在晚上，燈控系統(tǒng)對(duì)供電的要求要比白天高。所以，在地鐵供電系統(tǒng)建設(shè)中，應(yīng)當(dāng)將實(shí)際供電的電源與需要的電源相統(tǒng)一，才能夠確保地鐵供電系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。而為了達(dá)到這一目的，需要遵循以下三項(xiàng)原則：

（1）安全性原則：在地鐵運(yùn)行過程中，實(shí)際的供電指數(shù)往往需要達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)，若低于電源標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)會(huì)導(dǎo)致地鐵發(fā)生負(fù)電壓作業(yè)，若高于電源標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)則容易引起一些安全事故，所以必須要在標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)下進(jìn)行運(yùn)輸，這樣才能夠確保運(yùn)行安全;（2）效益性原則：節(jié)能是現(xiàn)代的一個(gè)重要話題，隨著節(jié)能理念在各行各業(yè)中的運(yùn)用，地鐵供電系統(tǒng)也應(yīng)當(dāng)要緊跟時(shí)代要求，積極采用各種節(jié)能措施，嚴(yán)格遵守節(jié)能規(guī)定，注重低碳化，提高效益;（3）智能性原則：地鐵供電系統(tǒng)中的各類供電設(shè)備在應(yīng)用過程中，都必須要遵從于科學(xué)智能型的原則，即通過總開關(guān)來對(duì)其他開關(guān)進(jìn)行同時(shí)控制，這也是地鐵系統(tǒng)的未來發(fā)展方向之一。

3.2 應(yīng)用智能化設(shè)備

當(dāng)今時(shí)代，隨著科學(xué)技術(shù)與信息技術(shù)的高速發(fā)展，地鐵系統(tǒng)也正逐年朝向運(yùn)輸智能化方向發(fā)展。目前在我國的地鐵系統(tǒng)中，已經(jīng)逐漸開始應(yīng)用了一系列智能燈控系統(tǒng)及智能辦公化系統(tǒng)等，但是空間運(yùn)輸系統(tǒng)卻仍然比較單一，已無法滿足時(shí)代的發(fā)展要求。未來，便捷化、舒適化的發(fā)展將成為空間運(yùn)輸系統(tǒng)的主要趨勢(shì)。為了滿足這一要求，在地鐵供電系統(tǒng)中會(huì)逐漸增加各類先進(jìn)的智能化電氣設(shè)備，這些設(shè)備的特點(diǎn)是：（1）同類型產(chǎn)品不需要重復(fù)性使用;（2）節(jié)能高效;（3）具備簡單化處理的效果。只有積極應(yīng)用智能化設(shè)備，才能夠促進(jìn)地鐵系統(tǒng)的進(jìn)一步完善。

四、總結(jié)

綜上所述，我國的地鐵供電系統(tǒng)主要有三種運(yùn)行方式，分別是：集中供電方式、分散供電方式及混合供電方式。無論哪種運(yùn)行方式，都需要遵循三點(diǎn)基本要求：靈活可靠的運(yùn)行方式、多重可靠的保護(hù)系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)、快速有效的應(yīng)變能力和預(yù)防性。而若想進(jìn)一步改善地鐵供電系統(tǒng)的運(yùn)行，則需要在遵循安全性原則、效益性原則、智能性原則這三項(xiàng)原則的前提下，積極應(yīng)用智能化設(shè)備，大力促進(jìn)地鐵供電系統(tǒng)的智能化發(fā)展。

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