摘要：在我国交通系统中城市轨道交通已经成为其中重要的组成部分。伴随着城市交通的迅猛发展，大量的先进技术得到运用，地铁的行车密度、运行速度也不断提升，导致了城市轨道交通供电系统工作的难题。现本文主要针对城市轨道交通供电系统设备及其应用进行研究。
关键词：城市轨道交通；供电系统设备；应用探析
导言
城市轨道交通是指在城市中使用车辆在固定导轨上运行，应用于城市客运的交通系统。通常以电能为动力，采取轮轨运输的方式，运送大量客流。目前国内主流的城市轨道交通主要分为地铁、有轨电车、轻轨、市郊铁路、单轨交通、磁悬浮交通等几种类型。现代城市轨道交通发展迅速，在国内很多大型城市逐渐发展，并已经形成轨道交通网络。城市轨道交通具有快捷准时、安全舒适、换乘方便、运力大，环保，能耗少等特点，得到各地政府部门的大力支持与推广。
1城市轨道交供电系统的构成
1.1城市轨道交通直流牵引供电系统
城市轨道交通中电能的唯一来源就是直流牵引供电系统，所以它在轨道交通中有着非常重要的作用。城市轨道交通和其他的轨道交通之间有着很多相似的地方，但是又有着自身独特的特点和优势，并不是把其他的轨道交通的设计方案直接搬运到了城市轨道交通的建设中来。虽然城市轨道交通是一种新型的城市交通形式，但是在国内和国外都有着很多轨道交通的研究数据和运营实验，目前我国对城市轨道交通的研究主要集中在供电系统的安全和保护系统的内容上，通过对城市轨道交通直流牵引供电系统的主要技术进行研究和探讨，从而为我国以后的轨道交通工程设计提供相应的帮助。
1.2城市轨道交通直流牵引供电系统的构成
和其他的轨道交通相同，城市轨道交通供电系统的主要构成部分分别为外部电源、主变电所、中压供电网络、牵引变电所、接触网（或接触轨）、降压变电所、动力照明配电系统、杂散电流腐蚀防护系统、防雷及接地系统以及供电车间等。其中直流牵引供电系统中又包括了接触轨和牵引变电所，而动力照明配电系统和降压变电所共同组成了动力照明配电系统。
2城市轨道交通直流牵引供电系统的主要功能
城市轨道交通中的外部电源主要是由轨道交通专用主变电所和城市电网变电所以及二者之间相互连接的高压电线组成，通过外部电源，城市轨道交通能够从城市电网系统中取得相应的电源。主变电所从城市电网中获得高压电源，然后经过相应的分配和降压给城市轨道沿线的直流牵引供电系统提供电源；中亚供电网络是把降压变电、牵引变电所和主变电所之间相互连接起来；牵引变电所是把主变电所降压之后的中压交流变成了城市轨道交通所使用的直流电能；降压变电所是把中压电流转变成城市轨道中除动力照明之外所使用的电流；城市轨道交通供电系统中的电力监控系统主要负责的是对轨道交通中的各种供电设备和供电系统中的数据收集、整理和分析的工作，是对城市轨道交通中电力控制的中心。
3城市轨道交通供电系统的供电方式
3.1集中供电方式
对于集中供电方式主要是在线路均衡的状态下设置变电所，每一座变电所需要从城市电网中引入110kV或其他等级电压。集中供电方式具有一定的优势，不仅能够进行系统的调度管理，同时也能够有效的确保运营维护的独立性。就目前的情况来看，我国的很多城市轨道交通都使用这种方法，但是其缺点是需要很大的成本。
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3.2分散供电方式
对于分散供电方式是需要主变电所的，每一个牵引变电所、降压变电所、电流开闭所都是从城市电网就近引入两路独立35kV或多路更低等级电压供电。使用该种方式的优点是能够有效的控制成本，例如最初期的北京地铁。
3.3混合供电方式
混合供电方式综合了前两种形式，但是主要还是以集中供电方式，一些地段会选择使用分散供电方式进行补充，使用这种方法比较适用于线路比较长的郊区，但是对于管理方面却面临很多的问题。
4牵引供电系统
城市轨道交通中的牵引供电系统主要包括牵引变电所以及牵引网。其中牵引变电所所设计的容量与位置要满足城市轨道交通的使用需求以及运作便捷，要兼顾城市轨道交通在最高峰运营时段的最大负荷的需求来进行设计。在牵引供电系统中牵引变压器与配电器均是十分重要的设备，通常采用空气自冷式干式变压器。电力电缆的敷设按照地铁设计规范，在地下的电缆需要使用低烟无卤阻燃电缆，而地面敷设的电缆则可以选择低烟阻燃电缆。是主要用于应急照明以及为消防设备供电的电缆在进行地面敷设的过程中则要根据实际情况来选择低烟无卤耐火铜芯电缆，以保证使用安全。牵引变电所的开关可以根据电压的实际情况来选择真空开关或六氟化硫灭弧开关。与此同时，为了避免直流牵引负荷所导致的谐波电流流入城市电网中，牵引整流机组使用12脉波并列运行，形成24脉波整流，从而满足避免高次谐波进入电网的需求。这一技术与在电网侧段加设滤波装置来说要更加便捷，经济效益更高，有利于运营管理工作，同时为轨道交通车辆提供的电流更加稳定。
5动力照明系统
在整个供电网络中，动力照明系统的各种用电设备是消耗电能的最终用户。各种用电设备的功率损耗与负载性质（电阻性、电感性、电容性）、产品结构、控制电路、运行方式等有关，降低功率损耗可以达到节能的目的。照明配电系统力求三相负荷平衡，并采用节能措施，降低照明配电系统的负荷容量，按功能分区和使用要求的不同，照明控制采用集中控制、分散控制和自动控制相结合的方式，根据需要开启与关闭照明灯具，为节约用电创造条件。对于站厅、站台的照明，采用多路交叉供电，奇偶数设置照明灯回路，在非高峰时段，打开一部分照明灯，即：只打开奇数或偶数照明灯，通过这种方式达到照明节能的目的。
6杂散电流腐蚀防护系统
城市轨道交通的供电系统都是利用设置在沿线的牵引变电所，通过架空接触网的形式向轨道列车输送电能，并且通过走行轨来作为回流线路进行回流处理。但是，走行轨自身拥有电阻，无法与地面做到完全绝缘，所以部分电流必然会泄露至地面，而这部分泄露的电流则被成为杂散电流。杂散电流会对建筑工程钢筋、地下金属管线造成电化学腐蚀，从而形成安全隐患。因此，城市轨道交通都建立了杂散电流的腐蚀防护系统，始终贯彻预防为主，加强监测的防护原则。降低回流钢轨的纵向电阻，以保证牵引回流系统的顺畅；隔离杂散电流的泄露途径，避免杂散电力进入主体结构。在回流钢轨上敷设杂散电流收集网，通过杂散电流的收集与漂流系统来减少杂散电流的外漏。
结语
通过对城市轨道交通直流牵引供电系统相关技术的探讨，分析轨道交通在供电系统中的特殊要求和直流牵引供电系统中的结构特点，发现城市轨道中的直流牵引供电系统中的不断变化的杂散电流。通过对城市轨道交通直流牵引供电系统的结构、功能和相应的保护技术分析，能够为城市轨道交通的安全的运行提供技术支持，从而保护人们在乘坐城市轨道交通的人身安全和财产安全。
参考文献：
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论文作者:于占国
论文发表刊物:《电力设备》2017年第34期
论文发表时间:2018/4/28
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