摘要：为进一步提高轨道列车运行的安全性能，本文对轨道交通变电所和供电方式加以探析，阐述了城市轨道交通供电系统的设计与运用路径，以期能够充分发挥供电系统设备功能，确保城市轨道交通供电系统的稳定运行，从而为列车的安全运行奠定坚实的基础。
关键词：城市轨道交通；供电系统设计；运用路径
引言
进入21世纪以来，我国的经济发展非常迅速，在经济实力的支持之下中国的城市化进程也在不断地加快，在城市人口越来越密集的今天，城市轨道交通起到了非常大的作用，而且在纵观城市轨道交通运营的整个过程，供电系统的重要性是不言而喻的，它的良好运行不但能够保证整个轨道交通系统正常运转，而且还能够为其他设施提供所需的电能，从而为市民带来更加优质、安全的轨道交通服务。
1供电系统的供电方式
不同于高铁，城市轨道交通的供电大部分采用直流供电，内外电源之间高低电压的转换离不开变电所设施，通常轨道交通系统从城市电网获取电力之后，会经过变电所一系列的降压，将电网配电电压由220kV 等级降至 35kV 以匹配直流牵引变电所。轨道交通一般在城市内部或城市与城郊之间建设，因此，城市电网供电电源的设计需要结合轨道交通的投资预算、施工条件、工程方案以及运行方式进行综合考虑。根据用电性质的不同，轨道交通供电系统可分为牵引车辆运行的牵引供电系统以及动力照明供电系统。如上图 1 所示，牵引供电系统主要由牵引变电所组成，变电所将三相高压交流电转换成低压直流电，馈电想将直流电输送至接触网上。接触网分为柔式接触网和刚式接触网两种，车辆通过受流器与接触网的直接接触获得电能。牵引变电所一般配置有两套整流机组，设计时要考虑到后期运营时列车的运量，避免引起过负荷问题。目前，采用跨坐式单轨的轨道交通利用接触网供电技术成熟而且造价成本较低，但存在以下缺点：（1）容易受到极端天气的影响；（2）不方便轨道车辆的日常维修；（3）高架线外露不美观；（4）对隧道的限界要求相对严格，在隧道内安装在管片上，对结构有一定的损伤。针对上述问题，某些地区轨道建设采用第三轨受流方式，地面段采用第三轨供电，但是存在着容易受到异物、积水等损坏，存在有覆盖的盲区，安全性不高。而且三轨供电容易形成较多的断电区，在地铁车辆运行完毕的当天，需要等待几个小时的电流放散，之后才可进入轨行区检修，检验程序要复杂。
图 1 城市轨道交通牵引供电系统构成示意图
2城市轨道交通供电系统的设计与运用
2.1牵引供电系统
牵引供电系统设备的开关通常为六氟化硫断路器或真空断路器开关。六氟化硫断路器开关依靠动静触头间的导体介质被隔绝灭弧，真空断路器依靠真空中动静触头没有导体介质自然灭弧。为了防止谐波电流流入城市电网，牵引供电系统要运用12脉波并列运行，组成24脉波的整流器，可以保证供电电流的稳定性，同时也便于运营管理工作的开展。
图2 脉波输出波形
2.2城市轨道交通的电力监控系统设置模式的分析
变电所综合自动化系统信息是通过通信骨干网传送到控制中心的电力调度系统，而不再经过车站监控系统进行信息处理，这种传送结构有效地避免了电力监控系统集成到综合监控系统中出现的缺点。只要电力监控系统自身建设和通信骨干网建设能够顺利完成，变电所电力监控系统的远东调试就不再受车站综合监控系统建设进度的限制了，可以大大节省电力监控系统远动调试的时间。变电所内的综合自动化系统网络交换机端口是电力监控系统集成到综合监控系统时的工程划分界面。这是实施电力监控工程划分界面的变化第二个缺点。电力监控系统的工程实施，应当在电力监控系统独立设置后再纳入到供电系统承包商进行统一实，避免了工程管理和工程实施过程接口的出现。城市轨道交通的控制中心电力监控系统通常进行独立设置。这种设置方式，有效地避免了电力监控系统及成到综合监控系统中，大数据信息量需求的背景下，难免出现数据流崩陷的情况发生。进而也使其他电力系统在整个集成系统中，避免不受数据流崩陷情况的影响。
2.3智能化的照明系统分析
1）结构分析从结构特点来看，智能化的照明系统主要由三个部分来组成，分别为：输出部分、现场控制部分、监控部分，其中输出部分主要指的是ＲS-232接口以及相应的开关控制部分，现场控制部分主要包含了控制屏、智能传感器等。监控调试部分主要包含了系统调试软件以及系统管理软件等部分。各个部分中主要是通过双绞线进行连接和控制的，从而形成了一个比较完备的控制系统。2）功能分析在该系统的应用过程中，首先需要工作人员从实际工作的需求出发，对场景的模式以及照明的需求进行设置，保持开关具有一定的自动开关闭的功能，其次，还要使得一些关键部位的开关具有自我反馈的功能，也就是对设备的运行时间、电流值等内容进行检测，同时系统中也应当记录下这些数据，为以后的设备维修提供良好的数据支持，不仅如此，智能化的照明系统还应当具有智能预警的功能，这样我们可以数据的反馈来判断出灯具的运行情况，如果在线路中出现了电流电压值超标，主界面就会向工作人员显示，提醒工作人员及时地检修，如果工作人员在长时间内没有回应的话，那么系统就会自动地切断回路电流，从而实现良好的保护功能，降低安全事故的发生概率。
2.4杂散电流腐蚀防护
杂散电流是指走行轨泄漏到城市轨道沿线地面的电流，会对建筑工程钢筋、地下金属管线造成电化学腐蚀，给城市轨道交通列车的运行埋下巨大的安全隐患。因此，城市轨道交通普遍建立了杂散电流的腐蚀防护系统，始终贯彻预防为主，以排为辅，加强监测的防护原则。
2.5供电系统的组成及结构
供电系统的最终使用的电源电压通常是直流低压，电压范围在10kV以下。不同的电压等级，所使用的设备规格以及性能要求也不相同，按照国际标准要求，在35kV、10kV中压等级设备在各种气候条件下的结构性能相对低压等级设备要高。但特殊用途的设备如接触网、受流器等在抗疲劳强度、安全可靠性以及使用寿命方面必须达到规范要求。主变电所从城市电网高压交流电通过网络分配给牵引供电系统或动力照明系统，此种形式往往是混合网络架构所采用的。而主变电所的中压电能通过两个独立的中压网络路径分别向牵引供电系统以及动力照明系统供电，此种形式称为独立网络架构。
结语
综上所述，在现代化发展迅速的今天，城市轨道交通在城市中的作用越来越重要，已经成为人们出行的主要的交通工具，而供电系统在城市轨道交通中起到了至关重要的作用，而且随着智能化的深入，城市轨道供电系的智能化已经成为了当前发展中的主要方向，当然，实现城市轨道交通供电的完全智能化还需要很长的一段时间，这就需要在具体的应用实践过程中不断探索新的设备以及技术，将更多的先进设备应用到供电系统之中，并且提高其智能化的水平，从而为城市轨道交通的智能化运行提供优质的、安全的供电服务，满足人们日常出行的需要。
参考文献：
［1］董晓婷，苏贵民．基于移动互联网的轨道交通基础应用平台应用研究［J］．中国公共安全，2017（11）：83-87．
［2］张钢，刘志刚，魏路，牟富强．新一代智慧型牵引供电系统关键技术与应用示范［J］．都市快轨交通，2018，31（01）：136-142．
论文作者:侯稳泰,高强,卢伟
论文发表刊物:《基层建设》2019年第23期
论文发表时间:2019/11/11
标签：供电系统论文; 轨道交通论文; 城市论文; 变电所论文; 监控系统论文; 电力论文; 电流论文; 《基层建设》2019年第23期论文;