摘要：城市化的发展带动了城市交通问题中国民经济的建设在越来越严重的今天，城市轨道交通得到了广泛的普及。城市轨道供电系统的运行离不开供电系统的支撑，供电系统不仅肩负着机器的重任车辆的正常运行也负责机车设备的正常运行。供电系统系统的安全性和可靠性影响着城市轨道交通服务水平的安全性专业。因此，城市轨道交通城市经济建设供电系统设备研究，城市轨道交通的发展具有现实意义。
关键词：城市轨道交通；供电系统；设备运用；
城市轨道交通已经成为了十分基础的交通设施建设，其供电系统主要采用是电力迁移的方式。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。
一、外电源
我国城市轨道交通供电系统的外电源主要源自于外部电力系统，即为城市供电网。一般来说，城市轨道交通的供电形式分为三种，分别是集中式供电、分散式供电以及混合式供电。其中，集中式供电方式使用的是城市供电网的高压电网，能够显著改善城市轨道交通供电系统的电源电压以及电容量，实现电力专供，提升城市轨道交通供电的可靠性。分散式供电则是从城市电网的多处分散地引入多条中压电源来作为城市轨道交通的电源，其供给点亮与城市电网的电力资源是共享的。分散式供电要求城市电网拥有大量的中压电源点。而混合式供电方式则是同时拥有集中式供电与分散式供电的优势，使用机制灵活，能够满足城市轨道交通不同的用电需求，使得城市轨道交通的供电系统更加安全可靠。
二、牵引供电系统
牵引供电系统包括牵引变电所和牵引网。牵引变电所的站位和容量设置，遵循供电合理，运营方便，满足高峰运营时最大负荷的需要进行设计。牵引变压器和配电变压器一般均采用空气自冷式干式变压器，根据《地铁设计规范》“电力电缆与控制电缆，在地下敷设应采用低烟无卤阻燃电缆，在地上敷设时可采用低烟阻燃电缆。为应急照明、消防设施供电的电缆，明敷时应采用低烟无卤耐火铜芯电缆或矿韧绝缘耐火电缆”。变电所的主开关根据电压选择六氟化硫气体灭弧开关或真空开关。为了抑制直流牵引负荷产生的谐波电流注入城市电网，牵引整流机组采用双机组12脉波并列运行构成等效24脉波整流，以满足供电部门关于抑制高次谐波注入电网的要求。采用多相整流，增加直流侧输出电压脉波数的等效24脉波整流，是解决城市轨道交通牵引负荷谐波的最佳方案。相对于在电网侧加装滤波装置，该方案结构简单、成本低、运营管理方便，同时提供给车辆的直流电压更加平稳，有利于车辆运行。根据车辆受电模式不同，牵引供电的牵引网采用两种形式：第三轨—集电靴模式和架空接触网-受电弓模式，利用车辆走行轨回流。第三轨-受电靴模式较为简单、可靠，在城市轨道交通的发展前期使用广泛。随着接触网可靠性的提高，以及人们对安全性的要求，接触网-受电弓模式得到推广应用。架空接触网分柔性和刚性两种。相对于第三轨-受电靴模式，架空接触网-受电弓模式安全性高，特别是在突发事件情况下，架空接触网-受电弓模式可以方便城市轨道交通运营部门紧急疏散乘客。另外，由于采用架空形式，提高了车辆的受电电压，不仅可以降低线路损耗，提高供电距离，而且还降低了车辆自重，增加车辆载客量。长春轻轨工程均采用的是接触网-受电弓供电模式。
三、自动控制系统
为了提高城市轨道交通供电系统的可靠性和自动化程度，城市轨道交通供电系统设置了自动控制系统—电力监控PS C AI）A系统（见图1）。电力监控系统运用计算机和网络技术，采用分层分布式结构，由中央监控中心（OCC）主站系统（包括复式系统）、车站变电所子站系统、车辆段隔离开关监控系统以及车站内的基础设备、接触网设备及通信单元组成。主变电所、牵引变电所和动力照明变电所的信息经过信息终端和通道接入电力监控系统中，通过地铁通信系统（主干网）形成一个完整的系统网络结构。由于计算机控制技术的普及，一些城市的轨道交通综合监控系统正在将电力监控系统纳入其中。但是，根据IEC615OS标准，将可靠性和功能安全性要求完全不同的两个系统融为一体并不妥当，因为电力监控系统所要求的系统可靠性和功能安全性要远高于综合监控系统，两者合一不利于城市轨道交通系统工程造价的降低和设备的运营管理。
图1电力监控PS C AI）A系统结构框图
四、动力照明
事实上普通照明和城市轨道交通供电系统动力照明并没有明显差别。都是依靠动力变压器处理电力，电压实用三相AC380V。动力照明分应急照明和智能照明两种。应急照明又分集中照明和分散供电两种方式。首先是集中照明，分散供电使用应急灯，电力来源为动力变压器供给。这种方式维护困难，所以动力照明一般使用集中式供电。一般城市轨道车站均有应急照明，配电室内根据项目要求，配备EPS、自降压变电所低压柜等设备。用于车站和车厢应急照明。包括应急类导向、疏散指示、区间应急、车站应急等照明。智能照明能够起到节约能源的作用。大部分城市轨道车站公共区均使用智能照明。智能照明自成体系，是城市轨道管理系统的重要环节。以控制电缆与连接器形成系统。智能照明自带定时器，且时间可以调整控制照明时间。其次是智能照明，智能照明具有多样化、灵活性特征。分散供电与集中照明具有节约电能的作用。为保障设备正常使用以及群众安全，城市轨道系统还是用了TN-S相五线制。国内城市轨道照明系统容量大，电力要求高。而据城市轨道设计规定，当配电变压器能力能够提供一台配电变压器容量，那么另外一台配电变压器需承担供电范围内所有一、二级负荷。所以城市轨道变压器负载率通常在初期阶段需要达到50%，远期则需要达到60%。这样才能够在减少能源损耗的基础上，当其中一台变压器故障，另外一台设备能够保持正常运行。此外城市轨道配电负载率不仅能够减少供电成本，同时也可以防止出现轨道运行CT变比选择及测量精度差问题出现。
五、杂散电流腐蚀防护
城市轨道的有序运行依靠轨道沿线牵引变电所，通过架空接触网向轨道交通系统列车输送电能，用走行轨处理回流线路回流。不过走行轨本身就有一定的电阻，因此并不能和地面完全绝缘，一些电流会泄漏到城市轨道沿线地面，这部分泄漏电流即人们常说的杂散电流。杂散电流对城市轨道的影响比较显著，会严重的腐蚀轨道沿线的金属管线和钢筋材料。此外杂散电流还会腐蚀土壤，假设1A电流流过钢管进入土壤，那么1a杂散电流在1年的时间内便会溶解钢铁9kg。根据实证得知，杂散电流只需4至5个月就能够造成轨道穿孔。并且杂散电流影响范围比较大，甚至可到几千、几十千米。且电流强度与电流方向会受到管道绝缘、轨道绝缘、轨道连接、电力设施负载等因素影响出现变化。如果不正视杂散电流，那么杂散电流必然会成为城市轨道严重的安全隐患。所以国内所有的城市轨道都建立了杂散电流防护体系。以预防为主，防止杂散电流影响城市轨道有序进行。所以杂散电流腐蚀防护必须合理选择管道走向，直流电气化铁轨与埋地管道较差与接近时，相隔应大于1米，缩短平行管线长度。同时还要通过增设绝缘法兰的方式，将干扰管道划分为多段，减少杂散电流影响。使用金属屏蔽体，减少干扰源对被干扰管道的影响。
目前，我国城市轨道交通发展已经很成熟，供电系统也很完善它还使用成熟的设备和技术。但是因为城市轨道交通由于其特殊性，对供电系统的安全性和设备的可用性提出了更高的要求对性的依赖也有更高的要求。在城市轨道交通供电系统设备在轨道交通的选择和应用过程中，应充分考虑轨道交通的安全要求满足城市轨道交通的正常用电量。
参考文献：
[1]刘胜.城市轨道交通供电系统的设计及应用.2017.
[2]毛中耀.浅谈城市轨道交通供电系统的设备构成及应用.2017.
论文作者:徐丹
论文发表刊物:《电力设备》2018年第26期
论文发表时间:2019/1/16
标签：供电系统论文; 轨道交通论文; 城市论文; 电流论文; 变电所论文; 城市轨道论文; 设备论文; 《电力设备》2018年第26期论文;