关键词：轨道交通；交通供电系统；变压器；运行方式
引言
城市轨道交通供电属于一级供电负载，一旦中断，将影响城市轨道交通的环控和照明系统等的运行。引起城市轨道交通和整个城市交通系统的混乱，造成很大的社会影响。因此建设一个可靠的城市轨道交通供电系统，对城市轨道交通有着极其重要的意义。为此，城市轨道交通供电系统采取了许多措施来确保城市轨道交通供电系统的可靠性。其中，变压器并联运行是提高供电可靠性的主要措施之一。城市轨道交通供电系统中，有许多处在并联运行状态的变压器。本文对以上几个系统的变压器加以分析和研究，提出解决的方案和措施。
1.城市轨道交通供电变压器运行概况阐述以及构造阐述
1.1城市轨道交通供电变压器运行概况
城市轨道交通供电系统主变电所的作用是将城市电网的高压(110kV或220kV)电能降压后以相应的电压等级(35kV或10kV)分别供给牵引变电所和降压变电所。为保证供电的可靠性，一般设置两座或两座以上主变电所。主变电所由两路独立的电源进线供电，内部设置两台相同的主变压器。根据牵引负荷容量和动力负荷容量的大小情况不同，主变压器可采用三相三绕组的有载调压变压器，也可用双绕组的变压器。由于城市轨道交通供电系统的特殊性，一般根据初期、近期、远期规划，根据负荷的大小进行计算得到的容量，都有一定的裕量。运行时，运行部门也很少考虑变压器的损耗，仅根据变压器的承载能力来决定变压器的运行方式，这就造成相当大的损耗主变电所和牵引变电所运行方案，能够降低损耗，以最小的电能消耗取得最大的效益。
1.2城市轨道交通供电系统变压器的构造
城市交通轨道供电系统的变压器构造相对来说比较复杂，主要包括以下几个方面：电力源、供电电路、主变电站、电力监控系统、变压器、照明系统、开关、防护系统和接地系统等。但不同的系统具有不同的作用，这些系统之间相互作用，密切配合，这样才能保证供电系统的顺利运行。电力源的主要作用是为城市交通轨道机车的运行提供动力支持；供电电路则是电路运输的途径，保证电力能够顺畅的运输。照明系统提供灯光服务；电力监控系统是系统的运行进行检测[1]。
城市轨道交通供电系统的变压器主要使用的是110kV的变压器，变压器在工作时能够实际的运输情况改变电压的大小，保证整个供电系统的运转。供电系统的开关也可以分为不同形式，包括绝缘开关以及直流开关，直流开关在电路出现故障时会自动断开，减少损失，绝缘开关与直流开关的区别在于直流开关的核心是直流断路器，而绝缘开关的核心则是真空断路器。供电设备在城市轨道交通中发挥着重要的作用，供电设备运行正常能够保证机车正常运行，提升运输效率；反之如果供电设备出现故障，机车在行驶是缺乏动力支持，机车无法顺利的运行。
2.供电系统变压器运行方式分析
2.1变压器容量确定
变压器的容量越大，在运行时消耗的能量越多，变压器容量只要能够满足供电系统的运行即可，容量过大的话会导致能耗的浪费，因此需要确定变压器的容量。变压所得数量分布情况也会对能耗产生一定的影响。在确定变电所位置时应该尽可能的靠近线路，使两条线路之间能够使用相同的变电所，这样能够提升资源的利用效率，降低建设所需的成本，同时也能够降低变电所的消耗，实现节能的效果。降压变电所将中压电能转换为低压电能，向区域内所有低压用电负荷提供电源。兼顾节能与节省投资，降压变电所应尽量靠近负荷中心，减少线路损耗。
2.2选择合适接线方式
接线方式一般包括两种：放射式以及环网式，两种接线方式各具特点，放射式接线方式的负载小，在运行时消耗小，但是投资成本比较高。而环网式接线方式的负载大，损耗大，投资成本相对低廉，因此供电系统设计时需要选择合适的接线方式，结合供电系统的情况，如果供电系统需要维持较大的的负载量，则需要采用环网式的接线方式，反之则需要采用放射式的接线方式。
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2.3变压器运行条件分析
所谓的运行就是在满足负荷要求的情况下，尽量减少系统的各种损耗。因此，要找出变压器的运行条件，就必须从分析变压器的功率损耗入手。当然，由于变电站所供电负荷的性质不同，其负荷率变动情况亦不同，寻求变压器的运行方式即是寻求在同一负荷情况下，损耗最小、综合效益最佳的运行方式。同时还要确保变压器的安全运行，避免变压器的频繁倒闸操作，而且也不能单以降低变压器的有功损耗或者无功损耗为目的，而应以降低系统的整体损耗为目的。尽管如此，变压器功率损耗毕竟是分析运行条件的基础。
3.提高城市轨道交通供电变压器运行管理措施
3.1调整运行方式
城市轨道交通在白天和晚上的负载量是不同，白天的负载量比较大，运行时段不同，负载量不同，供电系统的运行方式也具有差异，在进行节能时可以调整运行方式。晚上供电系统可以采用一运一配的方式，这种运行方式能够有效的减少对线路的消耗，减少电能的使用。在进行运行方式调整时可以通过编程的方式进行，通过程序对运行方式进行控制，这样能够提升调整工作的效率。如果供电系统运行中换电条件发生变化，则供电系统在晚上运行时则需要采用一般配电运行的方式，这样也能降低能耗，但是效果相对来说比较差。在不同的时间采用不同的运行方式能够更好的开展节能工作。
3.2调整运行电压
在进行节能工作时可以对电压进行调整，在运行电压较高时，固定损耗增加，变动损耗减少；在运行电压较低时，固定损耗减少，变动损耗增加。一般35～220kV宜在较额定电压高的电压下运行更，33kV和10kV以下宜在较额定电压低的电压下运行更，经过计算后确定具体电压值。电缆敷设力求合理，为了减少线路损耗，应尽量减少迂回敷设。中压环网电缆一般采用三芯电缆。当采用单芯电缆时，单芯电缆要求敷设成为品字形排列，以降低线路电抗，从而降低电缆损耗，防止形成涡流。
3.3采用节能技术
变压器是供电系统的重要组成部分，变压器的能耗比较大，因此在进行节能时需要对变压器进行调整，选择节能变压器[2]。变压器在建造时需要进行综合考虑，如果条件合适的话可以采用共享方式，在满足城市轨道交通正常运行的基础上减少变压器的使用，这样不仅能够减少投入，还能够减少能源的消耗。同时城市轨道交通在进行技能时还可以采用一些软件系统，如EMS软件，通过软件系统对数据进行收集和分析，增强对供电系统的控制水平。
3.4综合措施相关建议
由于城市轨道交通负载的特殊性，建议采取自动调压系统。根据变压器运行情况可自动调节有载调压开关，使变压器二次侧电压始终保持在合格范围内，为运行、延长设备使用寿命以及电网调度自动化创造条件[2]。目前，自动调压系统可靠性和控制水平都是比较高的。一般具有防止电气元件故障而引起的连续调节一挡以上(滑挡)的措施，确保一次调节指令只调节开关一挡，免除了对调压开关滑挡的后顾之忧。二是当变压器发生故障时，控制器能闭锁输出，保证主设备在非正常状态时不动作，以免扩大故障。此外自动调压系统还具有自动报警功能，能在连动或拒动时发出声光报警，以便及时处理。
4.结束语：
综上所述，通过上述分析，可以知道：对于城市轨道交通，由于其一旦建成，更改的可能性和费用很高，因此需充分考虑未来的需求，也就是长远规划的目标。而这样做。对于其供电系统，往往造成近期发挥不了其设计能力的问题，会造成一定的浪费。因此运营部门就必须采取措施，加以改善。而采取科学合理的变压器运行模式，可以大大解决这一问题，实现初期、近期和远期的协调一致。
参考文献：
[1]李建民,董奇志,张志军,等.城市轨道交通供电系统变压器运行分析[J].郑州铁路职业技术学院学报,2012(03):6-8+17.
[2]曹阳.城市轨道交通供电系统的变压器自动调压技术研究[J].才智,2013(05):274.
论文作者:赵羽佳
论文发表刊物:《科学与技术》2019年16期
论文发表时间:2020/1/15
标签：变压器论文; 供电系统论文; 轨道交通论文; 方式论文; 城市论文; 变电所论文; 电压论文; 《科学与技术》2019年16期论文;