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摘要：供电系统作为城市轨道交通系统的动力源，是重要的组成部分。本文针对城市轨道交通供电系统的部分关键工序进行介绍和探讨，提出了供电系统施工中部分注意事项及质量控制要点，为后续轨道交通供电系统工程的施工提供参考和建议。
关键词：城市轨道交通；供电系统；地铁
1 合理调整供电系统运行方式
城市轨道交通供电系统一般同时引入2路外部电源，采用线路变压器组方式或内桥接线方式分列运行。城市轨道交通供电负荷白天和晚上的负荷差近10倍，初近期和远期的负荷差也很大，如果引入的外部电源具备合环条件，在轻负荷或晚上停运情况下牵引系统整流变停电和配变一运一备方式，可以减少全网近一半的变损、线损。根据具体情况编制一个晚上和前期轻负荷运行方式，用程控方式实现，操作方便，同时还有利于调整系统功率因数。如果不具备合环换电条件，晚上可以停止全部整流变和系统一半配电变运行，可以减少系统三分之一的变损、线损。如北京地铁10号线采用了分散供电模式，在开闭所采用合环选跳功能，在进线开关和母线倒闸过程中保证了供电的连续性，倒闸操作方便灵活，便于运行方式调整，值得借鉴。
潮流分析主要用于研究运行方式、安全经济指标。供电系统初次投入运行时进行潮流分析，以便确定电压分布和功率分布，及变压器的抽头位置和判断无功补偿量的大小，并确定正常的运行方式和防止无功过补偿现象发生，便于供电系统的经济运行。根据供电系统负荷变化情况调整运行方式，提高系统设备的负载率。出现三相负荷不平衡时，及时调整用电设备，有利于降低电能损耗。
2 合理调整运行电压
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经济，33kV和10kV以下宜在额定电压较低的电压下运行更经济，具体电压值还需经过计算后确定。
3 变压器节电技术
3.1 选用节能型变压器
第三代节能型变压器S7、SL7、S9系列空载损耗下降率38%～46％，负载损耗下降率25%～32％。第四代非晶合金变压器的空载损耗较S7、S9系列下降70%～80％，负载损耗下降20％～30%。国内新投产的非晶合金铁芯、高温超导电力变压器负载损耗相当于同容量S9系列变压器，国家标准规定值的4.5%。选择或更换高能耗变压器，以便减少输配电的损耗。另外可考虑选用变容变压器，解决初期和远期，白天和晚上的负荷差问题。
3.2 变压器的经济运行
当空载损耗和负载损耗相等时，变压器效率最高，运行最经济。变压器的效率最高点的负荷率在27％～50％，非晶合金变压器为27%，S9系列为40%，S7系列为50%，在运行中使变压器负荷尽可能在接近高效率点运行。变压器经济负荷区负荷率是在小于75%，大于“大马拉小车”临界负荷率区间。“大马拉小车”的临界负荷率是：S7系列为25%，S9系列为16%，非晶合金变压器为7%。在设计和运行中应该合理考虑避免出现“大马拉小车”的现象发生，并尽可能提高变压器运行的功率因数值。在投资和建设条件允许的情况下，在集中供电方式中可考虑初近期和远期的主变压器、整流变压器、配电变压器台数分离，并结合共享方式考虑。在满足供电可靠性的前提下减少初期变压器的投入数量，根据负荷变化增加变压器的数量，调度手段上可根据负荷情况变化投退变压器，方式灵活，还可以减少初期投资和降低运营电能损耗。
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4 无功功率控制
提高功率因数，减少无功电流在供电网络中的流动可以降低电能损耗，还可以满足地方电力公司的考核条件。轨道交通无功功率的主要设备有：异步电动机、换流设备和照明灯具。设计时尽量提高设备的自然功率因数，合理确定补偿容量和补偿地点，采用分相电容自动补偿，集中补偿和就地补偿相结合的方法。可考虑采用三相共补与单相分补方式相结合的新型无功补偿方式。
城市轨道交通供电系统投运初期往往各级输、配变负载效率低，为了保障供电的可靠性，满足远期高峰供电需要，保证一个变电站在退出运行的非正常运行方式下的供电要求，一般进线电缆和环网电缆的截面都选择得比较大，留有较大的裕量，电缆电容对外部连接处的功率因数影响较大，城市轨道交通供电系统投运初期一般会出现容性的过补偿现象，从而使供电系统功率因数降低。为避免供电系统出现容性特征，应简化中压网络结构，减少系统电缆数量，适当增加电缆铺设的间距，这样可以减少中压网络的电缆分布电容，减少对系统反送无功负荷。
5 牵引直流系统的经济运行
城市轨道交通牵引供电系统一般采用直流供电制式，正常情况下，牵引变电所、接触网采用双机组运行、双边供电方式，接触网损耗最小。整流机组根据有功功率损耗量、无功功率损耗量选择最佳的运行方式，一般采用两台整流机组并联运行。在满足负载率和谐波的前提下，当一台牵引整流机组退出运行时，采用单机组双边供电方式，可减少牵引网的附加损耗。另外，合理确定牵引变压器的容量，其负载率在95%左右，使其高效运行，并能提高功率因数，降低空载损耗。
采用抑制谐波技术有利于节能，对于整流机组尽量采用正常运行方式，两台并联运行，形成24脉波整流，可限制谐波的产生，还可考虑将有明显谐波的供电线路和对谐波敏感的供电线路分开运行，改善三相不平衡度。根据具体情况安装滤波装置或者谐波补偿装置。
6 采用智能化的软件系统
在电力监控系统中加入远程抄表功能，采集供电、用电设备电量进行分类统计，便于分析各类用电设备的耗电成本，改进可控设备用电成本。电力系统中采用的能量管理软件系统EMS，是在数据采集和监视控制系统SCADA的基础上加入经济调度软件EDC、高级应用软件PAS、负荷管理软件LM等模块，根据系统采集的信息和数据进行调度分析、决策和控制，主要目标是提高对电力系统的自动控制水平，提高供电质量和改善运行的经济性。在轨道交通供电系统中可借鉴该系统的部分模块功能，对用电供电设备进行综合分析，对高耗能设备进行重点跟踪。另外，还可借鉴电力系统的智能系统和专家系统功能。
结语
综上所述、随着城市的发展和进步，轨道交通在市民日常生活中的地位越来越重要。供电系统作为城市轨道交通系统的动力源，起关键作用。本文以郑州市轨道交通2号线一期供电系统工程现场为例，结合现场施工，针对城市轨道交通供电系统的部分关键工序进行介绍和探讨，提出供电系统施工中部分注意事项及质量控制要点，为后续轨道交通供电系统工程的施工提供参考和建议，以期为轨道交通的发展贡献力量。
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论文作者:张永柏
论文发表刊物:《电力设备》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/16
标签：供电系统论文; 变压器论文; 轨道交通论文; 负荷论文; 方式论文; 城市论文; 系统论文; 《电力设备》2017年第21期论文;