城市轨道交通供电系统相关问题探讨

王 鹏/新疆铁道职业技术学院

城市轨道交通供电系统相关问题探讨

王 鹏/新疆铁道职业技术学院

城市的建设脚步加快，公共交通发展迅速，城市轨道交通作为便捷、快速的交通方式已逐渐成为城市交通的重要组成。在城市轨道交通中供电系统是维持轨道交通正常运行的关键，供电系统包括两大部分，一是由城市电网引入的电源，二是轨道交通的内部供电系统即主变电所、牵引供电系统、供配电系统、电力监控系统和杂散电流防护及接地系统等。文章就当前轨道交通发展情况，以及供电系统的供电方式选择、供电制式、杂散电流防护这几个要点展开讨论，以期为优化轨道交通建设提供参考。

城市；轨道交通；供电系统

前言

我国的城市化进程在不断加快，城市建设日新月异，人们对于城市交通的需求也越来越大，城市轨道交通的出现缓解了地面交通压力，对我们的生活具有十分积极的意义。在城市轨道交通系统中，供电系统是轨道交通的基础与重心，深入探讨供电系统的设计要点，抓住关键问题，才能更好的优化轨道交通建设，为交通事业发展献力。

1.城市轨道交通发展现状

我国城市轨道交通建设起步晚，但是近十几年的发展十分迅速，2000年我国只有北京、上海、广州三个城市有轨道交通线路，到2014年开通了轨道交通的城市已经上升至22个，我国大陆建成并通车的轨道线路合计已超过1700km，未来三年我国城市轨道交通建设将会达到高峰，预计到2020年，全国会有将近50个大、中城市拥有城市轨道交通，总里程超过7000 km，更多的现代化大都市将不断地加入到城市轨道建设中来，我国轨道交通行业已经进入一个跨越式的发展新时期，而我国也将成为世界上最大的城市轨道交通市场。

2.城市轨道交通供电方式的选择

2.1 供电方式的分类

城市轨道交通呈网络状发展格局，供电方式不可能简单的为一种固定模式，城市轨道交通的供电系统由城市电网引入电源，根据不同城市的交通布局规划和电网构成特征来具体确定，电源方面要考虑的内容包括电压等级、接入电源点分布、电源容量、电网管理等，一般情况下，供电方式可以分为集中式供电、分散式供电、混合式供电三种。

2.1.1 集中式供电：此方式是在轨道沿线均衡设置供电专用的变电所，变电所从城市电网引入电源，主变压器采用110kv/35kv电压等级，建立起独立的轨道交通供电体系，而不对附近居民供电。集中供电稳定可靠，不受其他负荷影响，维修管理便捷，但是集中供电的投资较高，在广州、上海等经济发达地区应用较多。

2.1.2 分散式供电：分散式供电不需要建立专门的变电所，电源从城市电网就近处引入，此方式能极大降低资金投入，但是分散式供电的独立性差，不仅要给轨道交通运行提供电能，还要负责附近的居民用电，容易受到城市电网负荷的影响，供电质量无法保证；另外因为供电来源分散，不利于统一运营管理，对供电系统效益有不良影响。

2.1.3 混合式供电：混合式供电即联合上述两种供电方式，以集中供电为主，分散供电为辅，因为在集中供电的过程中，中压网络末端与主变电所之间的距离较远，末端会产生较大的电压损失，为了保障供电系统安全稳定运行，要求电压损失控制在额定电压的5％以下，如果中压网末端电压损失难以满足供电要求，就需要从附近电网引入中压电源以辅助供电。混合式供电的投资适中，并且能够满足供电的稳定与可靠的需求，所以应用比较广泛。

2.2 供电方式的选用原则：要与城市电网供电情况相匹配；要考虑城市整体轨道交通规划方向；供电方式应当安全可靠；供电方式要经济灵活。

3.城市轨道交通的供电制式

城市轨道交通相对于城际列车来说站点的间距短，周边空间小，绝缘的安全距离小，因此对供电电压的要求不是很高，城市轨道交通的供电电压等级多集中在550～1500V之间，我国规定采用750V和1500V两种，并且均采用直流供电制式，直流传输线路不产生电抗压降，在电压等级相同的情况下，电压损失方面优于交流电，且建造接触网结构比较简单。在我国牵引网馈电方式分为架空接触网和接触轨两种基本类型，一般750V采用第三轨馈电方式，1500V采用架空接触网馈电方式。

供电制式的选用原则：①要满足客流量的需求，一般城市轨道交通的设计基础为预期的乘坐旅客的客流量，一般大运量的城市多采用1500V电压，架空接触网馈电，中小运量的城市多选择750V电压和接触轨馈电方式；②供电一定要安全可靠；③根据实地情况选择合适的牵引网，选择使用寿命长的牵引网，以减少后期维护，节约成本；④牵引网的选择要便于安装以及后期的事故抢修和维护。

4.杂散电流的产生及防护

4.1 杂散电流的产生机理

城市轨道直流牵引供电系统多采用走行轨作为回流通路，但是由于走行轨和道床之间不可能完全绝缘，因此回流电流并不是全部从走行轨返回，会有一部分流入道床和隧道结构，从而形成杂散电流。

4.2 杂散电流的危害

如果在钢轨的附近埋设有管道或者其他的金属结构，当走行轨回流时，杂散电流就会通过金属的导电性而流通至金属构件，从而产生电化学腐蚀。如果长时间的承受电化学腐蚀，钢轨和埋地金属结构都会受到严重的损坏，对走行轨的安全稳定以及周边埋地管线都会造成很大的不良影响。

4.3 杂散电流的防护措施

杂散电流的防护主要有两种措施，前期控和后期排，杂散电流的主要影响因素有牵引电流、机车到牵引变电所之间的距离和走行轨的纵向电阻以及对地过渡电阻等，首先要从根源上杜绝杂散电流的产生。对应的防护措施有：杂散电流的大小与牵引点变所距离的平方成正比，因此要合理设置牵引变电所的位置；牵引网采用双边供电方式，杂散电流能减少致单边供电方式的四分之一；加强走行轨的对地绝缘水平，使用绝缘扣件、绝缘垫等阻截杂散电流；杂散电流的大小与牵引网回流通路电阻的大小成正比，因此要保持钢轨回流通路的顺畅；加强日常维护工作，保证杂散电流的防护措施能长效持久。

4.4 杂散电流的监测

杂散电流腐烛防护系统建立之后，可以把杂散电流限制在一定的范围之内，但随着运营年代的增加，绝缘系统不断老化，性能逐渐降低，钢轨的泄漏阻抗会逐渐变小，产生的杂散电流也将逐年增加。所以必须设置完备的杂散电流监测系统，监视杂散电流对轨道主体结构钢筋和设备的腐蚀情况，以便及时采取相应的措施。杂散电流监测可釆用分布式监测系统的方式，分布式杂散电流监测系统由参比电极、道床收集网测试端子、隧道结构钢筋测试端子、传感器、监测装置、测试电缆及杂散电流综合测试装置构成。在每个测试点，将参比电极端子和测试端子接至传感器，将该车站区段内的上下行传感器通过测试电缆连接到位于牵引所内的监测装置，监测装置通过变电所综合自动化系统送到车辆段的杂散电流综合监测装置，杂散电流综合监测装置和工业控制机相连，工业控制机和打印机组成的微机管理系统将接收到的数据形成数据库储存在电脑硬盘内，同时可以对所采集的数据进行统计和分析。监测系统能够测量整体道床结构钢筋、车站结构钢筋的极化电位，同时还能实时监测钢轨电位、钢轨泄漏阻抗及钢轨纵向电阻。

5.结语

城市轨道交通对于我们的城市发展和日常生活有着非常重要的意义和作用，也是推动社会进一步发展的主要动力，城市轨道交通的供电系统作为轨道运行的基础，需要有科学合理的、满足城市交通运行需要的供电系统的设计和规划，因此我们应加强对供电系统的研究和探讨，为优化城市交通做好准备工作，更好的推进交通事业的建设发展。

[1]王小峰.城市轨道交通供电系统的设计方法[J].电气化铁道,2010(4) .

[2]赵大伟.城市轨道交通供电系统谐波分析及抑制方法初探[J].轨道交通装备与技术, 2015(4).