城市轨道交通供电系统相关问题探讨

张益贺 王志纯

沈阳浑南现代有轨电车运营有限公司

城市轨道交通供电系统相关问题探讨

张益贺 王志纯

沈阳浑南现代有轨电车运营有限公司

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，本文对城市轨道交通供电系统相关问题进行了探讨。

城市轨道；交通供电；问题探讨

一、关于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。

2.城市轨道交通供电方式的选择

二、关于城市转道交通供电方式的分类

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。

一是集中式供电：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。

二是分散式供电：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，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。

三是混合式供电：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，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。

三、关于杂散电流的产生及防护

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。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。

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。

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。

四、各级负荷停电的范围及影响

一级负荷停电：属于非常严重的大面积停电，影响甚广，所有轨道交通供电系统均停电，各变电所供电出现故障，导致所有车站、车辆段两路的交流电源停电，轨道交通会被迫停运，应立即疏散乘客。恢复供电的时间长短会受到供电局恢复能力的制约，非常难以控制，停电时间也有可能超过预计的停电时间或应急电源的使用时间。

二级负荷停电：属于较严重的停电事故，影响颇大，但不是所有变电所全部停电，轨道交通会有一个供电系统是正常供电，导致较大范围的车站或车辆段全部停电，可能会出现超大单边供电，正在行驶的列车可以正常运行到下一站，应该适当地疏散乘客。二级负荷停电事故产生的主要原因是主变电所设备故障或供电网故障。供电调度采取主变电所之间形成支援的供电方式，在倒闸后，可以恢复供电。一般情况下，不需要关闭车站。但是因为供电网处于非正常状态，所以，二级负荷停电事故很有可能演变为一级负荷停电事故。

三级负荷停电：属于一般的停电事故，影响较小，局部车站或车辆段出现交流电源故障，可能是单边供电，列车依然可以保证正常时间间隔的行驶。三级负荷停电事故产生的主要原因是供电设备的故障。供电调度改变供电系统的运行方式，基本上，有些车站可以短时间内恢复供电，少数车站可能因为故障处理时间较长，不得不关闭。

五、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，2015(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).