城市轨道交通供电系统设备及其应用探析

曹奇

摘要：我国的经济建设规模不断扩大，带动了城市轨道交通建设也获得了快速的发展渠道。当前，各大城市都在部署或者已经开建各类城市轨道交通，特大城市的城市轨道交通已经进入了智能化网络化的发展时代。因此做好供电系统的设计工作，是发展城市轨道交通建设的动力和源泉。

关键词：城市轨道交通；供电系统；应用

1城市轨道交通发展以及供电系统概况

1.1城市轨道交通发展的现状

为了更好的满足交通方面的需求，城市需要大力加强城市轨道建设。为了能够更好的环境城市公共交通压力，需要做好城市轨道交通工作，就目前的情况来看，其在该方面具有很多优势，能够达到节能的目的，同时也比较方便、快捷，符合市场的发展需求，因此需要重点加强对其的研究。如今我国对于城市轨道交通的建设越来越受到重视，引进有三十多个城市都在规划或者实施了轨道交通的建设，特别是在北京、伤害等一线城市，具有很好的发展势头，逐渐的朝向多元化方向发展，例如很多城市都有地铁、有轨电车、轻轨等轨道交通系统。截至2016年底，城市轨道交通线路建成的里程合计达到了4000km。到了2020年，我国已经有接近50个大中城市有城市轨道交通，总里程超过7000km。

1.2城市轨道交通供电系统简介

供电系统是城市轨道交通建设中非常重要的部分，因此也是越来越受到重视。随着社会的发展，我国的供电系统建设得到了进一步发展，在供电系统选型以及设计方面都更加的顺利。为了能够更好的促进其发展，需要进一步加强轨道交通工程的前期和设计工作，结合实际情况进行分析，采取合理的方法进行，更好的提高设计方法，确保后期工作的有效开展。

2城市轨道交通供电系统供电方式的选用

2.1供电方式的选用原则

2.1.1在城市轨道交通供电建设中需要结合实际情况进行供电方式的合理选择，目前需要从以下几个方面进行：1）如果城市电网负荷能力比较大，容量也比较大的时候可以选擇分散供电方式，并进一步扩建变电所容量。2）如果城市电网结构比较弱的时候，最好是选择使用集中供电方式。3）为了能够合理的进行供电资源的利用和建设，需要轨道交通部门做好电力部门和市政政府的建设，目前可以选择使用混合的方式。

2.1.2就目前的情况来看，根据城市轨道交通的规划可以将其分为2部分，即近期规划和远期规划，在其中=需要重点加强供电方式的选择和使用。城市轨道交通规划涉及的形式、形态和距离等多方面都有着自己的特点，因此在实际应用中需要合理的进行选择，从而能够更好的促进交通建设发展。

2.2供电方式选择

2.2.1安全性与可靠性

对于城市轨道交通供电系统的安全性和可靠性需要从多个方面进行，包括：1）需要有效的确保供电的质量，其对于整体的运行产生很大影响，因此需要引起高度重视。例如电压不能很好的满足行车需求的时候，列车很容易出现跳闸情况，这个时候会停止运行，这样就会在很大程度上增加安全事故的发生，同时增加成本。2）需要具备较高的外界抵抗能，例如受到自然环境因素的影响，为了能够更好的确保人们以及设备的安全，需要降低故障的发生概率，进一步控制成本。

2.2.2因地制宜，科学选择供电方式

在轨道交通供电系统建设中需要科学的选择供电方式，目前从以下方面进行：1）有效的结合隧道的形式，包括隧道断面的形状大小等。2）需要不断进行创新，特别是对于电压等级、受流方式以及电网结构等多个方面，不能照搬照抄。每个城市都有自己的特点，因此在实际选择的时候需要根据实际情况，目前主要是狭长结构和环形结构，需要充分的根据这些形式进行选择，并合理利用资源，实现“集中供电、资源共享”或者实现“资源共享、分散供电”的目标。

3城市轨道交通供电系统设备及应用

3.1 外电源

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。

3.2牵引供电系统

城市轨道交通中的牵引供电系统主要包括牵引变电所以及牵引网。其中牵引变电所所设计的容量与位置要满足城市轨道交通的使用需求以及运作便捷，要兼顾城市轨道交通在最高峰运营时段的最大负荷的需求来进行设计。在牵引供电系统中牵引变压器与配电器均是十分重要的设备，通常采用空气自冷式干式变压器。电力电缆的敷设按照地铁设计规范，在地下的电缆需要使用低烟无卤阻燃电缆，而地面敷设的电缆则可以选择低烟阻燃电缆。是主要用于应急照明以及为消防设备供电的电缆在进行地面敷设的过程中则要根据实际情况来选择低烟无卤耐火铜芯电缆，以保证使用安全。牵引变电所的开关可以根据电压的实际情况来选择真空开关或六氟化硫灭弧开关。与此同时，为了避免直流牵引负荷所导致的谐波电流流入城市电网中，牵引整流机组使用12 脉波并列运行，形成24 脉波整流，从而满足避免高次谐波进入电网的需求。这一技术与在电网侧段加设滤波装置来说要更加便捷，经济效益更高，有利于运营管理工作，同时为轨道交通车辆提供的电流更加稳定。

3.3 动力照明系统

城市轨道交通供电系统的动力照明相对于普通的动力照明供电系统并没有存在显著的差异。通过动力变压器的处理，电压均使用三相AC380V，为了保证群众的安全以及设备的正常使用，系统使用了TN-S 相五线制。我国城市轨道交通动力照明系统的容量计算相对略大，而根据地铁设计股份中配电变压器的容量需要满足一台配电变压器在停止运行时，另外一台配电变压器可以承担供电范围内远期的一级与二级负荷。鉴于此，城市轨道交通配电变压器的负载率初期需要得到近50%，远期需要达到60%。这样一来不仅仅可以控制变压器的损耗，同时还可以在其中一台变压器出现故障时，另外一台变压器可以正常运行，并且满足城市轨道交通的一级、二级负荷需求。与此同时，提升城市轨道交通配电变压器的负载率不仅仅可以减少供电系统的成本，降低轨道交通的初次投资成本，同时还能够避免地铁初期在运行过程中有可能出现的测量精度误差、CT 变比选择等情况。

结束语

随着社会的发展，城市轨道建设越来越受到重视，其在很大程度上推动城市的建设发展，对于人们的生活有很大影响，因此进一步加强对其的研究非常有必要。城市轨道交通建设中非常重要的部分是轨道交通供电系统建设，在应用的过程中必须要满足相关的条件，科学合理的对其进行控制，并结合实际情况进行轨道线路的分析控制，从而能够更好的满足供电系统的相关需求以及经济发展，有效的保障供电系统的安全性能。

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