城市軌道交通供電系統(tǒng)設(shè)備及其應(yīng)用探析

曹奇

摘要：我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，帶動(dòng)了城市軌道交通建設(shè)也獲得了快速的發(fā)展渠道。當(dāng)前，各大城市都在部署或者已經(jīng)開(kāi)建各類城市軌道交通，特大城市的城市軌道交通已經(jīng)進(jìn)入了智能化網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展時(shí)代。因此做好供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作，是發(fā)展城市軌道交通建設(shè)的動(dòng)力和源泉。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通；供電系統(tǒng)；應(yīng)用

1城市軌道交通發(fā)展以及供電系統(tǒng)概況

1.1城市軌道交通發(fā)展的現(xiàn)狀

為了更好的滿足交通方面的需求，城市需要大力加強(qiáng)城市軌道建設(shè)。為了能夠更好的環(huán)境城市公共交通壓力，需要做好城市軌道交通工作，就目前的情況來(lái)看，其在該方面具有很多優(yōu)勢(shì)，能夠達(dá)到節(jié)能的目的，同時(shí)也比較方便、快捷，符合市場(chǎng)的發(fā)展需求，因此需要重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)其的研究。如今我國(guó)對(duì)于城市軌道交通的建設(shè)越來(lái)越受到重視，引進(jìn)有三十多個(gè)城市都在規(guī)劃或者實(shí)施了軌道交通的建設(shè)，特別是在北京、傷害等一線城市，具有很好的發(fā)展勢(shì)頭，逐漸的朝向多元化方向發(fā)展，例如很多城市都有地鐵、有軌電車、輕軌等軌道交通系統(tǒng)。截至2016年底，城市軌道交通線路建成的里程合計(jì)達(dá)到了4000km。到了2020年，我國(guó)已經(jīng)有接近50個(gè)大中城市有城市軌道交通，總里程超過(guò)7000km。

1.2城市軌道交通供電系統(tǒng)簡(jiǎn)介

供電系統(tǒng)是城市軌道交通建設(shè)中非常重要的部分，因此也是越來(lái)越受到重視。隨著社會(huì)的發(fā)展，我國(guó)的供電系統(tǒng)建設(shè)得到了進(jìn)一步發(fā)展，在供電系統(tǒng)選型以及設(shè)計(jì)方面都更加的順利。為了能夠更好的促進(jìn)其發(fā)展，需要進(jìn)一步加強(qiáng)軌道交通工程的前期和設(shè)計(jì)工作，結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行分析，采取合理的方法進(jìn)行，更好的提高設(shè)計(jì)方法，確保后期工作的有效開(kāi)展。

2城市軌道交通供電系統(tǒng)供電方式的選用

2.1供電方式的選用原則

2.1.1在城市軌道交通供電建設(shè)中需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行供電方式的合理選擇，目前需要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行：1）如果城市電網(wǎng)負(fù)荷能力比較大，容量也比較大的時(shí)候可以選擇分散供電方式，并進(jìn)一步擴(kuò)建變電所容量。2）如果城市電網(wǎng)結(jié)構(gòu)比較弱的時(shí)候，最好是選擇使用集中供電方式。3）為了能夠合理的進(jìn)行供電資源的利用和建設(shè)，需要軌道交通部門(mén)做好電力部門(mén)和市政政府的建設(shè)，目前可以選擇使用混合的方式。

2.1.2就目前的情況來(lái)看，根據(jù)城市軌道交通的規(guī)劃可以將其分為2部分，即近期規(guī)劃和遠(yuǎn)期規(guī)劃，在其中=需要重點(diǎn)加強(qiáng)供電方式的選擇和使用。城市軌道交通規(guī)劃涉及的形式、形態(tài)和距離等多方面都有著自己的特點(diǎn)，因此在實(shí)際應(yīng)用中需要合理的進(jìn)行選擇，從而能夠更好的促進(jìn)交通建設(shè)發(fā)展。

2.2供電方式選擇

2.2.1安全性與可靠性

對(duì)于城市軌道交通供電系統(tǒng)的安全性和可靠性需要從多個(gè)方面進(jìn)行，包括：1）需要有效的確保供電的質(zhì)量，其對(duì)于整體的運(yùn)行產(chǎn)生很大影響，因此需要引起高度重視。例如電壓不能很好的滿足行車需求的時(shí)候，列車很容易出現(xiàn)跳閘情況，這個(gè)時(shí)候會(huì)停止運(yùn)行，這樣就會(huì)在很大程度上增加安全事故的發(fā)生，同時(shí)增加成本。2）需要具備較高的外界抵抗能，例如受到自然環(huán)境因素的影響，為了能夠更好的確保人們以及設(shè)備的安全，需要降低故障的發(fā)生概率，進(jìn)一步控制成本。

2.2.2因地制宜，科學(xué)選擇供電方式

在軌道交通供電系統(tǒng)建設(shè)中需要科學(xué)的選擇供電方式，目前從以下方面進(jìn)行：1）有效的結(jié)合隧道的形式，包括隧道斷面的形狀大小等。2）需要不斷進(jìn)行創(chuàng)新，特別是對(duì)于電壓等級(jí)、受流方式以及電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等多個(gè)方面，不能照搬照抄。每個(gè)城市都有自己的特點(diǎn)，因此在實(shí)際選擇的時(shí)候需要根據(jù)實(shí)際情況，目前主要是狹長(zhǎng)結(jié)構(gòu)和環(huán)形結(jié)構(gòu)，需要充分的根據(jù)這些形式進(jìn)行選擇，并合理利用資源，實(shí)現(xiàn)“集中供電、資源共享”或者實(shí)現(xiàn)“資源共享、分散供電”的目標(biāo)。

3城市軌道交通供電系統(tǒng)設(shè)備及應(yīng)用

3.1 外電源

城市軌道交通供電系統(tǒng)的外電源主要源自于外部電力系統(tǒng)，即為城市供電網(wǎng)。一般來(lái)說(shuō)，城市軌道交通的供電形式分為三種，分別是集中式供電、分散式供電以及混合式供電。其中，集中式供電方式使用的是城市供電網(wǎng)的高壓電網(wǎng)，能夠顯著改善城市軌道交通供電系統(tǒng)的電源電壓以及電容量，實(shí)現(xiàn)電力專供，提升城市軌道交通供電的可靠性。分散式供電則是從城市電網(wǎng)的多處分散地引入多條中壓電源來(lái)作為城市軌道交通的電源，其供給點(diǎn)亮與城市電網(wǎng)的電力資源是共享的。分散式供電要求城市電網(wǎng)擁有大量的中壓電源點(diǎn)。而混合式供電方式則是同時(shí)擁有集中式供電與分散式供電的優(yōu)勢(shì)，使用機(jī)制靈活，能夠滿足城市軌道交通不同的用電需求，使得城市軌道交通的供電系統(tǒng)更加安全可靠。

3.2牽引供電系統(tǒng)

城市軌道交通中的牽引供電系統(tǒng)主要包括牽引變電所以及牽引網(wǎng)。其中牽引變電所所設(shè)計(jì)的容量與位置要滿足城市軌道交通的使用需求以及運(yùn)作便捷，要兼顧城市軌道交通在最高峰運(yùn)營(yíng)時(shí)段的最大負(fù)荷的需求來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在牽引供電系統(tǒng)中牽引變壓器與配電器均是十分重要的設(shè)備，通常采用空氣自冷式干式變壓器。電力電纜的敷設(shè)按照地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范，在地下的電纜需要使用低煙無(wú)鹵阻燃電纜，而地面敷設(shè)的電纜則可以選擇低煙阻燃電纜。是主要用于應(yīng)急照明以及為消防設(shè)備供電的電纜在進(jìn)行地面敷設(shè)的過(guò)程中則要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)選擇低煙無(wú)鹵耐火銅芯電纜，以保證使用安全。牽引變電所的開(kāi)關(guān)可以根據(jù)電壓的實(shí)際情況來(lái)選擇真空開(kāi)關(guān)或六氟化硫滅弧開(kāi)關(guān)。與此同時(shí)，為了避免直流牽引負(fù)荷所導(dǎo)致的諧波電流流入城市電網(wǎng)中，牽引整流機(jī)組使用12 脈波并列運(yùn)行，形成24 脈波整流，從而滿足避免高次諧波進(jìn)入電網(wǎng)的需求。這一技術(shù)與在電網(wǎng)側(cè)段加設(shè)濾波裝置來(lái)說(shuō)要更加便捷，經(jīng)濟(jì)效益更高，有利于運(yùn)營(yíng)管理工作，同時(shí)為軌道交通車輛提供的電流更加穩(wěn)定。

3.3 動(dòng)力照明系統(tǒng)

城市軌道交通供電系統(tǒng)的動(dòng)力照明相對(duì)于普通的動(dòng)力照明供電系統(tǒng)并沒(méi)有存在顯著的差異。通過(guò)動(dòng)力變壓器的處理，電壓均使用三相AC380V，為了保證群眾的安全以及設(shè)備的正常使用，系統(tǒng)使用了TN-S 相五線制。我國(guó)城市軌道交通動(dòng)力照明系統(tǒng)的容量計(jì)算相對(duì)略大，而根據(jù)地鐵設(shè)計(jì)股份中配電變壓器的容量需要滿足一臺(tái)配電變壓器在停止運(yùn)行時(shí)，另外一臺(tái)配電變壓器可以承擔(dān)供電范圍內(nèi)遠(yuǎn)期的一級(jí)與二級(jí)負(fù)荷。鑒于此，城市軌道交通配電變壓器的負(fù)載率初期需要得到近50%，遠(yuǎn)期需要達(dá)到60%。這樣一來(lái)不僅僅可以控制變壓器的損耗，同時(shí)還可以在其中一臺(tái)變壓器出現(xiàn)故障時(shí)，另外一臺(tái)變壓器可以正常運(yùn)行，并且滿足城市軌道交通的一級(jí)、二級(jí)負(fù)荷需求。與此同時(shí)，提升城市軌道交通配電變壓器的負(fù)載率不僅僅可以減少供電系統(tǒng)的成本，降低軌道交通的初次投資成本，同時(shí)還能夠避免地鐵初期在運(yùn)行過(guò)程中有可能出現(xiàn)的測(cè)量精度誤差、CT 變比選擇等情況。

結(jié)束語(yǔ)

隨著社會(huì)的發(fā)展，城市軌道建設(shè)越來(lái)越受到重視，其在很大程度上推動(dòng)城市的建設(shè)發(fā)展，對(duì)于人們的生活有很大影響，因此進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)其的研究非常有必要。城市軌道交通建設(shè)中非常重要的部分是軌道交通供電系統(tǒng)建設(shè)，在應(yīng)用的過(guò)程中必須要滿足相關(guān)的條件，科學(xué)合理的對(duì)其進(jìn)行控制，并結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行軌道線路的分析控制，從而能夠更好的滿足供電系統(tǒng)的相關(guān)需求以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展，有效的保障供電系統(tǒng)的安全性能。

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