城市轨道交通供电系统及电力技术探析

（国电南瑞科技股份有限公司，江苏南京市，210000） 刘艳丽

（国电南瑞南京控制系统有限公司，江苏南京市，210000） 丁德饶

1 城市轨道交通供电系统的供电方式

城市轨道交通系统遍布城市的主要活动区域，具有线路长、涉及范围广的特点，需要结合城市电网建设情况和线路分布选择合适的供电方式[1]。在挑选供电方式时需要对城市电网发达水平、电网负担能力、补充电压情况进行综合分析，并且需要考虑后续是否需要和其他交通线路扩充共享资源。

1.1 分散式供电

分散式供电是指以沿线分散的方式布置线路，从城市中央网络内引进多路电源，是外部供电的方式之一，可以为牵引变电所以及降压变电所提供电能，包括直接提供电能以及利用电源开闭进行间接提供两种方式。在分散式供电模式下所需要投入的成本较少，主要原因是不用单独设置主变电所，例如长春轻轨以及大连轻轨都选择分散式供电模式。虽然成本投入较少，但是分散式供电下的供电质量极其容易受到外界因素的影响。分散式供电是从城市电网中压网络中引入，周围居民的用电情况会影响到供电稳定性，特别是进入夏季用电高峰期较多，容易使城市轨道交通系统运行出现不稳定的现象，后续管理难度也较大，会增加城市轨道交通系统运营管理复杂程度[2]。

1.2 集中式供电

集中供电需要设置专门的主降压变电所，可以给城市轨道交通线路供应电能，是外部供电的主要方式，在具体的供电过程中需要将用电容量和线路长度作为变电所设置的主要考虑因素。在变电所内需要设置两路进线电源，且进线电源需要保持为独立状态，做好降压处理，保证电压负荷供电系统运行的电压需求。该种供电方式可以为城市轨道交通系统运营以及管理活动的开展提供重要便利，利用环网供电的方式为变电所提供电能，具有较强的可靠性。

1.3 混合式供电

混合式供电融合了集中式以及分散式两种供电模式的特点，主要将集中式供电作为主要的供电模式，在个别运行区域会利用城市电网中压引入的方式对电能进行补充，保证了电能供应的有序性[3]。混合式供电具有两种供电方式的优势，提升了供电计划的灵活程度，供电可靠性有所上升，在北京、武汉等地区开始使用了混合式供电模式，其中前者将集中式供电作为主要的供电方式，后者将分散式供电作为主要的供电方式，这需要结合各地的发展情况进行选择。

2 城市轨道交通供电系统结构特点

在城市轨道交通供电系统中主要使用牵引供电系统，该种系统是指通过电力系统获取电能，利用变压处理、变相处理以及换流处理后向城市轨道交通列车提供充足的电能，可以完成电能传输、配电等各类功能。在牵引供电系统运行过程中包括交流制以及直流制两类，具有不同的优势和特点，目前随着城市轨道交通系统运行规模持续扩大，专家提出可以将两类供电系统进行融合，形成双制式供电系统，能够保证电力供应的稳定性和充足性。

2.1 直流制牵引供电系统

直流至牵引供电系统在具体的应用过程中并不常见，通常在特殊接触网、牵引网或者变电站建设活动中进行应用，通常会利用1500伏直流电的方式进行供电。在通电之后牵引变电所会通过中央网络得到电能，利用降压整流机组可以对电流进行处理，形成直流电。在城市轨道交通系统中会利用双边供电的模式供应电能，当一边线路产生故障问题后可以及时进行更换，由另一边负责供电，能够确保牵引供电系统的有序运行。

2.2 交流制牵引供电系统

交流制牵引供电系统应用广泛，在具体的应用过程中利用单项链接的模式进行供电，在安装过程中需要在变电站内设置变压器，利用双绕组单项电压的模式构建开口三角形网络结构，能够有效提高网络结构的稳定性，保证城市轨道交通系统的有序运行。在该种系统下，电网接入端的端口属于高压端口，确保用电持续性以及稳定性。

3 城市轨道交通供电系统电力技术分析

3.1 柔性接触网

柔性接触网在城市轨道交通供电系统中应用较多，是供电系统布置较为常见的手段，包括链形以及简单两种悬挂方式。简单悬挂模式应用较为方便，在处理时并不需要额外设置承力线，针对导线进行合理布置即可满足运行需求，整体构造较为简单，支柱高度也较低，在城市轻轨以及无轨电车的供电活动中应用较多。链形悬挂主要是使用悬索进行连接，在承力线以及导线间搭建连接的方式，具有跨度大和速度快的特点，解决了简单悬挂模式在应用过程中所存在的问题，可以在地铁系统、电气化铁路中进行使用，为供电系统的稳定运行提供了重要的基础保障。

3.2 刚性接触网

刚性接触网在建设时主要是指在悬挂方面改变了以往传统建设活动中导线的使用，选择硬质金属条进行替代，能够进一步提升悬挂效果。刚性接触网的使用可以有效增加接触的面积，改变以往牵引供电系统所出现的各类问题。刚性接触网能够形成无缝对接的模式，在进行使用时不需要更换，通常利用集电弓的模式布置刚性接触网结构，规避以往接触网在使用时经常产生的脱落现象，提高接触网稳定性以及可靠性，在运行速度快的交通系统中可以进行使用。

3.3 迷流腐蚀及防护方式

在直流至牵引供电系统中会设置走形轨，以此为基础可以当做电流回流线，然而因为钢轨的绝缘并不属于完全绝缘，会让个别电流杂散进入到道床内，之后通过钢筋或者水管这一类装置进入到牵引变电所内部，从而引发迷流的出现。在对该问题进行处理时，主要利用防治技术和检测技术进行结合的模式，重点针对杂散电流值进行控制，可以通过提升走行轨对地绝缘性的方式避免该问题的产生。

4 结语

城市轨道交通建设是我国所关注的重点基础工程之一，可以连接不同区域，加强经济文化交流，因此必须要确保其运行的稳定性，否则会给人们的日常生活带来影响。城市轨道交通供电方式包括分散式供电、集中式供电、混合供电，供电系统分为直流制、交流制两类牵引供电系统，可以保证供电的稳定性。在供电系统管理过程中可以利用柔性接触网、刚性接触网、继电保护技术、迷流腐蚀及防护技术、谐波问题治理技术等电力技术对城市轨道交通系统运行的潜在隐患和风险进行处理，降低运行风险的出现几率，完善电力技术管理机制。