何姝沄
武汉地铁运营有限公司 湖北省武汉市 430000
摘要：在社会的快速发展下，城市轨道交通已成为现代化城市中非常重要的交通设施，极大方便了人们的出行。现阶段，随着城市轨道交通事业的不断发展，地铁的运行速度与运行密度不断提升，而这对其供电系统工作提出了更高的要求。鉴于此，本文主要探究了城市轨道交通供电系统设备及其应用，意在提升城市轨道交通的安全和服务水平。
关键词：城市轨道交通；供电系统设备；应用探究
引言：城市轨道交通运行的动力来源主要是由其供电系统以电力迁移的方式提供，而供电的稳定性、可靠性直接关系着机车各项设备的正常工作以及机车的运行，所以城市轨道交通供电系统要是发生故障或存在缺陷，必然会导致城市交通运行受到影响，甚至会引发安全事故。故此，相关单位及技术人员理应加强对城市轨道交通供电系统设备及其应用的研究，以提升城市轨道交通供电系统的工作质量。
一、城市轨道交通供电系统的构成
直流牵引供电系统在城市轨道交通运行中发挥着至关重要的作用，这是因为它承担着为城市轨道交通提供电能的重要任务。与别的轨道交通相比，城市轨道交通既有自身的鲜明特征与优势，也与别的轨道交通有着一定的相似之处，所以在城市轨道交通的建设过程中，应避免将别的轨道交通设计方案进行直接套用。必须指出的是，虽说城市轨道交通属于城市新型交通形式，但它的建设与运行均需建立在国内外别的轨道交通的相关运营实验与研究基础上，目前，我国在研究城市轨道交通方面的问题上，重点在于供电系统的安全及可靠上，同时还有保护系统的相关内容，所以针对直流牵引供电系统的关键技术予以研究，对于促进我国城市轨道交通工程发展意义重大[1]。关于城市轨道交通供电系统的构成，其主要包括以下内容：外部电源、动力照明配电系统、供电车间、主变电所、接触网、杂散电流腐蚀防护系统、牵引变电所、防雷及接地系统等。
二、城市轨道交通供电系统的供电方式
从我国城市轨道交通供电系统的运行现状可知，其供电的方式主要包含三种：第一，集中供电方式。以实际来看，集中供电方式是基于线路均衡的情况下，进行多个变电所的设置，然后从城市电网中引入110kV及相应等级的电压。这一供电方式的优势在于，既可以进行系统的调度管理，也保证了运营维护的独立性，有利于提高供电的可靠性。目前，我国大多数城市的轨道交通基本都是采用这种供电方式，但它的缺点是需要投入较大的成本。第二，分散式供电方式。该种供电方式的优势在于成本较小。在采用这种供电方式的过程中，是需要主变电所的，而每个降压变电所、牵引变电所和电流开闭所均要在就近的城市电网中引入两路或多路的低等级电压进行供电。第三，混合供电方式。顾名思义就是将上述两种供电方式进行了整合，但相对而言集中供电方式占比更大，当遇到一些适合运用分散供电方式的地段，则会将选择分散供电方式[2]。所以，一般混合供电方式常用于线路较长的区域，它虽然集合了其他两种供电方式的优势，可以满足城市轨道交通的多样化用电需求，但在管理上会相对困难一些。
三、牵引供电系统
牵引网与牵引变电所构成了城市轨道交通中的牵引供电系统。在设计牵引变电所的过程中，其位置与容量都要根据城市轨道交通的实际使用需要进行科学设计，另外还要考虑到在高峰运营阶段的负荷需求。在整个牵引供电系统中，包括的设备有不少，在选择时需要进行多方面因素的综合考虑，其中在牵引变压器的选择上，一般比较常用空气自冷式干式变压器。
在敷设电力电缆的过程中，相关人员要严格按照地铁设计规范进行，对于使用的电缆种类，则要结合具体情况予以明确。通常如果是地面敷设的电缆，使用低烟阻燃电缆会比较好一些；若是地下敷设的电缆，则可以选择低烟无卤阻燃电缆。值得关注的是，要是为消防设备和应急照明设备进行供电的电缆，应选择低烟无卤耐火铜芯电缆，以便更好地提升使用的可靠性与安全性。开关作为牵引变电所中的一项重要设备，通常使用的是六氟化硫灭弧开关或真空开关，具体选择哪种要结合具体使用需求进行确定。此外，牵引整流机组可以运用十二脉波并列运行，这样可以形成二十四脉波整流，这对防止谐波电流进入电网具有重要作用，同时便于运营管理工作的顺利开展。
四、动力照明系统
与一般的动力照明供电系统相比，城市轨道交通供电系统的动力照明与之没有显著差异。由于整个动力照明系统中涉及到的用电设备较多，所以导致其在整个供电网络中电能消耗量是比较大的。故此，这就需要相关人员能够在确保各项照明设备可以正常使用的情况下，降低电能的消耗量。通常而言，各类用电设备的功率损耗主要和产品结构、运行方式、负载性质等有着比较大的关系，若想实现节能的目的，就需要尽可能降低功率损耗。为有效实现节约用电，动力照明配电系统应尽量达成三相负荷平衡，同时要基于具体情况使用行之有效的节能措施，以降低该系统的负荷容量，根据使用要求与功能分区的情况，在照明控制方面可以采取自动控制、集中控制与分散控制结合的形式，并按照实际需求对照明灯具进行及时开启与关闭[3]。在站台、站厅照明方面，为了达到节能目的，可以通过奇偶数的设置方式对照明灯回路进行科学设置，使照明需求在得到满足的情况下可以实现节能。需要注意的是，为了避免因配电变压器出现突然不能使用而影响到城市轨道交通的正常运行情况发生，应在设置变压器的时候，考虑到其负载率，这样既能对变压器的损耗予以有效控制，还能在一台变压器不能正常运行的情况下，满足城市轨道交通的一级、二级负荷需求。此外，对配电变压器的负载率予以提升，还可以有效控制投资成本，以及防止在实际运行中可能出现的测量精度缺陷等问题。
五、杂散电流腐蚀防护系统
众所周知，城市轨道交通运行中动力来源主要是电能，而供电系统在为城市轨道交通运行提供电能时，主要是利用牵引变电所以架空接触网的方式为列车进行电力能源的输送，同时利用走行轨对回流线路予以处理。然而，由于走行轨本身就存在电阻，所以难以和地面实现百分之百绝缘，使得一些电流会被泄露到地面，变为杂散电流。杂散电流的危害性是比较大的，如果无法对此进行有效预防，将会对地下金属管线、地下建筑工程的钢筋等造成电化学腐蚀，进而产生巨大隐患。所以，在城市轨道交通建设中，都需要以预防为原则，科学构建杂散电流腐蚀防护系统。具体而言，就是通过对杂散电流泄露途径的隔离、设置杂散电流收集网以及降低回流钢轨纵向电阻等方式，有效控制杂散电流外漏。
结束语：随着我国城市轨道交通事业的快速发展，供电系统中使用的相关技术与设备也越来越成熟。不过，作为一项与广大民众切实利益相关的重要工程，城市轨道交通具有一定的特殊性，使得它对供电系统的可靠性、安全性与稳定性提出了更高要求，对相关设备的要求自然也比较高。故此，在城市轨道交通工程的建设中，应当在综合考虑各方面因素的前提下，合理选择与应用供电系统设备，进而有效满足城市轨道交通的正常用电需求。
参考文献：
[1]蒋晓晓.城市轨道交通供电系统设备及其应用探析[J].居舍，2018(03):142.
[2]王成明. 试论城市轨道交通供电系统的供电方式[J]. 中小企业管理与科技（下旬刊）,2019(11):120-121.
[3]刘桐，陈颖娣.城市轨道交通供电系统设备及其应用探析[J].通讯世界，2017(15):237.