淺述地鐵供電系統(tǒng)及其常見問題與解決措施

杜清宇 馮鑫

摘要：地鐵是我國城市交通系統(tǒng)的重要組成部分，對城市居民的交通出行具有十分重要的影響，因此建設好地鐵系統(tǒng)是市政建設的重要任務之一。地鐵系統(tǒng)建設中供電系統(tǒng)的建設是非常重要的一環(huán)，因為地鐵系統(tǒng)的運行主要依賴于地鐵供電系統(tǒng)。地鐵供電系統(tǒng)是為地鐵運行提供電能的系統(tǒng)，其主要包括內(nèi)部供電系統(tǒng)和外接電網(wǎng)供電系統(tǒng)兩部分。文章主要針對地鐵供電系統(tǒng)的出現(xiàn)的問題以及解決方法進行分析，希望有助于促進其建設的進步。

關鍵詞：地鐵供電系統(tǒng);運行方式;維護

引言：

近年來，隨著我國社會經(jīng)濟的高速發(fā)展及城市人口的不斷增多，城市地鐵的建設規(guī)模正不斷擴大。地鐵供電系統(tǒng)是城市地鐵系統(tǒng)的重要組成部分，其負責為電力機車提供牽引電力及為地鐵運營服務提供電能。地鐵中處處都需要電能，如車站、車輛段、車輛區(qū)間、控制中心以及動力照明等，都離不開電能，因此必須要重視地鐵供電系統(tǒng)的建設，確保其具備良好的安全性、可靠性、經(jīng)濟性以及調(diào)度方便。

一、地鐵供電系統(tǒng)介紹

近年來，我國地鐵供電系統(tǒng)一般采用自建獨立的主變電所方式向降壓變電所和沿線牽引供電。采用的變電方式為110 kV/35 kV或66 kV/35 kV，采用的變壓器接法均為星形/三角形接法，并且中性點絕緣（中性點不接地）。一旦地鐵供電系統(tǒng)發(fā)生兩相短路或單相短路接地故障，會引起系統(tǒng)的不平衡而導致供電系統(tǒng)無法正常運行。所以遇到接地故障時，必須采取繼電保護裝置加以保護，可人為將不接地系統(tǒng)（中性點絕緣）制造一個假的中性點，并通過一定的方式接地，達到系統(tǒng)單相或兩相短路接地保護的目的。根據(jù)不同的電網(wǎng)制式和電壓等級，決定了中性點接地方式不同，目前我國電力系統(tǒng)中性點接地方式可歸納為以下幾種：

（1）6～10 kV三相三線制電網(wǎng)。一般采用中性點不接地方式，當單相接地短路時，采用零序電壓檢測和保護。但目前有研究者認為，在6～10 kV三相三線制電網(wǎng)中，當單相接地故障電流較小時，容易造成間歇性過電壓或諧振，為了防止該現(xiàn)象對設備的損害，一般考慮采用高電阻接地系統(tǒng)。

（2）35～66 kV三相三線制電網(wǎng)。該三相三線制電網(wǎng)采用的是經(jīng)消弧線圈接地方式，一旦電網(wǎng)發(fā)生變化，該連接方式需進行相應調(diào)節(jié)，所以目前很少采用該接地方式。

（3）110～154 kV三相三線制電網(wǎng)。由于中性點直接接地方式接地電流大、非接地故障相的電壓提高小、電位升高小、繼電保護設備易檢測故障，所以一般采用中性點直接接地方式。

（4）220 kV及以上三相三線制電網(wǎng)。該三相三線制電網(wǎng)必須采用中性點直接接地方式，并分相自動重合閘配合使用。

二、地鐵供電系統(tǒng)的常見故障

隨著地鐵在人們出行中的應用逐漸變得頻繁，相關人員在地鐵的長期供電系統(tǒng)維護中發(fā)現(xiàn)并總結了一些地鐵供電系統(tǒng)的問題，具體包括如下幾個方面：①主變電所處的故障，一般表現(xiàn)為主變電所的電壓顯示為零數(shù)值，或者由于各種原因?qū)е碌闹髯冸娝╇婇_關的關閉使整個地鐵系統(tǒng)出現(xiàn)斷電。②變壓器處的故障，主要表現(xiàn)為變壓器處的跳閘以及電壓失衡等，包括變壓器的內(nèi)部的故障，例如變壓器內(nèi)部短路致使其中相關部件過熱、漏磁等。 ③電纜線路處的故障，主要表現(xiàn)為由于線路的問題，導致產(chǎn)生保護性的跳閘。 ④直流短路的故障，表現(xiàn)為如果在地鐵的供電系統(tǒng)的供電壓力過大導致產(chǎn)生負荷，就容易發(fā)生線路故障。 ⑤地鐵電纜處導致的故障，地鐵的電纜可能會因為在其安裝應用時出現(xiàn)在接頭上，或是在長時間的應用之后絕緣老化等現(xiàn)象，或是電纜的使用后所處環(huán)境較為惡劣，最終導致其降壓變電所和牽引變電所發(fā)生停電等故障。

三、改善地鐵供電系統(tǒng)運行的有效措施

3.1 遵循三項原則

在地鐵系統(tǒng)中，一些日常設備系統(tǒng)，諸如電源系統(tǒng)、燈控系統(tǒng)以及空調(diào)系統(tǒng)等，均需要依靠地鐵供電系統(tǒng)的供電才能夠正常運轉，并且在不同時段下，不同系統(tǒng)對供電的要求也各不相同。例如在夏天，空調(diào)系統(tǒng)對供電的要求要比其他季節(jié)高;在晚上，燈控系統(tǒng)對供電的要求要比白天高。所以，在地鐵供電系統(tǒng)建設中，應當將實際供電的電源與需要的電源相統(tǒng)一，才能夠確保地鐵供電系統(tǒng)的安全可靠運行。而為了達到這一目的，需要遵循以下三項原則：

（1）安全性原則：在地鐵運行過程中，實際的供電指數(shù)往往需要達到一定標準，若低于電源標準指標會導致地鐵發(fā)生負電壓作業(yè)，若高于電源標準指標則容易引起一些安全事故，所以必須要在標準指標下進行運輸，這樣才能夠確保運行安全;（2）效益性原則：節(jié)能是現(xiàn)代的一個重要話題，隨著節(jié)能理念在各行各業(yè)中的運用，地鐵供電系統(tǒng)也應當要緊跟時代要求，積極采用各種節(jié)能措施，嚴格遵守節(jié)能規(guī)定，注重低碳化，提高效益;（3）智能性原則：地鐵供電系統(tǒng)中的各類供電設備在應用過程中，都必須要遵從于科學智能型的原則，即通過總開關來對其他開關進行同時控制，這也是地鐵系統(tǒng)的未來發(fā)展方向之一。

3.2 應用智能化設備

當今時代，隨著科學技術與信息技術的高速發(fā)展，地鐵系統(tǒng)也正逐年朝向運輸智能化方向發(fā)展。目前在我國的地鐵系統(tǒng)中，已經(jīng)逐漸開始應用了一系列智能燈控系統(tǒng)及智能辦公化系統(tǒng)等，但是空間運輸系統(tǒng)卻仍然比較單一，已無法滿足時代的發(fā)展要求。未來，便捷化、舒適化的發(fā)展將成為空間運輸系統(tǒng)的主要趨勢。為了滿足這一要求，在地鐵供電系統(tǒng)中會逐漸增加各類先進的智能化電氣設備，這些設備的特點是：（1）同類型產(chǎn)品不需要重復性使用;（2）節(jié)能高效;（3）具備簡單化處理的效果。只有積極應用智能化設備，才能夠促進地鐵系統(tǒng)的進一步完善。

四、總結

綜上所述，我國的地鐵供電系統(tǒng)主要有三種運行方式，分別是：集中供電方式、分散供電方式及混合供電方式。無論哪種運行方式，都需要遵循三點基本要求：靈活可靠的運行方式、多重可靠的保護系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)、快速有效的應變能力和預防性。而若想進一步改善地鐵供電系統(tǒng)的運行，則需要在遵循安全性原則、效益性原則、智能性原則這三項原則的前提下，積極應用智能化設備，大力促進地鐵供電系統(tǒng)的智能化發(fā)展。

參考文獻

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