赵琦

【关键词】城市轨道;交通电力系统;故障;方法

我们国家的国民经济能够稳定、连续地发展，实现小康社会的基础，最主要的保障就是电网公司能够供给安全、稳固、效率高的电力资源。电力是维持能源的动力基础，电力行业的快速进展，可以推进其他关联的产业一同发展。因此，电力在国民经济的整体发展之中，有着十分重要的地位。依据各行业之间的关联程度。所有行业对于国民的经济影响，其关联的特征都可以使用数据的表达形式。这就是所谓的影响力参数以及感应度参数。根据相关调查资料总结的成果：目前我国的电力行业影响力参数非常高，这表示我们国家的电力行业虽然只是基础性行业，但是电力能源的消耗对其他行业的产能影响很大，进一步加重供需失衡的问题;同时，我国电力行业的感应度参数不小，这就代表了其他的行业的进展十分依赖电力行业。

总体来说，我国电力事业的影响力参数以及感应度参数都是非常重要的。电力事业是其他行业的能源根本，如果电力行业出现问题，不能及时供应电力资源，那么其他行业的生产能力都会被限制，同时国民经济整体的发展也会受到影响。

轨道地铁的电力系统目前正朝着城际化、区域化的标准发展。其电网运行的安全程度、稳定程度与人们的生活息息相关。因此，对于轨道地铁电力系统的安全控制工作，也就变得越来越重要，所涵盖的技术性内容也越来越多。轨道地铁电力系统，需要遵循安全、科学的运营理念。同时，做到对电力系统信息的整合，以及对风险问题的预判，并及时处理。需要建设标准化的系统平台，对电力设备实施动态的检测、诊断、对电力设备的可靠性进行定期的预估，同时做到风险的预警。建设以诊断快速、预警高效、调度精准为一体的系统平台，从而进一步保障轨道地铁的安全运行。

（一）集中供电

目前国内大部分城市如上海、成都、深圳、西安、无锡、南京等地铁线路均是采用集中供电方式。供电系统的主要组成部分包括外部电源、主变电站、牵引降压所、降压所、接触网、环网电缆等。通过外部电源为110/35kV主变电站供电（国内大部分牵引供电系统主变电站电压等级为110/35kV，广州地铁和上海地铁部分采用110/33kV。地铁系统都是通过外部电源为主变电站供电，而且是两路进线形式，每个主变电站通过电缆敷设至相应的供电区间，设置两座主变电站的目的主要是互为备用，如果一路主变电站失电，另外一路主变电站可以越区给全线供电，提高整条线路的可靠性。集中供电方式电源由主变电站引出，区间线路是由35kV环网电缆连接，将整个线路的变电所连接在一起，构成地铁供电系统，图1为集中供电原理图。

（二）分散式供电

分散式供电采用就近供电原则。分散式的城市中压电网为牵引降压所或者跟随所供电，在大连、长春轻轨等使用。分散式供电优点是供电选择性大。比较方便，施工难度低，最大的缺点是独立性差，也就导致可靠性差，没有备用电源，当某个牵引降压混合所失电时，没有办法进行备用供电。目前。在城市轨道交通中的应用还是比较少，因为城市轨道供电系统与城市供电网络紧密联系在一起，分散式供电系统相比于集中供电，运营管理上比较复杂，因此，集中式供电依然是目前应用最广泛的供电方式，如图2为分散式供电原理图。

（三）混合式供电

混合式供电是集中供电和分散式供电的结合体，分为主用和备用，这是一种优化的供电模式。根据实际线路走向和规划、城市电力网络配置等来合理结合集中供电和分散式供电两种模式，这种模式目前在牵引供电系统的应用上比较少，想要找到合适规划的位置则更加困难，特别是在城市地区，协调配合外部工作很难进行，且整个方案的花费很高，所以一般应用较少。目前混合式供电的例子较少，但是因为其可靠性和安全性较高，在北京地铁1号线、成都地铁7号环线等都有应用。

综合分析这三种方式，集中式供电与公网接口较少，对于业主运营方来说，维护运营比较方便，检修方便。大量的电缆集中在隧道内，检修期只需要在天窗期进入检修即可，没有与外部单位的接口，这对于整个线路施工的效率都有很大的提高，而且集中式供电，线路设计的整体容量低，对于短期、长期都可以利用，所以集中式供电也是目前应用最多的。

在实际应用中，分散式供电无论是现场施工，还是设计，相比于集中式供电很复杂，而且分散式布线大多集中在隧道外，市区隧道外一般要占用市政土地。因此，无论是施工还是检修，分散式供电变电所都不好管理，但分散式供电没有设计主变电站，可以节省空间，不涉及对外网络，所以投资交接比较少，但是可能造成电能质量下降，所以在城市轨道交通中应用较少。

无论哪一种供电方式，没有绝对的利弊，都得根据线路的投资来决定沿线的变电所设计位置以及公共资源的供给方式，并结合工程实际情况、线路规划等多重因素考虑确定选择供电的方式。

近年来，在市场经济不断发展、城市化脚步不断推进的背景下，城市轨道交通迎来新的发展契机，并逐步实现同国外先进轨道交通工业技术的接軌。每一次轨道交通系统的改革，也意味着电力系统的发展以及技术的革新将经受一定的考验。纵观我国轨道交通电力系统的发展，其逐步适应了全国轨道交通的发展进程，进一步优化了轨道交通系统的维护和管理，在保证轨道交通安全运营方面取得了良好可靠的效果，全面推进了现阶段的轨道交通工作的良好发展。

城市轨道交通电力系统在运行过程中，最常见的故障隐患就是电气火灾以及设备老化，出现这两种隐患的原因有很多：

电气火灾的问题主要在于城市轨道电路的短路现象，短路会导致电流瞬间提升，使得温度不断提高，远大于温度的稳定值，就会出现短路电弧，这样就很容易导致火灾的发生。同时，如果变压器设备超过了正常运行的负荷，也会导致绝缘体过热，出现脱离的现象，进而导致火灾。还有就是导线没有焊接牢固，造成电阻的阻值过高，使得线路接头的温度过高进而引起火灾。

而设备老化也是在城市轨道交通电力系统故障诊断中较为常见的一种故障，应结合设备厂商、供电系统老化程度适时进行设备改造工程，保证供电系统安全、优质地运行，发挥系统内供电设备的能力，及时调整供电系统运行方式，满足地铁运营的需要，使地铁供电系统安全、可靠运行和连续供电，为城市轨道交通事业发展奠定基础。

（一）直流开关跳闸

城市轨道交通有很大一部分处于露天状态，所以这部分的设备极易受到恶劣环境的影响而出现跳闸。例如在雷雨天气环境下出现雷击的问题，可以瞬间产生几千伏的电压，会直接导致城市轨道交通电网的直流开关跳闸。造成线路瘫痪，对其设备带来严重的损害。同时伴随着雷击效应，会在出现雷击的区域范围内形成电磁场，其电压值能够达到数千伏以上，进而导致跳闸情况。最后就是城市轨道交通电路中的接地系统，雷击效应出现的电磁场会干扰露天接触网，对接地系统释放极强的电流，同时在接触网中产生数百伏到几千伏的电压，从而引起电力系统跳闸事故。

（二）直流电缆故障

通过对当前城市轨道交通问题类型的研究发现，直流电缆故障类型主要有以下几种：其一，在平行电缆铺设时，若未有效固定电缆，一旦有很强的电流经过电路，则会导致直流短路，进而造成线路发生跳闸情况。此时，由于电力影响，电力电缆会剧烈摇晃，引起电缆固定位置的晃动，容易出现短路的现象。其二，在电路网敷设过程中，通常会使用自粘胶将电缆的铜线头，在长时间使用后就可能会出现开裂，一旦遇到雨水天气，雨水就可能会进入电缆中，大量的积水就会引起电缆短路。其三，在铺设电缆时，通常会使用直埋敷设方法，这时如果电缆铺设的曲率不足，就会使得电缆的绝缘层受到外界因素影响，出现拉伸现象，进而出现短路。

（一）开关跳闸的保护

在开关受到外界因素影响，出现跳闸故障的警告时，相关部门应该立即进行故障处理，组织相应的技术人员，携带好维修所用工具，第一时间赶到故障现场，向故障现场所在人员收集故障方面信息。例如，现场是否存在异常现象，或者异响，以及当前列车所在具体位置等。同时需要做好线路排查工作，详细了解关于当前故障的所有信息，采取针对性的措施：①对客流进行限流、分流等，避免超载引起的跳闸故障;②定期维护和更换直流车滤波电容、消磁电阻以及电阻箱等，并及时更新老化的设备，防止因其绝缘性能下降而导致的部分短路，造成跳闸故障;③开发在线记录系统，加强检测车辆运行及牵引供电，尤其加强对于特殊地段和特殊车况的重点检测，以采集更全面、更广泛、更详尽的数据，及时预防还未发生的跳闸故障;④阶段性总结故障处理的问题，并对应急机制进行调整，以提高应急处理的效率，为地铁的正常运营提供保障与支持。⑤对故障信息进行统计与分析。

（二）保护直流牵引设备

现阶段，采用的检测方法主要是对直流电缆的检测，常见的有离线、周期性检测方法。相关工作中人员根据发出的各类警报发现损坏电源，然后进行更换。但是这种检测方法存在一些问题，所以当前人们主张使用的是在线实时检测系统，这样能够及时了解电缆绝缘的参数，并实时分析电缆绝缘材料的损坏程度，以此来建立正确的预警报告。还可以建立有效的事故应急预案，按照相应的规章制度来处理出现的事故，进而提高解决问题能力，例如，可以将传统的手动开关，改成电动开关，能够缩短工作人员的往返时間，真正地实现远程遥控，提高解决问题的效率。在进行项目改造时，对电力敷设情况进行排查，完善列车运行情况，如果在条件允许的情况下，可以将电缆直埋改成架空敷设。在新建轨道时。应该选择阻水性能较好的电缆，以此来提高电缆的防水能力，在这过程中还需要安装实时在线检测系统，观察电缆数据的变化。

（三）强化电力系统二次设备检修

要实现城市轨道交通运营水平的有效提升，应严格遵守城市轨道交通运营中的标准，定期对地铁电力系统设备进行二次检修。提高二次设备检测修理作业的质量，能够进一步确保轨道地铁的运行安全。轨道交通电力系统运维管理者，需要对系统运行维护的管理以及监察，做到合理化的规划和实施，这样才能确保轨道地铁能够稳定、安全的作业。

（四）完善系统设备维护制度，加强巡检

在城市轨道交通电力系统中，最关键的一项工作是强化系统和设备的维护管理，强化对系统与设备的巡检力度。因此在工作开始前，合理科学制定完善的维护制度，拟定出有关的制度条例，并对设备管理和维护列出详细标准，最后，将其有效落实。此外，优化配置相应的监督管理人员，最终确保各项工作落实都有一定的规章制度作依据。当相应制度出台后。应强化对系统设备的巡检，在白天，可派一位业务能力强且具备丰富巡检经验的巡检员实施巡逻检查，在晚上，应加派1～2位人员进行巡视检查。一旦发现安全隐患和没有整改的问题要及时上报。在巡检开始前，要对自身仪表进行反复确认，看其是否达到标准要求，安全工具是否配备齐全，若巡检故障性设备，则要负责维修设备等。

（五）老旧设备加大更新改造力度

在城市轨道交通运营中，电力设备是关键的组成部分，电力设备供电系统的稳定供电可确保轨道顺利运行。所以，想要提升城市轨道交通运营水平，最主要的办法就是进行老旧设备的更新改造，只有这样才能充分保证城市轨道地铁供电系统的可靠性和安全性，整体加快推进轨道地铁的可持续发展进程。

（六）变压器的日常监测与维护

工作人员也需要定期监测、检查以及维护变压器的日常运行状态。在清洁、干燥的地方，应当每年或者更短时间进行一次维护和检查。在其他可能进入粉尘和化学烟雾的地方，其维护检查要每3～6个月开展一次。当进行检查时，若发现聚集的灰尘较多，则要进行清理。从而确保空气流通以及避免击穿绝缘，尤其是对变压器的绝缘垫和绝缘子等位置进行清洁，通风管道中的灰尘可以用干燥的压缩空气吹走。应时刻监测负载情况、风机启停情况、变压器各项温度，停电检修时，确保紧固件和接头无松动，无导电部件或其他部件的零件是否生锈，绝缘表面有无渗漏或碳化现象，必要时应采取适当措施处理痕迹。变压器运行几年后，必须测试绝缘电阻和绕组的直流电阻，以监测变压器能否继续运行。然后检查观测器的不平衡率是否超过标准范围。在变压器中最关键的一个器件就是分接开关，所以，需要充分确保动静触头问的接触压力。

（七）紧急疏散策略

由于城市轨道交通在正常运行过程中不可避免地会出现一些问题，需要及时采取应急措施，减少意外损失。为更好地发挥应急预案的作用，相关管理部门应开展员工培训，纠正培训中出现的员工问题，及时评估培训效果。此外，在此过程中，应加强专业素质培训，确保管理人员水平达标，全面掌握相关专业技能，满足安全管理岗位需求。同时传播交通知识，让人们更好地了解轨道地铁的安全常识，增加相关的知识。

当下，我国轨道地铁电力系统出现的各种问题，严重影响轨道交通的良性发展。目前，社会经济飞速发展，对轨道地铁的建设成熟度有了更高的标准。因此，本文深入研究和实际分析了轨道地铁相关电力的问题及其应对策略，以期为城市轨道交通电力系统的优化与完善工作提供一定参考。