地铁供电系统的可靠性和安全性分析方法研究

颉婧

摘要：地铁作为新型公共交通形态，可在很大程度上缓解区域交通压力，提升公众出行便捷度。根据国家交通部公布的数据，2022年，全国共有55个城市完成了地铁项目规划建设，运营里程8012.85km，完成客运量194亿人次。为持续提升地铁的服务能力，技术团队要围绕供电系统等核心模块，通过完善继电保护机制、健全电力系统管理体系以及技术要素的介入，持续保证供电系统的可靠性和安全性，有效防范设备故障。

关键词：地铁供电系统；可靠性；安全性

引言

着眼于地铁供电系统保护使用场景与功能定位，技术人员要准确把握功能特性，持续提升保护能力，消除电力故障隐患，保证电力资源供应的可靠性与安全性。

1地铁供电系统的主要构成

从总体角度出发，廓清地铁供电系统的主要构成，掌握供电系统的基本特点与运行特性，引导技术人员转换思路、消除错误认知、细化供电系统日常管理要点，可增强其地铁供电系统故障的处置能力。

地铁供电系统组成相对复杂，涵盖了外部电源、主变电所、牵引供电系统、动力照明供电系统、杂散电流腐蚀防护系统、电力监控系统等，通过系统功能的精准定位，可以满足不同场景下地铁运行过程中对电力资源的使用需求。具体来看，地铁外部电源往往将地方主干电网作为电力来源，以保证电力的持续、稳定供给。考虑到地铁供电系统运行的平稳度，实现外部电源电压的有效控制，现阶段，主变电压将220kV或110kV电压降压为35kV电压，通过环网输电结构，将变压后的电流牵引到变电所、降压变电所中。地铁列车在运动牵引的过程中，考虑到安全性、经济性、实用性等方面，将向变电所输送的35kV电压通过牵引供电系统转化为1500V或750V直流电压，用于车站不同的电力使用场景。供电系统建设具有一定的特殊性，存在较大的安全风险，例如：地铁供电系统开发建设过程中，部分区域绝缘层发生破损，使电流进入车站钢结构或道床上，会对车站主体结构和道床结构产生明显的腐蚀作用，诱发各类风险，缩短车站主体结构、道床服务年限，推高维护、使用风险。为避免上述情况，要采取必要举措，对地铁供电系统进行防腐处理，从而延长地铁供电系统的使用寿命，减少不必要的费用支出，管控地铁供电系统的开发建设和运营维护的总体成本。

2地铁供电系统的可靠性和安全性分析方法的路径

2.1无人化运维系统架构

技术人员在为地铁提供稳定的动力传输系统的可靠性和安全性提升环节，调整了工作思路，对供电系统管理方法进行了调整，优化了技术措施，形成了一整套的供电体系。供电智能运维系统中的设备建模工具具有一致性，从而有效提升设备管理的标准化程度，这对于线路扩容有巨大作用。借助于在线监测系统、自动巡检设备对变电所进行自动巡检，将供电设备的实时运行数据全面收集起来，对于三维模型及巡检进度都能实现同步管理。通过无人化运维系统，融合供电设备的静态数据、动态数据及生产管理数据，最终有效监控设备运行情况。

2.2完善施工技术管理

在地铁供电系统的建设过程中，施工队伍要坚持以技术为先导，围绕施工内容和施工要求制定相应的施工技术方案，确保顺利完成变电所建设、系统电缆建设、牵引网建设、杂散电流建设、电源一体化建设、区间疏散平台建设等任务。以电源一体化为例，施工队伍要遵循施工流程，通过对施工技术的有效掌握，顺利完成地铁供电系统的开发建设任务，进行电缆支架、金属线槽安装、接地母线安装、低压柜、UPS机柜、蓄电池柜基础制作安装、不间断供电等系统调试，避免电源一体化工作出现纰漏，影响后续工程建设。

2.3地铁一般供电保护方案

在地铁一般供电保护体系构建环节，技术人员应充分借鉴过往经验，整合技术要素，采取零序电流保护、相间电流保护、纵联差动保护、距离保护、过电流保护等技术方案，稳步提升地铁供电系统的保护效能。具体来看，对于地铁供电系统的中性接地系统，可以使用零序电流保护方案，将其作为备用技术，应对零序电流异常状态，并在供电系统内设置重心接地点，持续改善接地效果，有效排除接地故障。相间电流保护可应对相同电路出现的故障，完成瞬时动作，进行供电系统线路保护。结合以往经验，地铁供电系统往往不需要全段电路保护，可以将保护范围维持在整个线路的20%左右。相间电流保护与限时电流保护进行联动，在不增加实践难度的基础上，扩大电流速断保护范围，缩短保护时间，提升保护动作的灵敏度。纵联差动保护通过判定保护装置两端为止的电气量差异，确定相关区域是否存在故障。在实际操作中，技术团队可使用连接设备将保护设备两端连接起来，组建起完备的监测技术体系，借助电气量比较，判定线故障在线路范围内或范围外，并依据判定结果选择线路保护方案

2.4供电监测装置的应用

地铁供电系统运行工况复杂，为及时掌握其实际运行状态，研发测、报警装置，用于全方位监测供电线路的状态，记录各项运行信息，及时识别安全隐患，以便尽快发现问题、有效处理问题，使供电系统安全可靠地运行。供电检测装置的特点如下：①传感器监测精度高、稳定性较好，及时测量对地电场的变化量，为日常管控提供重要的数据。②以AT90S8515单片机为核心，构成用于本体监测的逻辑处理单元，该单片机支持在系统编程ISP，微处理器包含Flash、RAM、AD转换器等微机所需资源，借助IOD实现与外部系统的有效连接。配套TLP627-2光电隔离元件，用于外接传感器开关量信号向微处理器的传递。③围绕供电线路做全方位的监测，掌握其实际运行状态，监测信息可作为技术人员的参考，以便对供电系统的运行状态做灵活的调控，保证供电安全性。

2.5地铁继电保护维修方案

地铁供电系统继电保护装置在使用过程中，受环境因素、人为因素的影响，发生开关故障、电流互感器异常等情况的机率较高，如果得不到妥善处理，势必会影响继电保护装置运行的可靠性、高效性与灵敏性。为科学处置继电保护装置故障，技术团队要总结经验，运用替换法和短接法，确保继电保护装置始终处于良性运转状态。具体来看，技术人员使用替换法，将继电保护装置中出现故障的部分进行替换，通过更换质量合格的装置，科学缩小继电保护装置的故障发生范围，实现故障的有效应对。从实际使用效果来看，替换法操作原理简单、技术难度不高，可较好地满足地铁供电系统继电保护装置的管理要求。短接法作为常见的地铁供电系统继电保护装置故障处理方案，其主要原理在于，对电路回路中的接线端进行短接处理，以快速判定故障发生范围。从实际的使用效果来看，短接法可以完成对继电器切换故障、继电器开关转换部位故障、电流回路开关故障的科学筛选及高效处置，大幅提升机电保护装置故障排查能力。

结束语

供电系统对地铁高效运行产生了深远影响，满足了地铁运行要求。从多个角度出发，立足于地铁供电系统的主要类型，着眼于供电系统可靠性和安全性，增强供电系统的运行效能。在掌握供电系统的基本组成和功能定位的基础上，吸收、借鉴以往经验，持续完善供电系统继电保护技术模块，健全供电系统管理体系，以为地铁安全平稳运行提供能源支撑。

参考文献

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