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摘要：随着城市建设的不断深入，城市轨道交通系统所要承载的运营负荷也越来越大，因此轨道交通系统自身的供电能力应当不断加强，为交通运行提供保障。本文将结合城市轨道交通供电概念，讨论常见供电方式、供电方式选择、杂散电流防护、系统无功补偿等具体应用方式，为城市轨道交通系统建设提供参考。
关键词：城市轨道；交通供电；供电系统
引言
与高铁不同，城市轨道交通系统所采用的供电方式为直流供电，需要依赖变电设备来实现高压电与低压电之间的转换。通常来说，轨道交通系统需要经过城市电网来获取电力，然后经过变电降压处理，由原有的220KV等级降到35KV，从而匹配直流牵引供电系统。一般城市轨道交通系统都建设在市内或城郊。
一、城市轨道交通供电系统概述
轨道交通列车需要依靠牵引供电系统来确保运行动力，牵引供电系统能够为列车和各类运营设备提供必须的电能支持，所以电力系统的稳定性对整体城市轨道交通系统的运营状态有至关重要的影响。供电牵引系统的作用有电力分配、降压整流、直流电传输、系统监控等。组成系统有牵引变电站、架空电网线、轨道、车辆等。首先由变电所传出，然后通过馈电线、接触网最终到达车组，经过行车轨道，最终返回到牵引变电所。与传统的交流供电模式相比较来说，直流供电优势更加明显，例如：调速范围更大、使用更加方便、控制起来更加简单、牵引结构清楚、供电质量更高、投资成本更加节省。但是城市轨道交通系统运行过程中仍存在一些问题有待解决，例如：存在较大的杂散电流腐蚀线路附近建筑、牵引供电系统在谐波、无功功率等方面对电网的影响等。为保证轨道交通具有良好的社会总体效益，有必要采取相对应的改善措施[1]。
二、城市轨道交通供电系统的应用
（一）常见供电方式
目前城市轨道交通系统的常见供电方式有三种，分别是：集中供电方式；分散供电方式；混合供电方式；首先是集中供电方式，该供电方式是在城市轨道的运行沿线周边建立多个变电所，然后统一给所有沿线的牵引变压器与降压变电所进行供电，牵引变电所用来供电，降压变电提供动力照明服务，集中供电方式从主变电所的一次测电源从上一级高压区域变电所110kV引入独立电源，独立的供电体系只供电给沿线的牵引变电所和降压变电所，不提供居民生活用电，基本不会受到其他负荷影响，稳定性较强，维护管理更容易。但是这种方式需要花费较高的经济成本来进行维护，同时还要配合使用变压器来保证供电稳定性，整体成本造价比较高昂，我国广州、上海等经济发展，且经济实力较强的城市有所应用。其次是分散供电方式，相比较于集中供电方式来说，分散供电能从城市电网引入，不能额外建立单独的变电所，除了要给周边居民提供生活用电外，还要给城市轨道提供降压变电，可影响供电质量的外界因素比较多，稳定性和可靠性都比较差，但这种供电方式的使用成本相对较低，例如：长春轻轨就采用了这种供电方式。
最后是混合供电模式，该供电模式结合了以上两种供电方式的优势，以集中式供电为主，分散式供电为辅，使用这种方式后，末端电压的损耗率得到降低，且系统维护成本较低，供电质量也相对比较稳定。使用范围比较广泛，例如：北京、武汉等地都采用了这种供电模式。
（二）供电方式选择
在具体选择供电方式时，技术人员要结合当地电网情况进行判断，例如：确认当地城市电网可以承受比较大的电力负荷时，可以考虑使用分散供电方式进行使用，然后扩充变电所容量，如果地区电网供应电力能力有限，网络结构不够完善，但是经济能力在可承担范围内，可以使用集中供电方式。当然，最好还是使用混合供电技术，加快城轨部门与电力部门的合作进度，实现资源的最大化利用率。需要注意的是，在使用交通供电系统时，需要提高供电的安全性与灵活性，确保城市交通运输质量，避免发生因电压不足而跳闸停运等问题，以免引发经济损失或其他交通事故。
（三）杂散电流防护
因为城市轨道交通多采用走行轨牵引回流系统，由于走行轨和道床之间不可能完全绝缘，造成部分回流进入道床和隧道结构，形成杂散电流。杂散电流对城市建筑和轨道交通具有很强的腐蚀作用。为有效地限制杂散电流，降低或消除其不利影响，保证轨道交通具有良好的社会总体效益，有必要设置杂散电流的防护系统。杂散电流的防护措施主要有建立畅通的回流通路和加大钢轨对地泄漏电阻两种方式。前者的牵引回流系统是由钢轨、负回流电缆、上下行均流电缆组成，通过减小钢轨纵向电阻来减小压降从而降低钢轨电位和杂散电流；后者通过使用绝缘扣件、绝缘垫和绝缘缓冲垫板来增加走行轨和道床之间的绝缘过渡电阻来截止杂散电流。
（四）系统无功补偿
在实际的城轨交通供电系统运行过程中，可以发现无功功率的供电网络在使用时，很容易对供电电压造成影响，导致供电电压的损耗，而且还会造成不必要的功率损耗，所以为了避免此类问题的发生，技术人员需要不断提升供电线路的传输水平，将电压损失与功率损耗降到最低，另外还要利用用电负荷的实际需求遵循就地平衡的工作要求，给无功功率进行统一或者集散等方式补偿，把功率控制在合理范畴内。城市轨道交通系统内的负荷波动性比较大，在不同时间段时，电压负荷会有很大差异性，根据地铁运行实际数据显示，列车在交通早高峰及晚高峰时有功负荷相对较高，而在凌晨时段或列车停运时功率负荷相对较低，而且地铁列车在运行时，还存在很多不确定因素，因此无功功率补偿工作也始终保持在动态变化过程中，设计人员应当遵循列车运行规律，对列车的稳定性进行协调[2]。
结论
综上所述，城市轨道交通系统具体应该采取哪种供电模式需要结合城市实际规划，从当前城市发展方向及发展前景来看，混合供电具有较大市场应用潜力，配合接触网和第三轨受流技术能够给城轨交通系统提供良好支持，未来城轨交通技术将不断发展，配合监视控制系统使用可对现场运行情况进行实时观察与调节。
参考文献
[1]王宏宇.城市轨道交通交流牵引供电系统及其关键技术[J].山东工业技术,2017(01):97.
[2]程泽华,张凌云,黄明暘,等.城市轨道交通供电系统功能核验测试方案研究[J].现代城市轨道交通,2020(03):38-41.