摘要：城市轨道交通运行过程中降压变电站是供电系统比较常见的一种类型，为了进一步提高城市轨道交通运行水平，对降压变电所供电能力进行研究并探讨具体的提升对策具有重要意义，希望通过下文的论述能够为相关人员提供一些帮助。
关键词：城市轨道；轨道交通；降压变电所；供电能力
引言
城市轨道交通供电系统的组成结构相对复杂，供电方式也比较多样化，供电系统设备的应用更是要把握一些关键点，这些都给供电系统的维护管理工作增加了难度，需要相关工作人员能够对以上问题予以明确，才能有的放矢，确保城市轨道交通供电系统充分发挥效用，进而推动城市轨道交通的蓬勃健康发展。
1降压变电所的下级负荷特性分析
城市轨道交通各个车站通常设置1个降压变电所和一个跟随所，若有物业层，则会设置物业层专用的跟随所。城市轨道交通降压变电所的下级负荷按其对供电可靠性的要求一般分为一级负荷、二级负荷、三级负荷。其中：信号、通信、综合监控等弱电系统设备，以及照明、自动扶梯、站台门等车站机电设施设备正常运行时的负载电流不足以引起400V总进线开关保护动作；只有通风空调系统的部分防排烟风机的功率会大于75kW，且一旦发生火灾这些风机会通过旁路直接启动，启动电流往往是额定电流的4～7倍。若多台防排烟风机的启动电流波形叠加，可能会超过400V总进线开关保护的整定值。
2降压变电所设计
第一，降压变电所选址。根据车站类型、规模及负荷情况，降压变电所的位置应尽量靠近负荷中心且便于设备运输，因此车站的变电所应尽量设在站台层。根据车站规模考虑设置一座或两座降压变电所，当设置两座降压变电所时，其中一座为降压变电所，另一座为跟随式变电所。车辆段及综合基地，根据实际需要设置降压变电所。在有牵引变电所的车站和场段，应将降压变电所与牵引变电所合建为牵引降压混合变电所。第二，配电变压器容量选择。随着科学技术及生产水平的不断发展，动力配电用的干式变压器空载损耗已经很小，变压器的最佳效率范围已增大，以某厂生产的环氧树脂绝缘1250kVA变压器为例，空载损耗为2.16kW，负载损耗为10.01kW，如功率因数按0.9考虑，根据此参数计算，负荷率在40%～100%间时，效率均在89%以上。在动力变压器的容量选择时，在考虑最佳负荷率的同时，建议以变压器容量满足各种运行方式下的用电量要求为原则，即变压器容量满足以下条件：在正常运行状态下向本供电范围内的全部用电负荷供电；单台变压器解列时，另一台变压器满足本供电范围内全部同时工作的一、二级负荷的用电要求。用单台变压器运行时的负荷计算值确定变压器的容量，以两台变压器同时运行时的负荷计算值进行校核。第三，使用全寿命周期成本法选择变压器。目前，大多数国内变压器用户在选择变压器时，只注重初期投资，而对变压器使用寿命期内空载损耗、负载损耗不在乎，即对设备全寿命周期成本关心不够。这造成了变压器使用过程中损耗较大，进而带来运营成本的增加。选择损耗小、初始价格高的变压器虽然一次投资高，但从全寿命周期角度，总的投资较低，因此宜采用低损耗变压器以降低损耗。非晶合金变压器由于其空载损耗特别低，具有很好的节能效果，但由于其成本较高，可以选择适当场合进行应用。在变压器选择时，推荐采用SC(B)13系列以上低损耗节能变压器。
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3城市轨道交通降压变电所供电能力的提升措施
3.1城市轨道交通直流牵引供电系统漏电保护技术
在城市轨道交通直流牵引供电系统当中，另一项关键技术就是漏电保护技术，而漏电保护技术的应用主要包括以下三方面内容：第一，在城市轨道车站中需要设置相应的接地轨，而桥体和接地轨连接之后就可以达到直流供电系统接地良好的目的，轨道列车驶进车站，就可以进行良好的接地，然后在运行过程中释放大量电荷，最大程度上保证乘客生命安全和设备安全；第二，在城市轨道交通的整个运行过程中架设接地轨，这样就可以借助供电系统漏电保护技术使整个轨道交通处于接地状态，从而保证轨道交通在运行过程中不容易有静电电荷出现，能够最大程度上保证轨道列车的安全可靠性；第三，负极轨连接轨道车体，之后将负极轨设立在牵引变电所进行接地的位置。通过漏电保护技术可以避免列车在运行过程中积累静电电荷，节约接地轨建设经费。
3.2无功补偿及滤波治理
地铁车站降压变电所低压侧设备功率因数一般可达0.8以上，有的甚至可达到0.95以上。根据国内地铁运营经验，降压变电所低压侧一般无需投入无功补偿装置，否则在用电低谷时（晚上停运），大量电缆容性负载造成主变电所110kV侧的无功过补偿，出现向电网反送无功电力的情况。在城市轨道交通中设置动态无功补偿及滤波装置，动态调整系统无功功率，并统一治理系统总谐波，该方案不仅满足了供电部门对功率因数及谐波含量的要求，提高了系统电能质量，还能减小系统损耗，并在节能和环保方面发挥作用。
3.3降压变电所的继电保护设置
城市轨道交通降压变电所的400V总进线开关一般设有短路瞬动保护、短路短延时保护、过负荷长延时保护、接地保护，这些保护的整定原则如下：第一，短路瞬动保护：（1）整定值接近本段线路末段的最大短路电流，以保证流过本段线路的电流不超过电缆能承受的极限；（2）应考虑与上、下级开关的短路瞬动保护之间的选择性配合。第二，短路短延时保护：（1）整定值大于或等于降压变电所400V馈线回路中断路器最大短路瞬动保护整定值的1.2～1.3倍，并考虑一定的时限；（2）应考虑与上、下级开关的短路短延时保护之间的选择性配合；（3）短路短延时保护作为短路瞬动保护拒动时的后备保护，保护范围一般覆盖被保护线路全长。第三，过负荷长延时保护：（1）整定值接近降压变压器低压侧的额定电流，并考虑一定的时限；（2）整定值还应躲过最大负荷的启动尖峰电流及其余负荷的工作电流；（3）应考虑与上、下级开关的过负荷长延时保护之间的选择性配合；（4）过负荷长延时保护作为本段线路主保护拒动时的近后备保护以及下级保护拒动或断路器拒动时的远后备保护。第四，接地保护：（1）整定值应能保证本段线路发生任何非金属性接地短路时都能准确动作，保证灵敏度；（2）整定值应躲过正常工况下最大三相不平衡电流以及在发生相间短路故障时产生的最大不平衡电流。上述保护中，短路瞬动保护、短路短延时保护、接地保护一般在短路故障时动作，消防联动试验过程中一般无短路故障，故可以排除。
3.4牵引网工程
主要包括电缆支架及接地扁钢的安装，停车场电缆井的制作以及过轨管线的预埋，均回流箱和手动隔离开关柜的安装，均回流铜排及钢轨回流接续线焊接，上网电缆和均回流电缆的敷设、终端头的制作安装。均回流箱安装的位置要便于日后检修维护，不得侵限，箱门要牢固，避免日后影响行车；手动柜安装的位置不得侵限，柜体要固定牢固、垂直。均回流铜排及钢轨回流接续线焊接，不得对钢轨有任何影响，焊接后，委托有探伤资质和经验的单位对钢轨进行探伤，并出具书面报告。需指出，焊接的缆线及铜排不得影响钢轨日后检修维护，如不得遮挡扣件、焊接位置距离轨缝要>60cm等。在焊接动火作业前，要对现场杂物进行清理，开具动火证，配备灭火器，防止火灾事故发生。
结语
城市轨道交通降压变电所的供电能力是否满足标准要求对今后运营至关重要，建议在消防联动试验时，考虑增加一台降压变压器退出运行的工况，以充分验证降压变电所的供电能力。
参考文献
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论文作者:潘宏锋
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/29
标签：变电所论文; 变压器论文; 轨道交通论文; 负荷论文; 供电系统论文; 城市论文; 电流论文; 《基层建设》2019年第6期论文;