浅析地铁供电系统负极电流分布测试问题论文_李宁

摘要：随着社会经济的不断发展，为了满足人民生产生活的需要，解决城市内部交通拥堵的现状，地铁交通正在我国蓬勃发展。供电系统是城市轨道交通中较为关键的系统之一，本文分析了地铁供电系统负极电流分布测试问题。

关键词：地铁供电系统；负极电流；分布测试

地铁运营是一项复杂的工程，整个环节都需要谨慎对待。尤其是电力供应这一环节，它不仅仅关系到整个列车的运营正常与否，还维系着所有乘客的人身安全。一旦出现问题，后果是不堪设想的。而地铁供电系统负极电流分布测试的研究主要对地铁牵引供电系统的接触网、回流轨、均流电缆、强电电缆接地扁钢、弱电电缆接地扁钢、接触网架空地线、隧道内消防水管、排流网等部位采用间接测量方式及通讯方式进行测量，通过现场总线及监测计算机进行集中统计分析及管理相关测试结果。

一、地铁供电系统概况

1.地铁供电系统。供电系统是地铁工作中的重要组成部分之一，其在工作中一般都可以将其分为以下几部分：首先是有外部电源；主变电所等设备构成的，其次是利用各种系统原理和工作方案构成的一种综合性管理模式，其也是整个供电系统中的关键部分，最后是监控系统，监控系统在目前的地铁工作中发挥着至关重要的作用与优势，也是整个工程施工的核心问题。地铁供电系统作为地铁工作的动力之源，是负责列车行驶和动力照明的关键所在。对于一个系统的运行情况而言，其在工作的过程中是利用电源系统来综合的进行控制和管理，针对其在工作中存在的各种问题都进行全面系统的分析。

2.地铁供电系统的内容。地铁供电系统主要是为地铁车辆的运行提供电能和动力的一个系统，其主要包括以下几个方面的内容：首先是外部电源，地铁供电系统的外部电源其实就是地铁供电系统主变电所为整个地铁系统所提供的一个外部城市的电网电源，依据电源供电方式的不同可以将其分为分散式供电、集中式供电以及混合式供电三种模式。我国地铁目前所采用的主要外部电源方式多为集中式供电模式。其次是主变电所，该构件主要是对地铁供电系统中的电压可以进行有效的处理，通常情况下其所设定的进线电压都是110KV，当然也会根据每个城市地铁结构的不同会有一定的变动。主变电所所接收的电压通常都是比较高的电压，而想要让其充分运用到地铁的运行过程中，就需要利用变电所对其进行一定的改变，然后再利用环网系统将其输送到其他的一些变电所。再次是牵引供电系统，地铁在运行过程中的电压通常情况下都是1500V的直流电压，可以主变电所所改变传输的电压基本都是35kV或者是10kV的，这种情况下就需要利用牵引变电所对其进行一定的改变，从而更好地确保了整个地铁系统的安全稳定运行。

二、地铁供电系统负极电流分布测试

1.系统构成。负极电流分布测试系统构成如图1所示。地铁供电系统负极电流分布测试对于均流电缆、强电电缆接地扁钢、弱电电缆接地扁钢、接触网架空地线、排流网、隧道内消防水管等部位电流分布的测试，以地铁其中一段线路为例，每间隔一定距离设置一组测试端子，通过智能传感器A/D转换后通过光纤型现场总线将测试电位传送至采集服务器（FWQ），由监测计算机统计分析及管

理相关测试结果。地铁供电系统负极电流分布测试对于接触网和回流轨电流通过采集服务器与电SCADA系统（或变电所综合自动化系统）系统进行通信，采集接触网和回流轨分布电流，由采集服务器将相关数据上传至监测计算机，再由监测计算机统计分析及管理相关测试结果。

图1负极电流分布测试系统构成示意图

2.测试原理。（1）均流电缆分布电流测试。地铁沿线在上下行钢轨每间隔一定距离都设有均流电缆相连，在每条均流电缆连接处分别设置一组测试端子如A1、B1，均流电缆A1-B1段电阻通过均流电缆的阻抗特性及长度计算得出Rab1。由智能传感器采集得到A1、B1两个测试点的电压差Vab1，通过该均流电缆的分布电流Iab1=Kab1×Vab1/Rab1（Kab1为A1-B1间的电流计算乘积因子），智能传感器的采集分辨率应≤±0.1mV。A2-B2、A3-B3、A4-B4间的电流可同理得出。均流电缆分布电流测试方案如图2所示。

2.电缆接地扁钢分布电流测试。在电缆接地扁钢沿线设置如图A1-B1、A2-B2、A3-B3、A4-B4四组测试端子，由智能传感器采集得到四段测试点的电压差Vab1、Vab2、Vab3、Vab4，A1至B1段的电阻（Rab1）通过扁钢阻抗特性及长度等参数计算。由智能传感器采集得到A1-B1两个测试点的电压差Vab1，A1-B1间的扁钢分布电流Iab1=Kab1×Vab1/Rab1（Kab1为A1-B1间的电流计算乘积因子），智能传感器的采集分辨率应≤±0.1mV。A2-B2、A3-B3、A4-B4间的电流可同理得出。

（3）接触网架空地线分布电流测试。接触网架空地线的分布电流测试原理与电缆接地扁钢的分布电流测试原理相似，其中电流计算乘积因子的取值由接触网架空地线的阻抗特性、布设方式、路径以及长度决定。接触网架空地线分布电流测试方案如图3所示。

图 3接触网架空地线分布电流测试方案

（4）排流网分布电流测试。排流网的分布电流测试原理也与电缆接地扁钢的分布电流测试原理相似，其中电流计算乘积因子的取值由排流网的阻抗特性、布设方式、路径以及长度决定。（5）消防水管分布电流测试。消防水管的分布电流测试原理也与电缆接地扁钢的分布电流测试原理相似，其中电流计算乘积因子的取值由消防水管的阻抗特性、布设方式、路径以及长度决定。（6）接触网及回流轨电流测试。地铁牵引供电系统负极电流分布测试对于接触网和回流轨电流通过采集服务器与电力SCADA系统（或变电所综合自动化系统）系统进行通信，采集接触网和回流轨分布电流，由采集服务器将相关数据上传至监测计算机，再由监测计算机统计分析及管理相关测试结果。

综上所述，要想保证地铁的所有供电设备的稳定使用，方便人们的出行，就必须合理设计地铁的低压供电系统，并努力维护其安全性，综合考虑各个环节，地铁供电系统负极电流分布测试的研究主要包括对均流电缆、强电电缆接地扁钢、弱电电缆接地扁钢、接触网架空地线及隧道内消防水管等部位电流分布的测试及研究，对牵引供电系统分析及杂散电流的监控方法有着积极的意义。

参考文献：

[1]张建.地铁供电系统外部电源供电方式的分析与比较[J].城市轨道交通研究，2018（06）.

[2]李丽.地铁牵引系统框架保护原理及现场应急处置[J].电力电气化，2018，（09）.

[3]吴涛.直流牵引供电系统框架保护的运行分析及探讨[J].地铁科技，2018，（02）.

论文作者:李宁

论文发表刊物:《基层建设》2019年第29期

论文发表时间:2020/2/25

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