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摘要：随着地铁线路的不断增多，地铁供电系统复杂程度越来越高，出现事故的可能性和故障波及的范围、造成的损失也不断增大。供电系统能否安全可靠运行将直接关系到地铁的安全、稳定运营，为了保证地铁安全可靠地运行，探讨其供电系统安全措施是极其有意义的。
关键词：地铁供电系统；可靠性；安全性方法研究
中图分类号：U231+.8文献标识码：A
地铁供电系统是否可以安全可靠运行直接影响到地铁的安全运行和稳定运营。地铁的供电一旦出现故障，不但会导致城市轨道交通运输的瘫痪，甚至可能危及乘客的生命安全。文章简单介绍了地铁供电系统的结构及影响其可靠性和安全性的相关因素，提出了在一定的经济条件下，提高地铁供电系统的可靠性和安全性的方法措施。
一、地铁供电系统概括
1、高压供电系统分析
一般地，城市电网对城市轨道交通进行供电的方式有三种：集中式供电、分散式供电和混合式供电。
（1）集中供电方式
沿城市轨道交通线路，根据用电量和线路的长短，建设城市轨道交通专用主变电所。主变电所应有两路独立的110KV电源。再由主变电所变压为城市轨道交通内部供电系统所需的电压级（35KV或10KV等）。由主变电所构成的供电方案为集中式供电。
（2）分散供电方式
分散供电方式是指不设主变电所，而直接由城市电网区域变电所的35（33）KV或10KV中压输电线直接向城市轨道交通沿线设置的牵引变电所、降压变电所供电并行车环网。采用这种方式的环境必须是城市电网比较发达，在有关车站附近有符合可靠性要求的供电电源。其中压网络的电压等级应与城市电网相一致。在这种方式下，可设置电源开闭所，并可与车站变电所合建。
（3）混合供电方式
即前两种供电方式的结合，以集中式供电方式为主，个别地段引入城市电网电源作为集中供电的补充，使供电系统更加完善和可靠。武汉轨道交通、北京地铁1号线和环线即为此种供电方式。
2、牵引供电系统及其运行方式
（1）牵引供电系统组成
在城市轨道交通牵引供电系统中，电能从牵引变电所经馈电线、接触网输送给电动列车，再从电动列车经钢轨（称轨道回路）、回流线流回牵引变电所。由馈电线、接触网、轨道回路及回流线组成的供电网络称为牵引网。牵引供电系统即由牵引变电所和牵引网组成，其中牵引变电所和接触网是牵引供电系统的主要组成部分。
（2）牵引供电系统运行方式
①正常运行方式。正线各供电区间，均由相邻牵引变电所双边供电；车辆段内接触网由车辆段牵引变电所供电：停车场内接触网由停车场牵引变电所供电。②任一牵引变电所解列时的运行方式。当任一牵引变电所解列（不含线路端头牵引变电所），由相邻变电所越区“大双边”供电。当正线线路端头的牵引变电所解列，分别由相邻的牵引变电所单边供电。
3、动力照明供电系统
（1）系统构成
城市轨道交通除了直流电动车辆外，其它所有交流低压负荷都由动力照明供电系统供电。动力与照明配电系统由降压变电所、动力配电系统和照明配电系统构成。降压变电所与牵引变电所共用AC35KV供电网络，降压变电所将AC35KV降压成AC0.4KV后向动力与照明配电系统供电。动力与照明配电系统的供电范围为车站、区间、车辆段和控制中心的所有动力照明负荷。根据各种用电负荷对供电可靠性的要求，地铁动力照明负荷一般分为三级。①一级负荷：包括消防用电设备及地铁运行中特别重要的负荷两部分。消防设备有消防泵、水喷淋泵、防灾报警系统（FAS）、区间隧道通风机、排风/排烟机及相应风阀、直升电梯、事故照明等。地铁运行中的重要负荷包括设备监控系统（BAS）、通信、信号、无线传输、售检票、变电所自用电、直流屏电源及废水泵等。②二级负荷：包括站厅、站台层公共区的一般照明、节电照明；各设备用房的照明、出入口照明、集水泵、一般风机等。③三级负荷：主要包括空调冷水机组及其配套设备、自动扶梯、广告照明、电热设备、清洗机械等。三级负荷为单电源供电，由降压变电所单母线馈出，当供电系统为非正常运行方式时，允许将其切除。
（2）降压变电所
每个车站都应设降压变电所承担本站及区间动力照明负荷。若地下车站负荷较大，一般于站台两端设降压变电所，各负责半个车站和相邻半个区间的供电。其中一端可以和牵引变电所合建为混合变电所，若地面车站负荷较小，可设一个降压变电所。降压变电所的两路电源可以来自主变电所，也可来自相邻牵引变电所。单母线分段，根据系统需要，也可以不设分段开关。
（3）动力照明
动力照明系统采用380/220V三相五线制系统（TN-S系统）配电。基本上采用放射式供电，个别负荷可采用树干式供电。一类负荷要求双电源、双电缆，供电末端自动切换，来电自复；二类负荷为双电源、单电缆；三类负荷为单电源、单电缆。
4、电力监控系统
电力监控系统实现在控制中心（OCC）对供电系统进行集中管理和调度、实时控制和数据采集。除利用“四遥”（遥控、遥信、遥测、遥调）功能监控供电系统设备的运行情况，及时掌握和处理供电系统的各种事故、报警事件功能外，利用该系统的后台站还可以对系统进行数据归档和统计报表功能，以更好地管理供电系统。
二、影响地鐵供电系统安全性与可靠性的因素
对于影响地铁供电系统的安全性与可靠性的因素可以表现在以下几个方面：
1、地铁供电系统本身就是由供电设备组成，所以供电系统能否正常的运行与这些设备的老化程度息息相关。一旦设备使用时间过长，那么地铁供电系统的故障发生率就会提高，给地铁的正常运行带来了安全隐患。所以我们需要制作好牵引供电系统设备的故障模式后果分析表，需要包含有问题的处理方法和设备失效的后果，从而对故障进行定性的分析。在得到分析结果后，还需要根据分析结果找出地铁供电系统安全性与可靠性的薄弱环节，最大程度地降低设备故障发生的概率，减少停电的时间。
2、把建立地铁供电系统的安全评估指标体系作为基础，采用安全性与可靠性的分析方法，对地铁供电系统进行全面的分析，评价的方法能够以组织管理、设备设施、人员配备和外界环境等方面安全因素为基础，指导工作人员有效地对设备与人员进行管理。对系统的安全性与可靠性进行了分析，不仅节约了地铁管理与运行费用，还有效地推动了地铁运营服务水平的提高。
3、制定合理的维修计划，降低维修费用。每年企业在地铁供电系统设备的维修上要花费大量的费用，这大大地增加了地铁的运营成本。可是如果维修的频率过低，即使降低了维修费用，但是会提高地铁供电系统的故障发生率，从而对地铁的安全性与可靠性造成了极大的威胁。系统一旦出现故障，那么造成的经济损失是维修费用所无法相比的。维修的次数增加能够降低地铁供电系统的故障发生率，保证了地铁正常的运行，同时也会产生高额的维修费用。所以，必须要通过安全性与可靠性的分析，得出系统的安全运行时间，从而制定出合理的维修计划。这样不仅降低了运营成本，还保障了地铁的正常安全的运营。
三、加强地铁供电系统安全性和可靠性的建议
1、对供电系统设备设施的日常维护
保持地铁供电系统长周期的正常运行，要求对各类设施设备及时维护保养，以减少随机故障的影响。从防灾、抗灾的角度来讲，日常安全维护制度还要确保牵引变电所内设备的完备性，灭火装置的充分性及可用性。
2、完备的供电系统监测
系统、安全装置、消防设施和信息传输系统，地铁供电系统也要严格贯彻“安全第一，预防为主”的方针。对于内和线路情况进行实时监测就是一项重要手段。在牵引变电所内安装摄头，可以监测到任何牵引变电所故障情况。地铁供电系统安全装置一般包括所内报警按钮、智能烟感探头、紧急照明和通风系统。消防设施包括灭火器、自动水喷淋装置和排烟装置等。
总之，对地铁供电系统可靠性和安全性分析法的研究具有重要意义；采用先进的系统架构，减少外部电源影响；用排除外界干扰等方法来提高地铁供电系统的可靠性和安全性。
参考文献
[1]丁雪成，胡海涛，何正友，于敏．计及维修因素的牵引变电站电气主接线可靠性分析[J]．电网技术，2011，（10）：12-14．
[2]杨媛．高速铁路供电系统RAMS评估的研究[D]．北京交通大学，2011：7-8．
[3]侯伟宏，张沛超，胡炎．数字化变电站系统可靠性与可用性研究[J]．电力系统保护与控制，2010，（14）：17-19．
关键词：地铁供电系统；可靠性；安全性方法研究
中图分类号：U231+.8文献标识码：A
地铁供电系统是否可以安全可靠运行直接影响到地铁的安全运行和稳定运营。地铁的供电一旦出现故障，不但会导致城市轨道交通运输的瘫痪，甚至可能危及乘客的生命安全。文章简单介绍了地铁供电系统的结构及影响其可靠性和安全性的相关因素，提出了在一定的经济条件下，提高地铁供电系统的可靠性和安全性的方法措施。
一、地铁供电系统概括
1、高压供电系统分析
一般地，城市电网对城市轨道交通进行供电的方式有三种：集中式供电、分散式供电和混合式供电。
（1）集中供电方式
沿城市轨道交通线路，根据用电量和线路的长短，建设城市轨道交通专用主变电所。主变电所应有两路独立的110KV电源。再由主变电所变压为城市轨道交通内部供电系统所需的电压级（35KV或10KV等）。由主变电所构成的供电方案为集中式供电。
（2）分散供电方式
分散供电方式是指不设主变电所，而直接由城市电网区域变电所的35（33）KV或10KV中压输电线直接向城市轨道交通沿线设置的牵引变电所、降压变电所供电并行车环网。采用这种方式的环境必须是城市电网比较发达，在有关车站附近有符合可靠性要求的供电电源。其中压网络的电压等级应与城市电网相一致。在这种方式下，可设置电源开闭所，并可与车站变电所合建。
（3）混合供电方式
即前两种供电方式的结合，以集中式供电方式为主，个别地段引入城市电网电源作为集中供电的补充，使供电系统更加完善和可靠。武汉轨道交通、北京地铁1号线和环线即为此种供电方式。
2、牵引供电系统及其运行方式
（1）牵引供电系统组成
在城市轨道交通牵引供电系统中，电能从牵引变电所经馈电线、接触网输送给电动列车，再从电动列车经钢轨（称轨道回路）、回流线流回牵引变电所。由馈电线、接触网、轨道回路及回流线组成的供电网络称为牵引网。牵引供电系统即由牵引变电所和牵引网组成，其中牵引变电所和接触网是牵引供电系统的主要组成部分。
（2）牵引供电系统运行方式
①正常运行方式。正线各供电区间，均由相邻牵引变电所双边供电；车辆段内接触网由车辆段牵引变电所供电：停车场内接触网由停车场牵引变电所供电。②任一牵引变电所解列时的运行方式。当任一牵引变电所解列（不含线路端头牵引变电所），由相邻变电所越区“大双边”供电。当正线线路端头的牵引变电所解列，分别由相邻的牵引变电所单边供电。
3、动力照明供电系统
（1）系统构成
城市轨道交通除了直流电动车辆外，其它所有交流低压负荷都由动力照明供电系统供电。动力与照明配电系统由降压变电所、动力配电系统和照明配电系统构成。降压变电所与牵引变电所共用AC35KV供电网络，降压变电所将AC35KV降压成AC0.4KV后向动力与照明配电系统供电。动力与照明配电系统的供电范围为车站、区间、车辆段和控制中心的所有动力照明负荷。根据各种用电负荷对供电可靠性的要求，地铁动力照明负荷一般分为三级。①一级负荷：包括消防用电设备及地铁运行中特别重要的负荷两部分。消防设备有消防泵、水喷淋泵、防灾报警系统（FAS）、区间隧道通风机、排风/排烟机及相应风阀、直升电梯、事故照明等。地铁运行中的重要负荷包括设备监控系统（BAS）、通信、信号、无线传输、售检票、变电所自用电、直流屏电源及废水泵等。②二级负荷：包括站厅、站台层公共区的一般照明、节电照明；各设备用房的照明、出入口照明、集水泵、一般风机等。③三级负荷：主要包括空调冷水机组及其配套设备、自动扶梯、广告照明、电热设备、清洗机械等。三级负荷为单电源供电，由降压变电所单母线馈出，当供电系统为非正常运行方式时，允许将其切除。
（2）降压变电所
每个车站都应设降压变电所承担本站及区间动力照明负荷。若地下车站负荷较大，一般于站台两端设降压变电所，各负责半个车站和相邻半个区间的供电。其中一端可以和牵引变电所合建为混合变电所，若地面车站负荷较小，可设一个降压变电所。降压变电所的两路电源可以来自主变电所，也可来自相邻牵引变电所。单母线分段，根据系统需要，也可以不设分段开关。
（3）动力照明
动力照明系统采用380/220V三相五线制系统（TN-S系统）配电。基本上采用放射式供电，个别负荷可采用树干式供电。一类负荷要求双电源、双电缆，供电末端自动切换，来电自复；二类负荷为双电源、单电缆；三类负荷为单电源、单电缆。
4、电力监控系统
电力监控系统实现在控制中心（OCC）对供电系统进行集中管理和调度、实时控制和数据采集。除利用“四遥”（遥控、遥信、遥测、遥调）功能监控供电系统设备的运行情况，及时掌握和处理供电系统的各种事故、报警事件功能外，利用该系统的后台站还可以对系统进行数据归档和统计报表功能，以更好地管理供电系统。
二、影响地鐵供电系统安全性与可靠性的因素
对于影响地铁供电系统的安全性与可靠性的因素可以表现在以下几个方面：
1、地铁供电系统本身就是由供电设备组成，所以供电系统能否正常的运行与这些设备的老化程度息息相关。一旦设备使用时间过长，那么地铁供电系统的故障发生率就会提高，给地铁的正常运行带来了安全隐患。所以我们需要制作好牵引供电系统设备的故障模式后果分析表，需要包含有问题的处理方法和设备失效的后果，从而对故障进行定性的分析。在得到分析结果后，还需要根据分析结果找出地铁供电系统安全性与可靠性的薄弱环节，最大程度地降低设备故障发生的概率，减少停电的时间。
2、把建立地铁供电系统的安全评估指标体系作为基础，采用安全性与可靠性的分析方法，对地铁供电系统进行全面的分析，评价的方法能够以组织管理、设备设施、人员配备和外界环境等方面安全因素为基础，指导工作人员有效地对设备与人员进行管理。对系统的安全性与可靠性进行了分析，不仅节约了地铁管理与运行费用，还有效地推动了地铁运营服务水平的提高。
3、制定合理的维修计划，降低维修费用。每年企业在地铁供电系统设备的维修上要花费大量的费用，这大大地增加了地铁的运营成本。可是如果维修的频率过低，即使降低了维修费用，但是会提高地铁供电系统的故障发生率，从而对地铁的安全性与可靠性造成了极大的威胁。系统一旦出现故障，那么造成的经济损失是维修费用所无法相比的。维修的次数增加能够降低地铁供电系统的故障发生率，保证了地铁正常的运行，同时也会产生高额的维修费用。所以，必须要通过安全性与可靠性的分析，得出系统的安全运行时间，从而制定出合理的维修计划。这样不仅降低了运营成本，还保障了地铁的正常安全的运营。
三、加强地铁供电系统安全性和可靠性的建议
1、对供电系统设备设施的日常维护
保持地铁供电系统长周期的正常运行，要求对各类设施设备及时维护保养，以减少随机故障的影响。从防灾、抗灾的角度来讲，日常安全维护制度还要确保牵引变电所内设备的完备性，灭火装置的充分性及可用性。
2、完备的供电系统监测
系统、安全装置、消防设施和信息传输系统，地铁供电系统也要严格贯彻“安全第一，预防为主”的方针。对于内和线路情况进行实时监测就是一项重要手段。在牵引变电所内安装摄头，可以监测到任何牵引变电所故障情况。地铁供电系统安全装置一般包括所内报警按钮、智能烟感探头、紧急照明和通风系统。消防设施包括灭火器、自动水喷淋装置和排烟装置等。
总之，对地铁供电系统可靠性和安全性分析法的研究具有重要意义；采用先进的系统架构，减少外部电源影响；用排除外界干扰等方法来提高地铁供电系统的可靠性和安全性。
参考文献
[1]丁雪成，胡海涛，何正友，于敏．计及维修因素的牵引变电站电气主接线可靠性分析[J]．电网技术，2011，（10）：12-14．
[2]杨媛．高速铁路供电系统RAMS评估的研究[D]．北京交通大学，2011：7-8．
[3]侯伟宏，张沛超，胡炎．数字化变电站系统可靠性与可用性研究[J]．电力系统保护与控制，2010，（14）：17-19．