在“9102”年的今天，我们已经很难想象没有电的生活。
家里停电10分钟，空调、手机、电脑等一切电子产品成为了摆设，我们就浑身难受。
△ 突发停电，百无聊赖的现代人
那你能想象，地铁没有了供电会怎么样？
在城市轨道交通的运营中，供电一旦中断，不仅会造成城市轨道交通运输的瘫痪，严重时还会危及乘客生命安全。
因此，高度安全、可靠而又经济合理的电力供给是城市轨道交通正常运营的重要保证和前提。地铁供电系统可以说是地铁庞大而复杂的设备系统能够安全运转的“心脏”。那么，城市轨道交通供电系统由哪些成员组成呢？
周末的晚上，当我在公众号上敲完这段话的时候，家里很应景的停电了。
百无聊赖的现代智人在黑暗中坐了很久，眼皮儿渐渐开始打起架来。
一、起源:城市电网
我不确定自己是什么状态。一个散发着幽光的...球？
“这是哪儿?”
“梦境世界，我是指路梦神。听说你想了解地铁供电系统？你现在化身为一粒正电荷，我将带你走走供电系统的内部电路。”梦神指着四周说：
“你现在在城市电网内部。地铁用电量巨大，需要有相对独立的外部电源，一般引自国家电网所属的当地城市电网。列车的牵引电、车站的照明电、空调的通风电、设备的运行电等都来自于地铁供电系统。”
△用电量巨大的地铁线，需要相对独立的外部电源
“城市电网直接给这些设备供电吗?”
“当然不是!”梦神露出一副‘你怎么可以这么蠢啊’的表情说:“城市电网供应的是高压电，不能直接供地铁设备使用。根据外部电源引入方式的不同，地铁供电系统的外部电源方案有集中式供电、分散式供电和混合式供电三种。”
Tips:
集中式供电：城市电网向地铁主变电所供电，再由主变电所向下分配用电。城市电网供电电压为高压（110kV或220kV）；
分散式供电:根据地铁供电系统的需要，在地铁沿线，直接从城市电网引入多路电源，由区域变电所直接对地铁牵引变电所和降压变电所供电；
混合式供电：指综合以上两种供电方式，对地铁系统进行合适的供电选择；
从运营管理方面来讲：集中供电方式自成体系，便于运营管理。分散供电方式的电力接口多，操作相对复杂，因此管理比较麻烦，混合式供电与前两种供电形式相比执行难度较大；
二、总部:主变电所
“走吧，我带你去看看集中式供电的情况。”梦神说。
通过城市电网与地铁供电系统的接口，我们来到供电系统电能的总部：“这里是主变电所。当然，你身在庐山，不识全境。我且让你见识下主变电所的样子吧。”
△主变电所
“我问你，地铁线上共有几种用电的类型?”梦神问道。
“这...”
“两种。列车用电和非列车用电，也就是动力照明系统用电。不同的用电类型，需要有不同的变电所来供电，于是就有了:对应地铁列车用电的牵引变电所；对应动力照明用电的降压变电所。”
Tips:
主变电所将来自城市电网的高压电(110kV或220kV)降压为中压电(35kV或10kV)，再分别向地铁牵引变电所和降压变电所供电；
主变电所是地铁线路的总变电所，承担着整条地铁线路的电力负荷用电；
为保证供电的可靠性，地铁线路通常设置两座或两座以上的主变电所；
主变电所内部设置两台相同的主变压器，由城市电网区域变电站引入两路独立的专用线供电，两回路同时运行，互为备用，以保证供电的可靠性和供电质量；
进线电源容量满足远期供电区正常运行及故障运行情况下的供电要求；
三、血脉：中压供电网络
“我带你往下一级走走吧。”梦神说。
跨出了主变电所的大门，眼前出现了两条电路。我站在岔路口，选择困难症发作。
“这两条电路，一条通向牵引变电所，一条通向降压变电所。放心吧，我会带你都走一遍。”梦神说。
“那我们先去牵引变电所吧。对了，这些电路有名字吗?”
“哦，它们是供电系统的血脉：中压供电网络。”
△中压供电网络
Tips :
地铁中压供电网络将地铁的主变电所、牵引变电所、降压变电所等联系起来，起传输和分配电能的作用；
各车站之间可以通过中压供电网络相互支援供电，保证了供电的可靠性；
国内地铁和城市轨道交通的中压供电网络一般有35kV、10kV两个电压等级，上海、广州部分地铁线路由于历史原因，存在33kV的电压等级；
四、行止从吾：牵引网系统
我们从主变电所出来，顺着中压供电网络来到一处牵引变电所内部。
“这里就是牵引变电所了。当然，你身在庐山，不识全境。我且让你见识下牵引变电所的样子吧。”
“...”
△牵引变电所
“牵引变电所是固定的，列车是移动的，那么，牵引变电所怎么给列车供电呢?”我问。
“主流有两种形式。第一种是第三轨供电。牵引变电所将电供应到随铁轨布设的第三轨上，列车通过设备与带电第三轨接触，就受电了。”
△列车走行轨与供电第三轨
Tips:
牵引变电所将来自主变电所的电流再降压整流为直流750V或1500V，供列车使用；
第三轨供电的方式为集电靴摩擦供电第三轨供电，按接触面的不同，可分为上磨式、下磨式和侧磨式；
△集电靴与供电第三轨
“第二种是接触网供电，牵引变电所将电供应到随铁轨布设的接触网上，列车通过设备与接触网接触，就受电了。接触网有两种类型，一类是柔性接触网，主要用在地铁的地面段。
△地铁地面段的柔性接触网
另一类是刚性接触网，主要用在地铁隧道段。
△隧道段的刚性接触网，位于隧道顶
接触网供电的受电方式是:列车通过车顶的受电弓与接触网接触受电。”
“受电弓...又是个啥?”我好奇道：
“你可能见过，它就是车顶的那根小辫子。”
△位于列车顶部的受电弓
Tips:
受电弓升弓时与接触网接触受电，降弓时与接触网脱离断电；
受电弓的基本工作原理源自机械设计上经典的四连杆机构；
“第三轨供电和接触网供电的原理大同小异。我们以接触网-受电弓体系为例，受电弓得到直流1500伏电后，通过车内的牵引变压器，变成供给牵引变流器、牵引电机、电器工作所合适的电压。”
△列车内部电路
“只有形成回路，整个电力系统才工作。从牵引变电所出来的电，经过接触网、受电弓、列车、车轮后到达钢轨，怎样才能回到牵引变电所呢?”梦神问。见我没有回答，他带我顺着电路，来到了铁轨前。
△回流钢轨与回流线
“你现在清楚整个牵引供电系统的回路了吗?”梦神指着回流线说。
我略一思索，画出了一幅图。
△牵引变电所与牵引网的电流回路
Tips:
列车供电和取流的流通回路总称为牵引网，包括接触网、钢轨、回流导线以及牵引变电所至接触网的馈电线；
列车带电工作时，走行轨也是带电的，车轮也是带电的，好多东西都是带电的。所以隧道内的各类检修工作，都是在夜间地铁停止运营后和第二天运营准备前的间隙进行的；
梦神哈哈大笑，说道:“大致上没错。不过由于走行轨与大地之间并非完全绝缘，流经走行轨的电流不能全部经由走行轨回到牵引变电所负极，有一部分正电荷迷失了初心使命，泄露进入大地。这部分电流被称为杂散电流，也叫迷流。”
梦神指着铁轨边不时出现的“绊脚索”说:“杂散电流对地铁系统危害很大，地铁工程中常用它收集杂散电流。”
△ 杂散电流收集装置
五、动力照明供电系统和电力监控系统
我们从回流钢轨、回流线回到牵引变电所后，梦神说：“接下来是动力照明供电系统和电力监控系统，不过，天快亮了，时间不多咱们就长话短说吧。”
Tips：
从主变电所来的电能，经降压变电所，供给除地铁列车以外的其他所有地铁用电设备提供电能，包括通信、信号、消防、空调、风机、电梯等设备；
电力监控系统由控制中心、通信通道和被控站系统组成，对全线变电所及沿线供电设备实行集中监视、控制和测量，是整个供电系统的大脑；
现在大多数电力设备本身具有自监控，设备自监控信息汇总至PSCADA（电力监控系统）的车站级终端—综合控制屏后，电力工程师就可以看到本变电所内所有电力设备的实时状态了；
考虑到实时监管，PSCADA也被接入了ISCS(综合监控系统)，通过ISCS，控制中心就可以实时监控所属车站和全线供电系统的状态了。
△ 电力监控系统工作流程图
“这只是地铁供电系统的一个极简百科，如果你还...”梦神还想说些什么。天外忽然传来一声鸡鸣。
梦神如遭雷噬，我的球形正电荷身材也迅速崩溃，黑暗迅速散去。
后记
设备安装、供电先行。要建成安全、可靠、科学的地铁供电系统，离不开供电专业这一支钢铁般的团队无数个日日夜夜的辛勤付出。
△ 地铁集团的送电先锋队
在地铁建设阶段，供电专业要克服种种困难完成供电工作，为相关专业施工、调试提供可靠、稳定的电力供应，从而保证地铁的建设速度。
△ 深夜工作的供电专业兄弟们
这其中送电阶段无疑是供电专业工作的重中之重，尤其是当既有线路主变电所给新建线路变电所供电的情况下，为了保证供电设备的顺利送电以及既有线路的顺利运营，送电工作都必须在凌晨完成，地铁集团设备管理部供电专业工作人员勇于担当，带领参建单位争分夺秒，从繁星点点工作到金鸡破晓，为早日完成送电工作奋勇拼搏。
黑夜里的每一分拼搏，都凝结着对光明的追求。
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本文技术支持：设备管理部 李炳文 王 彤
编辑：党群工作部 孙长帅
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