城市軌道交通供電系統(tǒng)的供電方式探討

朱小軍

蘇州市軌道交通集團有限公司運營分公司 江蘇 蘇州 215000

引言：

城市軌道交通供電系統(tǒng)是衡量城市軌道交通運營狀況好壞的判斷基礎(chǔ)，同時也是城市軌道交通用電能夠正常運行的保證。無論是站臺服務(wù)設(shè)施還是列車運行都需要安全、穩(wěn)定、可靠的供電系統(tǒng)來提供電力資源，因此，因地制宜設(shè)計出最合理的供電方式對于一座城市的軌道交通運營是極具關(guān)鍵作用的。

一、城市軌道交通供電系統(tǒng)的三種供電方式

由于不同城市的電網(wǎng)構(gòu)成和線路分布都不同，我國目前的城市軌道交通供電系統(tǒng)的供電方式也分為許多不同的種類。以下針對三種最常見的供電方式進行解構(gòu)分析，希望能對現(xiàn)實運作有一些參考意義。

1.集中供電方式

在城市軌道沿線建立若干座主變電所，統(tǒng)一供電給沿線所有的牽引變電所和降壓變電所，這就是集中供電方式。其中，主變電所是外部供電系統(tǒng)的部分，牽引變電所屬于牽引供電系統(tǒng)，降壓變電所屬于動力照明系統(tǒng)。集中供電方式是主變電所的一次測電源從上一級高壓區(qū)域變電所110kV引入獨立電源，獨立的供電體系只供電給沿線的牽引變電所和降壓變電所，不提供居民生活用電，基本不會受到其他負荷影響，穩(wěn)定性較強，維護管理更容易。但是，獨立的主變電所除了要花費較高的建設(shè)成本，還需要配置兩臺變壓器來提高供電穩(wěn)定性，整體造價成本較高，目前集中供電方式只有在上海、廣州這類少數(shù)經(jīng)濟實力較強的城市中得到應(yīng)用。

2.分散供電方式

分散供電方式相對于集中供電方式來說，是就近從城市電網(wǎng)中引入電能供電，無需單獨建立主變電所。也就是說，城市電網(wǎng)的主變電所除了要提供電能給居民用戶，還要給城市軌道引變電所和降壓變電所供應(yīng)電能，供電所受的影響因素較多，供電可靠性較差。而且，由于分散供電方式和集中供電方式的中壓環(huán)網(wǎng)的連接方式一樣，軌道交通供電系統(tǒng)的中壓電源都是從就近的城市電網(wǎng)引入，平均三到五站就需引入兩路電源進線，與城市電網(wǎng)接口較多，較易受到城市電網(wǎng)負荷的干擾和影響，整體獨立性較差，供電質(zhì)量和穩(wěn)定性較差，也不利于集中管理和管控，對供電系統(tǒng)的效益影響較大。不過分散式供電方式的投資成本相對較低，目前被國內(nèi)比較多的城市采用，比如長春輕軌就是采用了分散式。

3.混合供電方式

同時采用集中式和分散式的供電方式，就是混合供電方式。其中，主為集中式供電方式，輔為分散式供電方式。這是由于在集中式供電時，中壓網(wǎng)絡(luò)末端相距主變電所較遠，導(dǎo)致末端損失了較大的電壓，但末端損失電壓不能超過額定電壓的5%（如對于10Kv的中壓環(huán)網(wǎng)來說，它的末端電壓損失必須低于10kV的5%，即末端電壓必須超過9.5kV），當(dāng)集中式的中壓網(wǎng)絡(luò)末端的電壓損失無法達到要求時，就可以就近從城市電網(wǎng)引入補充中壓電源。這種混合供電方式投資成本相對適中，供電質(zhì)量比較穩(wěn)定。同時，混合式的中壓環(huán)網(wǎng)采用的是電纜雙環(huán)網(wǎng)的連接方式，設(shè)置了聯(lián)絡(luò)開關(guān)，便于管理，進一步提高系統(tǒng)的供電可靠性，這是目前我國應(yīng)用較為廣泛的一種供電方式，如武漢、北京等城市就是采用混合供電方式。

二、如何選用城市軌道交通供電系統(tǒng)的方式

1.具體分析當(dāng)時城市電網(wǎng)情況

如果當(dāng)?shù)爻鞘须娋W(wǎng)能夠承受較大負荷時，可以考慮分散供電方式，同時擴建變電所容量；如果當(dāng)?shù)爻鞘须娋W(wǎng)供應(yīng)電力有限制，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不夠完善，可以考慮集中供電的方式；一般情況下可以考慮混合供電方式，軌道交通部門與電力部門進行合作，把電力部門的專業(yè)應(yīng)用到城市軌道交通供電系統(tǒng)中去，達到資源利用的最大化。

2.結(jié)合當(dāng)?shù)爻鞘熊壍澜煌ㄒ?guī)劃

現(xiàn)有交通路線狀況、軌道交通形式、交通線路的形態(tài)和距離、預(yù)計客流量設(shè)計、軌道運作成本、城市軌道交通供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和容量等因素都會影響到供電方式的選擇，必須結(jié)合當(dāng)?shù)爻鞘械能壍澜煌ㄒ?guī)劃來選擇供電方式，使城市最大客流量的運行需求得到滿足。

3.供電方式的安全可靠

第一，供電質(zhì)量的優(yōu)劣對軌道交通的運行設(shè)備的安全性影響巨大，必須保證供電的連續(xù)性和穩(wěn)定性。比如，由于電壓不足導(dǎo)致列車跳閘而運行停止，就會引起事故和經(jīng)濟損失。第二，供電方式需要能夠抵抗自然界因素影響，比如雨雪、大風(fēng)、雷電、高溫、寒冷等條件下，能夠保證人員安全和設(shè)備安全，減少故障和事故的發(fā)生。第三，供電方式不能危及沿線周邊環(huán)境，盡可能不對城市通信和居民生活造成不便。

4.供電方式的經(jīng)濟靈活

為了提高城市軌道交通的運營效率，使其無論在日常還是意外事故狀態(tài)下都能正常運轉(zhuǎn)，供電方式的選擇和切換也需要具備靈活性。同時，經(jīng)濟效益和經(jīng)濟發(fā)展是城市軌道交通供電系統(tǒng)建設(shè)的最首要目標，結(jié)合城市電網(wǎng)規(guī)劃預(yù)測，科學(xué)合理地供電方式不僅能夠整體提高效能，還能夠減輕建設(shè)投資壓力。

5.因地制宜

科學(xué)合理、因地制宜地選擇城市軌道交通供電方式,是城市軌道交通運營能夠安全、可靠、節(jié)能的重要因素。第一，不同的隧道斷面形狀、大小需要考慮不同的供電方式；第二，要根據(jù)實地具體需求來選擇電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、電壓等級、受流方式和運營方式；第三，不同結(jié)構(gòu)形態(tài)的城市需要考慮不同的供電方式?？傊╇姺绞阶詈每梢愿鶕?jù)當(dāng)?shù)厍闆r來充分利用現(xiàn)有資源。

結(jié)語：

綜上所述，一座城市的軌道交通供電系統(tǒng)決定了當(dāng)?shù)亟煌ê瓦\輸?shù)恼＿\作，對城市的經(jīng)濟發(fā)展具有重大作用。本文從三種常見供電方式的優(yōu)劣勢入手，對影響供電方式選擇的若干因素進行分析，結(jié)論是供電系統(tǒng)的供電方式選擇，有多方面的因素要綜合考慮。城市交通供電系統(tǒng)必須結(jié)合現(xiàn)有幾種供電方式本身的特點，和當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)情況、供電容量需求、軌道線路等去全面分析與衡量，選擇出較為科學(xué)合理的供電方式，以保證城市交通供電系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定，加快城市交通事業(yè)的發(fā)展步伐，進一部促進城市經(jīng)濟的繁榮發(fā)展。