探討地鐵供電系統(tǒng)的供電方式及選擇對策

杜清宇 馮鑫

摘要：隨著我國城市化進程的不斷加快，地鐵軌道交通在城市交通運輸體系中的重要性越來越突出，地鐵是當 前我國大城市發(fā)展過程中，交通出行的最重要方式。為了保證地鐵運行的安全性以及穩(wěn)定性，必須重視對地鐵供電系統(tǒng) 的合理選擇和確定，才能夠為地鐵運行提供充足的電源需求。在選擇地鐵供電系統(tǒng)的過程中，需要根據(jù)地鐵供電系統(tǒng)的 具體要求，合理選擇供電方式，從而保證地鐵供電系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

關鍵詞 ：地鐵供電方式 ;選擇策略 ;供電系統(tǒng) ;地鐵工程

引言：伴隨著城市化的不斷增強和人口的不斷增加，地鐵對緩解城市的 交通壓力有著越來越大的作用，相對地，在它的運行中各種系統(tǒng)的安全標準也在不斷的提高。地鐵的供電系統(tǒng)是重要的地鐵組成部分，不僅提 供著列車運行的動力，也為地鐵內其它重要的設施起著供電的重要作用，地鐵供電系統(tǒng)的重要性可見一斑。

一、地鐵供電系統(tǒng)概述

1.1 定義

地鐵供電系統(tǒng)是指為確保地鐵安全運行提供的實 時電力能源以及與之相關能源的供電系統(tǒng) 。電力系 統(tǒng)與軌道交通的結合已經(jīng)有百余年的發(fā)展史，從最初的簡單照明到現(xiàn)代的電力能源提供，二者的結合更加深入。供電系統(tǒng)在地鐵發(fā)展中發(fā)揮著至關重要的作用。

1.2 構成

地鐵供電系統(tǒng)可以分為兩個部分，地鐵內部供電與外部城市電網(wǎng)供電，并包括了供電配電系統(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)、供電配電、雜散電流防護及主變電所等多個 方面。地鐵實際運行過程中，電力系統(tǒng)能夠作用于地鐵運行，通過電能牽引車輛行駛，并能夠提供消防照明、 電控車門以及常規(guī)用電設施的運行。外部電網(wǎng)供電比 地鐵內部供電更加復雜，涉及眾多因素，對于地鐵的安全運行影響較大。隨著科技的不斷發(fā)展，自動化及 人工智能技術使地鐵供電系統(tǒng)發(fā)展十分迅速。外部電源主要采用集中供電與分散供電兩種形式，分別為 35 kV/33 kV、10 kV，牽引供電制式有 DC 750 V/1 500 V等 。選擇供電制式與供電方式時，需要具體結合 實際供電情況、電網(wǎng)的規(guī)劃以及電源的供電能力加以選擇。

1.3 供電要求

由于地鐵運行過程中電能驅動使用能源巨大且具有一定的地域使用范圍限制，因此對于地鐵覆蓋沿線的供電系統(tǒng)有著更高的要求。地鐵供電系統(tǒng)的兩路電 源應取自不同的母線，使用同一變電所的兩條母線或是兩個不同變電所的母線。地鐵電源對于輸電量有著更高的要求，一般需要一級負荷，由于地鐵運行過程中對于電力能源的需求量較大，因此變電所應該選址于地鐵運行周邊，降低地鐵運行過程中的運營成本以及電力線路架設成本。

二、地鐵供電系統(tǒng)的供電方式

地鐵供電系統(tǒng)的構成分為內部系統(tǒng)和外部系統(tǒng)，而其中外部供電系統(tǒng)主要 是指的是城市電網(wǎng)，地鐵作為城市電網(wǎng)的重要用戶，其電源一般是直接從城市 電網(wǎng)中取得，不需要單獨建立電廠以供電源取用。

2.1 集中供電方式

地鐵供電系統(tǒng)的集中供電方式是根據(jù)地鐵運作的用電量和所需要的線路的長短，沿著城市軌道的交 通線路建立而成的主變電所。地鐵分為 35KV 或是 10kV， 由于電壓的需求等級也 不同，主變電所可以將高壓電轉變成對電壓需要不同的地鐵，進而進行集中性 提供給地鐵電源。由于主變電所所承擔的供電負荷比較大，因此在地鐵的四周 建設的主變電所都不多。集中供電方式對于電源的要求比較高，相對來說可靠性也較高。

2.2 分散供電方式

分散供電方式區(qū)別于集中供電方式式不建設主變電所，而是直接通過城市電網(wǎng)提供供電，在地鐵沿線根據(jù)所需要用電的情況，進而建立開閉所，再由城市電網(wǎng)系統(tǒng)提供兩路電源 給建立的每一座開閉所，分散供電方式要求城市電網(wǎng)比較發(fā)達且能提供可靠性的電源。

2.3 混合供電方式

混合供電方式和集中式供電方式和分散式供電方式相結合而 成，其中以集中式供電方式為主，在個 別地段利用分散式供電方式以城市電網(wǎng)為其集中式供電的補充，進而使地鐵供 電系統(tǒng)更加安全、完善、可靠?？梢哉f混合供電方式是最佳的一種供電方式，但是卻也存在一定的弊端，比如：混合型供電方式的準備和調控相較于前兩種 供電方式復雜很多，因此在執(zhí)行上難度 較大，一般情況下會加大地鐵供電的難度，因而不如前兩種供電方式實用。

三、地鐵供電方式概述

3.1 集中供電

在地鐵系統(tǒng)中，選擇集中供電方式主要是根據(jù)地鐵在實 際運行過程中的用電電壓需求以及電量需求在地鐵的沿線地區(qū)建立專門的供電一體運行使用的主變電站。利用主變電站 的變電操作，將城市用電電壓轉換成地鐵運行需求的電壓等 級，為地鐵提供集中的電力供應。集中供電方式用在地鐵供 電系統(tǒng)中最大的優(yōu)勢是方便對地鐵供電需求進行有效的運營 管理，并且可以保證地鐵供電系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性和可靠性。

3.2 分散供電

分散供電方式指的是根據(jù)地鐵運行過程中的不同環(huán)節(jié) 所需要的電量，在地鐵沿線多設置開閉所，保證每個開閉所都有城市的電力供電系統(tǒng)作為保障，從而確保地鐵整個運行過程中的用電需求。分散式供電方式的最主要優(yōu)勢是可以確保每一個開閉所供電的穩(wěn)定性。不同的開閉所在獨立工作的過程中，只負責自己區(qū)域的供電，可以保證供電系統(tǒng)的 可靠性以及穩(wěn)定性。相鄰的開閉所之間出現(xiàn)供電故障時，開 閉所可能會形成串聯(lián)電路，可以為相鄰的地鐵線路提供供電 需求，能夠進一步確保地鐵供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及可靠性。 利用分散式供電方式可以利用多個開閉所形成具有較強協(xié)調性的電力系統(tǒng)。

3.3 混合式供電

在地鐵供電系統(tǒng)選擇混合供電方式時，要充分考慮到 混合供電方式的優(yōu)勢以及劣勢?；旌瞎╇姺绞街傅氖菍⒓泄╇姺绞揭约胺稚⒐╇姺绞竭M行集中整合應用的供電方式。 混合式供電方式的最大優(yōu)勢是可以彌補集中供電方式以及 分散供電方式在應用過程中各自存在的缺陷。但是對混合供電方式進行實際應用的過程中，其應用準備工作難度比較 大，并且在實際控制過程中，需要對系統(tǒng)進行準確的調控，在這一過程中操作難度也比較大。因此，混合供電方式在當前的地鐵供電系統(tǒng)中的應用并不是很廣泛。

四、總結

綜上所述，通過對各種方面的集中供電方式和分散供電方式的綜合比較分析，得出集中供電方式優(yōu)于分散供電方式，集中供電模式已成為地鐵外部供電方式的最佳選擇。目前的地鐵供電系統(tǒng)選 擇，應當考慮在更為詳細的運營環(huán)節(jié)中，有必要將城市的發(fā)展設計規(guī)劃與地鐵的供電系統(tǒng)完全相融合，并嘗試使用最符合自身發(fā)展情 況的供電系統(tǒng)為城市發(fā)展助力。

參考文獻

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