浅析城市轨道交通供电系统的供电方式
浅析城市轨道交通供电系统的供电方式
发表时间：2017-03-21T10:50:15.810Z 来源：《基层建设》2016年第34期作者：左莹
[导读] 为了减少对电力系统及其相关系统的危害，提高电网的电能质量，保证供电的可靠性和稳定性，必须提前对供电系统进行研究并采取相应的预防性措施。
南昌轨道交通集团有限公司江西南昌 330000
摘要：城市轨道交通的供电系统一般采用的是直流牵引，该种方式往往具有波动性强，谐波含量多样且丰富，输电电缆的容性电流大，不可避免的需要根据实际需求进行无功功率的补偿，以维持电压的稳定。因此，为了减少对电力系统及其相关系统的危害，提高电网的电能质量，保证供电的可靠性和稳定性，必须提前对供电系统进行研究并采取相应的预防性措施，最终使得城市轨道交通产生良好的社会、经济总体效益。
关键词：城市；轨道交通；供电方式
1城市轨道交通供电系统的供电方式简析
1.1集中供电方式
集中供电方式主要指的是在城市轨道沿线建立几座外部供电系统的主变电所，为牵引供电系统的牵引变电所以及动力照明系统的降压变电所提供电能供应。集中供电方式的基本特点为：所建设的主变电所的一次侧电源需要从上一级 110kV 高压区变电所引入独立电源，建立独立的供电体系，因此该供电方式只是为牵引变电所和降压变电所供电，而不对附近的居民进行供电，因此，该供电方式具有较好的供电可靠性，不受其他负荷影响，维修管理较为便捷。但是，集中供电方式也有一定的缺点，主要就是建设成本较高，只有广州、上海等经济发达的城市在地铁轨道交通供电系统中进行了运用。这是由于集中供电方式一般采用桥形接线来提高供电可靠性，这就需要购置两台变压器，从而增加了成本造价。
1.2分散供电方式
与集中供电方式不同，分散供电方式不需要建设专门的主变电所，而是从附近的城市电网引出电能供给牵引变电所和降压变电所。在这种供电方式下，城市电网不仅需要为轨道交通牵引变电所和降压变电所进行电能供应，还要提供电能给附近的用户，这就导致该供电方式很容易受到附近居民用电的影响，从而降低供电的可靠性。此外，分散供电方式与集中供电方式在中压环网的连接方式方面保持一致，其特点是采用就近原则，从附近的城市电网引入轨道交通供电系统的中压电源，平均三至五站引入两路电源供线，大大增加了与城市电网接口，因此，该供电方式的独立性较差，容易受到城市电网负荷的影响，使得供电质量明显降低，不能够进行集中控制，不利于运营管理，严重影响供电系统的效益。但是分散式集中供电方式的投资成本较低，因此在国内一些城市得到了一定的应用。
1.3混合供电方式
混合供电方式即上述两种供电方式的联合利用，其中集中供电方式占主导地位，分散供电方式进行辅助。在集中供电方式运用的过程中，中压网络末端与主变电所之间的距离较远，使得末端产生较大的电压损失，为保障供电系统的稳定运行，该电压损失必须控制在额定电压的 5%以下，例如 10kV 的中压环网，其末端电压损失不能超过 10kV 的5%，即末端电压要高于 9.5kV。如果中压电网末端的电压损失难以满足供电要求，则需要应用分散供电方式，从附近的城市电网引入中压电源，为集中供电方式提供辅助作用。这种混合供电方式投资较为适中，并且能够提高供电系统的稳定性与可靠性，应用较为广泛，例如我国的武汉、北京的轨道交通中便应用了这种供电方式。此外，混合供电方式的中压环网采用电缆双环网的连接方式，通过联络开关的设置，提高系统的供电可靠性。
2城市轨道交通供电系统供电方式的选用
2.1灵活性与经济性
城市轨道交通供电系统需要加强供电方式的灵活性，从而保障在正常以及事故状态下，列车都能够正常运行，提高轨道的运营效率，这就需要提高供电方式选用和切换操作的简单性与灵活性。此外，城市轨道交通供电系统建设和运营的根本目的就是提高经济效益，推动国民经济发展，这就需要对供电方式的经济性进行分析，通过设计科学、合理的供电结构和运行模式，提高电能使用效能，降低投资和资金偿还压力。同时，供电方式的选择，还需要结合全网电力规划的基本概念，对城市轨道交通的发展进行预测，保障供电方式选择的经济性。
2.2安全性与可靠性
城市轨道交通供电系统的安全性与可靠性需要从以以下几个方面进行评价：首先，要保证不间断供电和供电质量，供电质量的好坏对轨道交通的运行设备的安全性具有重要影响，例如，当电压难以满足行车需求时，列车发生跳闸现象，停止运行，会造成一定的安全事故和经济损失；其次，要具有抵抗外界因素影响的能力，例如雨、雪、雷电、高温等自然因素下，要保证乘客人身安全和重要高压电力设备的安全，避免事故发生，尽量减少故障问题，降低经济损失；最后，供电方式还要避免轨道交通供电对周边环境以及其他事物的危害，例如避免对城市通信、管线等的损害，减少对周边居民生活影响等。
2.3与电力部门建立合作
交通部门要积极与电力部门建立良好的合作关系，充分发挥电力部门的专业能力，加强对城市轨道交通供电系统的建设和运营工作，从而减少运营故障，降低运营成本。对于集中式供电方式，10kV 以上的轨道交通电网可以由电力部门负责建设和维护，从长远发展来看，城市轨道交通系统要尽可能多的发挥电力部门的作用，这就需要交通部门的积极配合，并且对电力部门提出了更高的社会责任要求。
2.4因地制宜，科学选择供电方式
首先，要和隧道的形式选择相结合，包括断面形状的选择、断面的大小等；其次对于电压等级的选择、受流方式的选择、电网结构的选择，甚至运营模式的选择，要敢于创新，不要照搬照抄，更不要盲目攀比；最后，对于不同结构形态的城市，有的属于狭长结构，有的属于环形结构，要根据实际情况，科学制定，充分利用本地现有资源，努力实现“集中供电、资源共享”或者实现“资源共享、分散供电”的目标。
3直流牵引供电系统的设计方法
在轨道交通供电系统设计中，设计人员要能够对供电系统有全面的把握，如牵引供电制式设置方案以及牵引变电所设置方案等。根据GB 50157—2013《地铁设计规范》、GB / T 3317—2006《电力机车通用技术条件》等的有关规定，直流牵引供电变电式分为 DC 750 V