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，同時也是城市軌道交通用電能夠正常運行的保證。無論是站臺服務設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)絡末端相距主變電所較遠，導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），當集中式的中壓網(wǎng)絡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，設置了聯(lián)絡開關，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.具體分析當時城市電網(wǎng)情況

如果當?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?shù)爻鞘须娋W(wǎng)供應電力有限制，電網(wǎng)結構不夠完善，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.結合當?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、預計客流量設計、軌道運作成本、城市軌道交通供電系統(tǒng)的結構和容量等因素都會影響到供電方式的選擇，必須結合當?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，供電質量的優(yōu)劣對軌道交通的運行設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、雷電、高溫、寒冷等條件下，能夠保證人員安全和設備安全，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，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)建設的最首要目標，結合城市電網(wǎng)規(guī)劃預測，科學合理地供電方式不僅能夠整體提高效能，還能夠減輕建設投資壓力。

5.因地制宜

科學合理、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)結構、電壓等級、受流方式和運營方式；第三，不同結構形態(tài)的城市需要考慮不同的供電方式。總之，供電方式最好可以根據(jù)當?shù)厍闆r來充分利用現(xiàn)有資源。

結語：

綜上所述，一座城市的軌道交通供電系統(tǒng)決定了當?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)必須結合現(xiàn)有幾種供電方式本身的特點，和當?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。