地鐵不同外部電源供電方式下的比較分析

欒洪濤

北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司青島分公司 山東青島 266000

在地鐵供電系統(tǒng)中，最為主要的組成部分就是外部電源供電方式，其在地鐵系統(tǒng)接口與城市電網(wǎng)發(fā)展方面起到的作用十分關(guān)鍵，從地鐵外部供電方式自身角度來說，其會對電網(wǎng)投資以及后期運(yùn)維工作產(chǎn)生一定影響，因此在建設(shè)城市地鐵工程項(xiàng)目時(shí)，需要對正確外部供電方式進(jìn)行積極選用，進(jìn)而為地鐵良好建設(shè)和穩(wěn)定運(yùn)營提供充足保障，集中供電以及分散供電、混合供電三種模式為地鐵供電系統(tǒng)外部主要供電方式，本文基于這三種供電方式進(jìn)行比較分析，希望能夠?yàn)榈罔F建設(shè)過程中選擇最適用的外部電源供電方式提供可參考靠意見。

1 地鐵不同外部電源供電方式

1.1 集中供電

為確保地鐵供電需求得以充分滿足，可以選擇集中供電方式進(jìn)行應(yīng)用，這一應(yīng)用過程需要將專門的供電變電所設(shè)置在地鐵沿線，兩路電源主要是由城市電網(wǎng)提供，其目的在于將電能提供給動力系統(tǒng)負(fù)荷與地鐵牽引。主變電所建立過程中需要為齊全的設(shè)備提供保障，在具有較大供電符合比的情況下，往往會高要求設(shè)備配置，此時(shí)就需要保障主變電所中大容量變壓器以及傳輸系統(tǒng)的具備，如此才能為地鐵運(yùn)營電量正常供應(yīng)和地鐵正常運(yùn)行提供保障[1]。

1.2 分散供電

在地鐵沿線以負(fù)荷情況為依據(jù)、對若干座開閉所進(jìn)行建造的形式就是分散供電方式，此時(shí)需要由城市電網(wǎng)將兩路電源提供給每座開閉所，在此基礎(chǔ)上借助開閉所將電能提供給本所和相鄰變電所牽引以及動力系統(tǒng)。從開閉所自身角度來說，其主要是綜合建設(shè)城市電源和牽引降壓混合變電所。一旦有故障問題發(fā)生在一座開閉所方面，此時(shí)通過聯(lián)絡(luò)線、就能夠使得相鄰開閉所將電能提供給出現(xiàn)故障的開閉所，一般來說，開閉所和相鄰變電所間具有相同電壓等級，因有較多數(shù)量的開閉所建設(shè)在地鐵沿線，此時(shí)一般會對10kV電壓等級進(jìn)行應(yīng)用。

1.3 混合供電

以城市電網(wǎng)情況為依據(jù)，在地鐵供電系統(tǒng)中的部分區(qū)段對集中供電方式進(jìn)行應(yīng)用、而還有部分區(qū)段對分散供電方式進(jìn)行應(yīng)用的模式為混合供電，此種供電模式具有較為復(fù)雜化的結(jié)構(gòu)、繁瑣的設(shè)備選型工作，加之不同的外電源網(wǎng)壓這一因素，所以說混合供電方式的調(diào)度開展具有一定難度、管理也不便利，因此此種供電方式并不適用，所以僅有集中供電與分散供電兩種一般為地鐵選擇的外部電源供電方式。

2 地鐵不同外部電源供電方式的比較分析

2.1 供電可靠性

從集中供電方式角度來說，其主變電所顯著優(yōu)勢體現(xiàn)在以下方面：高電壓等級，電氣設(shè)備應(yīng)用時(shí)的高絕緣等級，并且集中供電方式主變電所一般會應(yīng)用較為先進(jìn)的設(shè)備，此外也具有較高的繼電保護(hù)配置、相對較低的線路故障發(fā)生概率；同時(shí)，此種供電方式的主變電所和城市電網(wǎng)間僅具有較少的接口，一些小型電網(wǎng)會構(gòu)成在地鐵內(nèi)部，此時(shí)在城市之中的其他符合并不對地鐵供電系統(tǒng)產(chǎn)生過多干擾，所以在地鐵供電系統(tǒng)中采用集中供電方式具有較高的可靠性，并且即便是有故障問題發(fā)生在一路電源或主變壓器方面，也不會對地鐵供電系統(tǒng)正常運(yùn)行造成不良影響，甚至是極端故障發(fā)生，也能夠?yàn)榈罔F變電所穩(wěn)定供電提供保障[2]。

基于分散供電方式應(yīng)用過程中，需要從城市電網(wǎng)不同變電站將兩路獨(dú)立電源引入到開閉所中，從理論方面來說，此種形式具有一定的可靠性，但值得注意的是，因有較多用戶接入到城市電網(wǎng)10kV系統(tǒng)中，加之不同用戶帶有不同的負(fù)荷，所以也會產(chǎn)生具有差異化的影響，在城市電網(wǎng)繼電保護(hù)中，因處于中末端位置的10kV系統(tǒng)，此時(shí)在地鐵供電系統(tǒng)運(yùn)行過程中，其他用戶不可避免的就會干擾到地鐵供電系統(tǒng)運(yùn)行，此外從地鐵供電系統(tǒng)自身角度來說，因有限的10kV系統(tǒng)供電容量、一旦有一座開閉所解列處于完全狀態(tài)情況下，就會因相鄰開閉所有限的供電能力、逐漸影響到地鐵系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行[3]。

2.2 供電質(zhì)量

城市高壓電網(wǎng)是集中供電外電源主要的引進(jìn)途徑，其具備的顯著特征體現(xiàn)在以下方面：高等級電壓、較大系統(tǒng)短路容量、較強(qiáng)抗干擾能力、較大輸電容量、較小的電網(wǎng)電壓波動，此外一般來說有載調(diào)壓裝置往往會設(shè)置在主變電所方面，所以可以說35kV饋線測電壓的穩(wěn)定性能較好，并且具有較高的供電質(zhì)量。

城市10kV電網(wǎng)一般為分散供電方式外電源引入主要途徑，通常來說，在引入過程中往往會對于地鐵線路較近的地方變電站進(jìn)行選擇，因此這一點(diǎn)來看其具有較短的輸電線路，相應(yīng)的線路損耗也不會較大。但值得注意的是，因10kV具有較低的電壓等級，所有往往會有較多的用戶，因此具有較大的系統(tǒng)網(wǎng)壓波動現(xiàn)象。

2.3 地鐵牽引對電網(wǎng)影響

地鐵系統(tǒng)中，往往會有較高的電力要求，同時(shí)地鐵運(yùn)行過程中也會應(yīng)用大量電力能源，這一過程主要是在牽引以及系統(tǒng)兩方面應(yīng)用電力，此時(shí)如果對集中供電和分散供電這兩種方式進(jìn)行應(yīng)用，并不會過多影響到城市電網(wǎng)，同時(shí)也僅僅具有較低的諧波含量。在對集中供電方式進(jìn)行應(yīng)用過程中，可以說供電系統(tǒng)就是以一個小型電網(wǎng)形式存在，此電網(wǎng)能夠?qū)⒁欢ǖ碾妷盒枨筇峁┙o地鐵牽引，因此就會將外界對電壓傳輸穩(wěn)定性影響進(jìn)行一定程度的減少。基于分散供電方式應(yīng)用過程中，10kV為大多進(jìn)入系統(tǒng)的電網(wǎng)形式，此時(shí)就會使得系統(tǒng)中的牽引負(fù)荷產(chǎn)生較大電壓波動，主要原因在于應(yīng)用的變壓器不具備較大容量，加之周圍有較多用戶適用10kV電網(wǎng)，所以就會造成顯著影響，難以將足夠的電壓供應(yīng)給地鐵，因此在應(yīng)用供電模式過程中需要以實(shí)際情況為依據(jù)、對以自身相符的供電方式加以應(yīng)用。

3 結(jié)語

集中供電和分散供電兩種方式為地鐵采用的主要外部電源供電方式，通過這兩種供電方式性能和質(zhì)量等的分析比較，可以發(fā)現(xiàn)的是最好的供電方式為集中供電方式，具有顯著的優(yōu)勢，但值得注意的是，在實(shí)際應(yīng)用過程中，仍然需要考慮到自身實(shí)際情況，確保供電方式實(shí)際作用得以最大化發(fā)揮。