天津輕軌供電系統節約方案研究

劉枳鋆(天津濱?？焖俳煌òl展有限公司天津 300451)

天津輕軌供電系統節約方案研究

劉枳鋆
(天津濱?？焖俳煌òl展有限公司天津 300451)

以天津輕軌為例，對城市軌道供電系統建設和規劃中優先考慮的工程造價、電源接入、高可靠性、建設周期較長的特點，對城市軌道交通中壓網外部電源供電和運行方式、電壓等級等作分析比較，遴選適合天津輕軌的供電方案。

天津輕軌；供電系統；節約；中壓供電網絡

1 引言

我國自“十一五”計劃實施以來，城市軌道交通作為一種安全、高效的交通方式引起越來越多的重視，很多大中型城市正在建設和規劃。軌道交通各系統中，供電系統是重要的動力來源，且具有設計多樣性和多選擇性的特點。研究和選擇好供電方式，可大量節約造價、減少施工量和提高安全供電系數等優勢。

2 輕軌外部電源供電方式的分析和比較

輕軌用電負荷根據其線路的路徑分布，變電所沿輕軌線路分散設置。常用有三種供電方式：分散、集中和混合供電方式。

分散供電方式：不需設置專用主變電所，就近引入兩回路電源(35kV或10kV)供電。

集中供電方式是：需設置專用主變電所，其特點是：電壓等級高、電網接入點少、進線少、電源可靠且質量好、電網的改造量少、節約工程量。同時，軌道交通集中供電系統自成體系、運營維護和調度管理方便。上海、廣州、深圳等城市的軌道交通線路均采用集中供電方式。

混合供電方式是：一般以集中供電為主、分散供電為輔的混合供電方式，保護和管理較為復雜。

表1 集中供電方式與分散供電方式的比較

1）集中式供電可提高供電可靠性；

2）集中式供電可減少軌道交通負荷的諧波、沖擊電流對公用電網的影響。同時，減少公用電網諧波及擾動對軌道交通供電的影響，使之獲得較穩定的供電質量；

3）集中式供電，雖一次性投資較大，但維護管理簡單，運行成本比較低。

綜上所述，天津輕軌供電系統采用集中式供電方式較為適宜，電源電壓等級采用110kV。

3 中壓供電方式和供電電壓等級的比較

3.1 中壓供電網的電壓選擇

在我國采用集中供電中壓網一般有兩種選擇：

1 )牽引和動力照明分別獨立設置。牽引供電采用35(33)kV、動力照明采用10kV，即通常所說的110/35(33)/10kV的三級電壓供電方式。國內上海地鐵1、2號線和明珠線采此方式，其他項目沒有采用。

2 )牽引和動力照明共用一個網絡，屬于混合供電網絡。采用35(33、10)kV電壓等級，即通常所說的110/35(33、10)kV兩級電壓供電。上海軌道交通6～13號線，廣州地鐵1～6號線及廣佛線，深圳地鐵一期工程和2、3、5號線，天津地鐵2、3號線等采用或擬采用這種電壓供電。

中壓網采用兩級或三級電壓進行供電，優缺點不同，具體為：

1)二級電壓供電中，牽引和動力照明屬于同一個供電網絡，設備種類少，故障概率低，總投資少。而三級電壓供電將牽引和動力照明網絡分開，雖然牽引供電可靠性較高，但需增設降壓變電所，且設備種類多，故障概率增大，總投資大。

2 )二級電壓供電中，單一較高電壓，供電容量大，線損小，合理供電的范圍更大。單一電網的運行維護量小、運營成本較低。

通過上述比較，天津輕軌軌道交通工程采用兩級電壓供電的中壓網較為適宜。

3.2 中壓網電壓等級選擇

一般來說，國外城市軌道交通的中壓供電網通常采用33kV、20kV和10kV電壓等級。國內采用35kV、33kV和10kV電壓等級。

中壓網絡一般有35kV、20kV和10kV三種等級，特點比較見表2。

由表2可見，35kV中壓供電網絡擁有輸電半徑和容量大、線損小、總面積小、國產化高、總成本低等特點，這使得土地資源和電費都能得到很大節約，同時，35kV是我國電網標準電壓等級，35kV電器產品已經十分成熟，管理維修優勢明顯。因此，天津輕軌中壓電網采用35kV電壓等級較為適宜。

表2 不同電壓等級中壓網絡的比較

4 110kV主變電所接入方案

4.1 外部電源接入天津輕軌主變電站的形式

由于天津現有的110kV變電站基本采用線變組接線，天津輕軌主變電所的110kV電源不能從110kV變電站取得。因此天津輕軌外部電源接入只有兩種形式：從220kV變電站不同110kV母線引出兩回電源專線；或從220kV變電站引出一回專線，加一回在另一個220kV變電站的110kV出線的T接線，作為天津輕軌的主變電所的兩路電源。

序號項目兩回專線一回專線、一回T接

1 運行方式靈活，可靠性高，主變電所可以采用線變組接線；靈活，可靠性高，主變電所需采用橋形接線；

2 運營維護對任何1回電源維護簡單，只需斷開兩側斷路器即可，運營維護方便；對任何T接進線電源的維護均需斷開電力系統多側斷路器，運營維護不方便。正常運行時，T接線在熱備用狀態；

3 經濟性投資較大投資較小

4.2 主變電所主接線及運行方式

目前，國內主變電所110kV側常用的接線有三種，即線路—變壓器組接線、內橋接線和單母線接線，如圖1所示。

圖1 主變電所三種接線方式示意圖

三種接線方式比較見下表3。

表3 主變電所110kV側接線方式比較表

經表3比較：推薦天津輕軌主變電所的主接線為內橋接線。它能滿足軌道交通供電可靠性的要求，且在主變電所投切主變、檢修、設備故障時，對外部中壓網影響最小，方便維護檢修。

5 結論

結合天津輕軌實際，在節約成本和保證安全運營的基礎上，作出了天津輕軌合適的供電方案，有效地節約的能源和成本，經過建設運營后，各項數據均能達到既定水平，成為北方軌道交通系統不多的經典范例。

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