城市軌道交通供電系統(tǒng)的供電方式研究

王 剛 王 銳

（長(zhǎng)春職業(yè)技術(shù)學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130033）

城市軌道交通供電系統(tǒng)在城市軌道交通系統(tǒng)中承擔(dān)著重要的角色，不僅給車輛提供能源，同時(shí)也為站臺(tái)服務(wù)設(shè)施提供電能，供電系統(tǒng)的可靠與否，是決定著城市軌道交通系統(tǒng)可靠性的重要指標(biāo)。

城市軌道供電系統(tǒng)主要由以下三個(gè)部分組成，分別稱為外部供電系統(tǒng)、牽引供電系統(tǒng)（牽引變電所）和動(dòng)力照明系統(tǒng)（降壓變電所），本文闡述的供電方式，主要指的是外部供電系統(tǒng)向牽引供電系統(tǒng)供電所采取的方式，目前采取的主要方式有以下三種，分別為集中供電方式、分散供電方式和混合供電方式，我國(guó)目前各個(gè)城市采取的供電方式都是不同的，主要取決于城市電網(wǎng)的構(gòu)成和軌道線路的分布情況。下面著重分析三者的組成結(jié)構(gòu)及優(yōu)缺點(diǎn)。

集中供電方式是指在城市軌道沿線建設(shè)一座或者幾座主變電所（主變電所屬于外部供電系統(tǒng)的組成部分），沿線的所有牽引變電所和降壓變電所（這兩種變電所屬于牽引供電系統(tǒng)和動(dòng)力照明系統(tǒng)）都是由這幾座主變電所供電的供電方式。特點(diǎn)是集中供電方式的主變電所一次側(cè)電源從上一級(jí)高壓區(qū)域變所110kV或66kV（東北電網(wǎng)）兩路獨(dú)立電源引入，形成獨(dú)立的供電體系，此時(shí)，主變電所的輸出僅僅送給沿線的牽引供電系統(tǒng)和動(dòng)力照明系統(tǒng)，不給附近的用戶供電，受其它負(fù)荷影響小，供電可靠性高，便于維護(hù)管理。由于集中供電方式建設(shè)了獨(dú)立的主變電所，造價(jià)比較高，上海、廣州等地鐵等少數(shù)城市采用集中供電方式。集中供電方式的主變電所內(nèi)的連接為了提高供電可靠性通常采用橋形接線（包括內(nèi)橋接線和外橋接線兩種），所以需要兩臺(tái)變壓器，成本造價(jià)較高，主變電所的輸出我國(guó)通常有兩種電壓等級(jí)，分別為35kV和10kV兩種，我們通常說(shuō)的城市軌道的中壓環(huán)網(wǎng)的電壓等級(jí)就是35kV和10kV兩種比較常見(jiàn)，此種電壓送給沿線的牽引變電所和降壓變電所，中壓環(huán)網(wǎng)采用的連接方式通常有三種，分別是雙回路輻射式、電纜單環(huán)網(wǎng)和電纜雙環(huán)網(wǎng)三種，目前應(yīng)用比較廣泛，造價(jià)比較合理，供電比較可靠的中壓環(huán)網(wǎng)連接方式為電纜雙環(huán)網(wǎng)。

圖1 混合式供電方式示意圖

分散供電方式是指牽引變電所和降壓變電所就近從城市電網(wǎng)引入中壓電源，不建設(shè)專門的主變電所的供電方式，此時(shí)，城市電網(wǎng)的主變電所不僅需要給城市軌道牽引變電所和降壓變電所供電，而且還要給沿線的附近用戶供電，供電可靠性明顯變差，受附近用戶的影響較大，分散供電方式的中壓環(huán)網(wǎng)的連接方式與集中供電方式相同，特點(diǎn)是供電系統(tǒng)的中壓電源，就近從城市電網(wǎng)引入，平均3-5個(gè)車站需要引入兩路電源進(jìn)線，與城市電網(wǎng)接口明顯較多，受城市電網(wǎng)負(fù)荷干擾影響大，供電質(zhì)量和可靠性相對(duì)降低，供電系統(tǒng)的整體獨(dú)立性較差，不利于運(yùn)營(yíng)管理和集中監(jiān)控，致使供電系統(tǒng)的效益受影響。目前，國(guó)內(nèi)很多城市采用分散供電方式。長(zhǎng)春輕軌就是采用了分散供電方式，主要是由于投資較低。

混合供電方式是共同采用了上述兩種的連接方式，以集中供電方式為主，分散供電方式為輔，主要是由于集中供電方式時(shí)，由于中壓網(wǎng)絡(luò)末端距離主變電所較遠(yuǎn)，末端電壓損失較大，而末端電壓損失按照標(biāo)準(zhǔn)不應(yīng)該超過(guò)額定電壓的5%，假定中壓環(huán)網(wǎng)為10kV，即10kV的5%，也就是末端電壓不能低于9.5kV，所以當(dāng)中壓網(wǎng)絡(luò)末端電壓損失不滿足要求時(shí)，一般從城市電網(wǎng)就近引入中壓電源作為集中供電方式的補(bǔ)充，以滿足中壓供電網(wǎng)末端電壓損失允許值的要求＜5%。此時(shí)，投資相對(duì)適中，又能夠滿足可靠性和相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)，所以也是應(yīng)用比較廣泛的供電方式，我國(guó)的北京、武漢等城市采用了混合供電方式。圖1為混合供電方式的連接示意圖，此圖中，即建設(shè)了主變電所又從城市電網(wǎng)引入了中壓電源，為典型的混合供電方式，此圖中壓環(huán)網(wǎng)采用了電纜雙環(huán)網(wǎng)連接方式，并設(shè)置聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)的設(shè)置主要是為了提高供電的可靠性，當(dāng)某個(gè)主變電所故障退出運(yùn)行時(shí)，需要投入聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，把故障變電所切除，聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)正常運(yùn)行時(shí)需要斷開(kāi)，也就是處于開(kāi)環(huán)運(yùn)行狀態(tài)。

結(jié)語(yǔ)

總之，建設(shè)城市軌道交通供電系統(tǒng)具體選擇何種供電方式，要取決于城市電網(wǎng)的實(shí)際情況和軌道線路的分布情況，另外也取決于城市電網(wǎng)的實(shí)際容量和經(jīng)濟(jì)因素等多方面因素。需要根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況進(jìn)行選擇。

[1]宋奇吼，李學(xué)武.城市軌道交通供電[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2009.

[2]徐亞輝.城市軌道交通供變電技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.