地鐵工程高壓供電系統(tǒng)三種常見方式的對(duì)比分析

摘要：隨著城市軌道交通不斷發(fā)展，地鐵因其方便快捷成為了人們出行首選的交通工具，它在城市交通中的地位也不斷提升。因?yàn)榈罔F的運(yùn)行需要電力支持，所以為了保證地鐵運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，就要選擇穩(wěn)定可靠的供電系統(tǒng)。目前，我國地鐵的供電系統(tǒng)是由城市電網(wǎng)負(fù)責(zé)的。本文針對(duì)目前地鐵供電系統(tǒng)的主要方式進(jìn)行論述，并對(duì)它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比分析。

關(guān)鍵詞：地鐵；高壓供電系統(tǒng)；

一、城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成部分

包括地鐵在內(nèi)的城市軌道交通的電源都是由城市電網(wǎng)負(fù)責(zé)供應(yīng)的，在城市軌道交通的供電系統(tǒng)中，需要由城市電力系統(tǒng)對(duì)電壓進(jìn)行輸送，并實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓等級(jí)的轉(zhuǎn)換。只有這樣，軌道交通的各種用電設(shè)備才能使用到等級(jí)恰當(dāng)?shù)碾娏Y源。通常情況下，城市軌道交通的供電系統(tǒng)由五個(gè)職能系統(tǒng)組成，即負(fù)責(zé)外部供電的外部電源；負(fù)責(zé)電源控制和轉(zhuǎn)換的主變電所；負(fù)責(zé)牽引功能的供電系統(tǒng)；負(fù)責(zé)照明及風(fēng)水電機(jī)的供電系統(tǒng)和負(fù)責(zé)對(duì)電力進(jìn)行監(jiān)控的綜自系統(tǒng)。其中，負(fù)責(zé)牽引供電系統(tǒng)和負(fù)責(zé)照明及風(fēng)水電機(jī)的供電系統(tǒng)共同組成了城市軌道交通的內(nèi)部供電系統(tǒng)。城市軌道交通不能直接使用高壓交流電，所以就需要負(fù)責(zé)牽引供電的部分，利用牽引變電所的功能，將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪褐绷麟姡詽M足電力車輛的行駛需求。在牽引變電所進(jìn)行交-直轉(zhuǎn)換的過程中，饋電線會(huì)將已經(jīng)轉(zhuǎn)換過的低壓直流電輸送到接觸網(wǎng)上，電動(dòng)車輛上會(huì)利用受流器直接和接觸網(wǎng)進(jìn)行接觸，以獲得所需要的電能資源。負(fù)責(zé)照明的供電系統(tǒng)，顧名思義，就是負(fù)責(zé)提供車站和車廂內(nèi)照明的部分。這一部分是由降壓變電所和動(dòng)力照明的配電線共同組成的，負(fù)責(zé)照明的同時(shí)還要負(fù)責(zé)車站和車輛內(nèi)的電梯、風(fēng)機(jī)和水泵等動(dòng)力設(shè)備的電源。此外，它還要負(fù)責(zé)車站和車輛中的通信、信號(hào)和自動(dòng)化設(shè)備的電源。

二、地鐵中高壓供電的三種方式

（一）采用集中供電的方式

采用這種方式進(jìn)行供電之前，需要根據(jù)地鐵的線路走向，計(jì)算出線路的長短和用電量的多少，然后根據(jù)這些數(shù)據(jù)建立一個(gè)地鐵專用的主變電所。主變電所中必須有兩條獨(dú)立的110kV電源線路，地鐵運(yùn)行時(shí)，內(nèi)部供電需要的電壓等級(jí)為35kV或者是10kV，電壓等級(jí)的轉(zhuǎn)換需要由主變電所來完成。這種由主變電所組成的供電方式就叫做集中式供電。

集中式供電中一個(gè)很重要的組成部分就是中壓網(wǎng)絡(luò)，用電的多少，供電距離的遠(yuǎn)近、城市電網(wǎng)的發(fā)展和規(guī)劃等因素都會(huì)影響到它的電壓等級(jí)。在綜合考慮這些因素的基礎(chǔ)上，經(jīng)過經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的比較之后才能最終確定中壓網(wǎng)絡(luò)的電壓等級(jí)。采用集中式供電的方式便于對(duì)地鐵的供電系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理，也能提高地鐵內(nèi)部供電的穩(wěn)定性和靈敏性，所以目前很多城市的地鐵都采用這種方式供電。

（二）采用分散供電的方式

這種供電方式最大的特點(diǎn)就是不設(shè)置主變電所，地鐵運(yùn)行需要的電壓等級(jí)由城市電網(wǎng)直接輸送到地鐵沿線的牽引變電所和降壓變電所中。當(dāng)然，并不是所有城市的地鐵都可以采用這種方式進(jìn)行供電，因?yàn)檫@種方式要求城市的電網(wǎng)系統(tǒng)非常發(fā)達(dá)，才能滿足地鐵車站附近需要穩(wěn)定電源供應(yīng)的要求。分散式供電方式的中壓網(wǎng)絡(luò)的電壓等級(jí)應(yīng)該和城市電網(wǎng)的等級(jí)相同。采用這種方式對(duì)地鐵供電時(shí)，可以設(shè)置電源開關(guān)所，和車站的變電站一起建設(shè)。需要注意的是，采用這種方式進(jìn)行地鐵供電必須要保證每一個(gè)牽引變電所和降壓變電所都具備兩條電源線，而且這兩條電源的供應(yīng)必須是獨(dú)立的。

（三）采用混合供電的方式

這種供電方式就是集中式供電和分散式供電的融合，其中集中供電占主導(dǎo)地位，在個(gè)別地段采用分散式供電，將城市電網(wǎng)引入其中，對(duì)集中供電起到輔助作用，不斷完善地鐵的供電系統(tǒng)。

三、地鐵中高壓供電三種方式的比較分析

城市電網(wǎng)的發(fā)展程度會(huì)直接影響到地鐵的供電系統(tǒng)，所以在選擇地鐵供電方式之前，一定要考慮到城市電網(wǎng)的實(shí)際組成情況和地鐵線路的具體分布，具體問題具體分析，根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際條件來選擇合適的供電方式。

（一）集中供電方式的優(yōu)勢和劣勢

集中供電方式最大的優(yōu)勢在于，它能對(duì)地鐵的供電系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理，并且電源供應(yīng)的穩(wěn)定性較高，出現(xiàn)意外情況的幾率較低。除此之外，因?yàn)檫@種方式的線路比較集中，使得施工非常方便，而且能給后期的維護(hù)帶來便利。同時(shí)采用集中供電對(duì)抑制諧波具有比較顯著的效果，而且在計(jì)算用電費(fèi)用時(shí)也比較方便簡單。地鐵的管理部門只需要在主變電所中安裝一個(gè)總電表來計(jì)算用電量即可。雖然這種方式能為后期的各項(xiàng)工作提供便利，但是它最大的劣勢就是前期的投資建設(shè)費(fèi)用太大，如果預(yù)算不足，選擇這種方式就需要慎重考慮。

（二）分散式供電的優(yōu)勢和劣勢

和集中供電方式的優(yōu)勢相比，這種供電方式具有非常明顯的劣勢，例如地鐵在運(yùn)行中會(huì)同時(shí)受到兩種等級(jí)的電壓影響，很容易出現(xiàn)故障，穩(wěn)定性較差。同時(shí)這種供電方式導(dǎo)致地鐵站和城市電網(wǎng)的接口數(shù)量增多，就增加了進(jìn)行管理的環(huán)節(jié)，如果發(fā)生故障，也不便于轉(zhuǎn)電。牽引變電所產(chǎn)生的高次諧波會(huì)直接進(jìn)入到電網(wǎng)中，對(duì)其他用戶的使用造成煩擾。除了這些劣勢之外，分散供電會(huì)消耗大容量的城市變電儲(chǔ)備，而且在施工過程中會(huì)增加對(duì)變電站的改造工程，給施工帶來不便。雖然分散供電具有很多劣勢，但是它的前期投資耗費(fèi)較少，便于城市電網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一的規(guī)劃和管理。

（三）混合供電方式是兩者的結(jié)合

如果城市的電力資源不充裕，變電站的數(shù)量不多，就可以采用分散式供電；反之，如果因?yàn)橐⒑芏嘧冸娬径黾油顿Y成本，就可以采用集中供電的方式。

四、結(jié)束語

因?yàn)榈罔F高壓供電的系統(tǒng)比較復(fù)雜，在城市軌道交通的建設(shè)中，究竟該選擇什么樣的供電方式，需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐某鞘须娋W(wǎng)情況和地鐵的實(shí)際電負(fù)荷進(jìn)行具體分析，以更好地促進(jìn)城市軌道交通的快速發(fā)展。

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作者簡介：李慶周（1980-），男，碩士研究生，中級(jí)職稱，從事工廠供配電設(shè)計(jì)工作。