地鐵工程高壓供電系統三種常見方式的對比分析

摘要：隨著城市軌道交通不斷發展，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。因為地鐵的運行需要電力支持，所以為了保證地鐵運行的可靠性和穩定性，就要選擇穩定可靠的供電系統。目前，我國地鐵的供電系統是由城市電網負責的。本文針對目前地鐵供電系統的主要方式進行論述，并對它們各自的優缺點進行了對比分析。

關鍵詞：地鐵；高壓供電系統；

一、城市軌道交通供電系統的組成部分

包括地鐵在內的城市軌道交通的電源都是由城市電網負責供應的，在城市軌道交通的供電系統中，需要由城市電力系統對電壓進行輸送，并實現對電壓等級的轉換。只有這樣，軌道交通的各種用電設備才能使用到等級恰當的電力資源。通常情況下，城市軌道交通的供電系統由五個職能系統組成，即負責外部供電的外部電源；負責電源控制和轉換的主變電所；負責牽引功能的供電系統；負責照明及風水電機的供電系統和負責對電力進行監控的綜自系統。其中，負責牽引供電系統和負責照明及風水電機的供電系統共同組成了城市軌道交通的內部供電系統。城市軌道交通不能直接使用高壓交流電，所以就需要負責牽引供電的部分，利用牽引變電所的功能，將交流電轉變為低壓直流電，以滿足電力車輛的行駛需求。在牽引變電所進行交-直轉換的過程中，饋電線會將已經轉換過的低壓直流電輸送到接觸網上，電動車輛上會利用受流器直接和接觸網進行接觸，以獲得所需要的電能資源。負責照明的供電系統，顧名思義，就是負責提供車站和車廂內照明的部分。這一部分是由降壓變電所和動力照明的配電線共同組成的，負責照明的同時還要負責車站和車輛內的電梯、風機和水泵等動力設備的電源。此外，它還要負責車站和車輛中的通信、信號和自動化設備的電源。

二、地鐵中高壓供電的三種方式

（一）采用集中供電的方式

采用這種方式進行供電之前，需要根據地鐵的線路走向，計算出線路的長短和用電量的多少，然后根據這些數據建立一個地鐵專用的主變電所。主變電所中必須有兩條獨立的110kV電源線路，地鐵運行時，內部供電需要的電壓等級為35kV或者是10kV，電壓等級的轉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。

集中式供電中一個很重要的組成部分就是中壓網絡，用電的多少，供電距離的遠近、城市電網的發展和規劃等因素都會影響到它的電壓等級。在綜合考慮這些因素的基礎上，經過經濟和技術的比較之后才能最終確定中壓網絡的電壓等級。采用集中式供電的方式便于對地鐵的供電系統進行統一管理，也能提高地鐵內部供電的穩定性和靈敏性，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就是不設置主變電所，地鐵運行需要的電壓等級由城市電網直接輸送到地鐵沿線的牽引變電所和降壓變電所中。當然，并不是所有城市的地鐵都可以采用這種方式進行供電，因為這種方式要求城市的電網系統非常發達，才能滿足地鐵車站附近需要穩定電源供應的要求。分散式供電方式的中壓網絡的電壓等級應該和城市電網的等級相同。采用這種方式對地鐵供電時，可以設置電源開關所，和車站的變電站一起建設。需要注意的是，采用這種方式進行地鐵供電必須要保證每一個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必須是獨立的。

（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地位，在個別地段采用分散式供電，將城市電網引入其中，對集中供電起到輔助作用，不斷完善地鐵的供電系統。

三、地鐵中高壓供電三種方式的比較分析

城市電網的發展程度會直接影響到地鐵的供電系統，所以在選擇地鐵供電方式之前，一定要考慮到城市電網的實際組成情況和地鐵線路的具體分布，具體問題具體分析，根據當地的實際條件來選擇合適的供電方式。

（一）集中供電方式的優勢和劣勢

集中供電方式最大的優勢在于，它能對地鐵的供電系統進行統一管理，并且電源供應的穩定性較高，出現意外情況的幾率較低。除此之外，因為這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帶來便利。同時采用集中供電對抑制諧波具有比較顯著的效果，而且在計算用電費用時也比較方便簡單。地鐵的管理部門只需要在主變電所中安裝一個總電表來計算用電量即可。雖然這種方式能為后期的各項工作提供便利，但是它最大的劣勢就是前期的投資建設費用太大，如果預算不足，選擇這種方式就需要慎重考慮。

（二）分散式供電的優勢和劣勢

和集中供電方式的優勢相比，這種供電方式具有非常明顯的劣勢，例如地鐵在運行中會同時受到兩種等級的電壓影響，很容易出現故障，穩定性較差。同時這種供電方式導致地鐵站和城市電網的接口數量增多，就增加了進行管理的環節，如果發生故障，也不便于轉電。牽引變電所產生的高次諧波會直接進入到電網中，對其他用戶的使用造成煩擾。除了這些劣勢之外，分散供電會消耗大容量的城市變電儲備，而且在施工過程中會增加對變電站的改造工程，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較少，便于城市電網進行統一的規劃和管理。

（三）混合供電方式是兩者的結合

如果城市的電力資源不充裕，變電站的數量不多，就可以采用分散式供電；反之，如果因為要建立很多變電站而增加投資成本，就可以采用集中供電的方式。

四、結束語

因為地鐵高壓供電的系統比較復雜，在城市軌道交通的建設中，究竟該選擇什么樣的供電方式，需要結合當地的城市電網情況和地鐵的實際電負荷進行具體分析，以更好地促進城市軌道交通的快速發展。

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作者簡介：李慶周（1980-），男，碩士研究生，中級職稱，從事工廠供配電設計工作。