淺析城市軌道交通供電系統的供電方式

王靜耀

摘 要：城市基礎建設的一項重要任務就是建立安全、可靠的城市軌道交通系統，這就需要對供電方式進行全面的分析，并根據實際情況選擇出合適的供電方式，從而保證城市軌道交通的供電安全性、穩定性，進而促進城市發展。本文對三種基本的供電方式進行了分析，簡單概括了城市軌道交通系統供電方式的選擇原則和評價標準，并提出了幾點城市軌道交通供電系統建設的幾點建議。

關鍵詞：城市；軌道交通；供電系統；供電方式

中圖分類號： G172 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）27-85-2

0 引言

城市軌道交通供電系統是城市軌道交通用電的重要保障，直接關系到城市軌道交通的運營狀況。城市軌道交通供電系統不但給運行列車提供電力能源，還要為各個站臺的服務設施提供電力保障，因此選擇合適的供電方式，提高供電系統的穩定性，對于城市軌道交通的運營具有重要意義。城市軌道交通供電系統包括外部供電系統、牽引供電系統以及動力照明供電系統，本文主要對外部供電系統應用較為廣泛的供電方式進行了介紹，涉及集中供電方式、分散供電方式、混合供電方式三種，通過全面的分析，根據城市軌道交通電網的分布情況，做出合適的選擇，推動城市交通事業發展。

1 城市軌道交通供電系統的供電方式簡析

從我國城市軌道交通供電系統目前的運營情況來看，每個城市都根據自身的發展需求以及電網結構選用不同的供電方式，本文對以下幾種較為常見的供電方式進行分析。

1.1 集中供電方式

集中供電方式主要指的是在城市軌道沿線建立幾座外部供電系統的主變電所，為牽引供電系統的牽引變電所以及動力照明系統的降壓變電所提供電能供應。集中供電方式的基本特點為：所建設的主變電所的一次側電源需要從上一級110kV高壓區變電所引入獨立電源，建立獨立的供電體系，因此該供電方式只是為牽引變電所和降壓變電所供電，而不對附近的居民進行供電，因此，該供電方式具有較好的供電可靠性，不受其他負荷影響，維修管理較為便捷。但是，集中供電方式也有一定的缺點，主要就是建設成本較高，只有廣州、上海等經濟發達的城市在地鐵軌道交通供電系統中進行了運用。這是由于集中供電方式一般采用橋形接線來提高供電可靠性，這就需要購置兩臺變壓器，從而增加了成本造價。

1.2 分散供電方式

與集中供電方式不同，分散供電方式不需要建設專門的主變電所，而是從附近的城市電網引出電能供給牽引變電所和降壓變電所。在這種供電方式下，城市電網不僅需要為軌道交通牽引變電所和降壓變電所進行電能供應，還要提供電能給附近的用戶，這就導致該供電方式很容易受到附近居民用電的影響，從而降低供電的可靠性。此外，分散供電方式與集中供電方式在中壓環網的連接方式方面保持一致，其特點是采用就近原則，從附近的城市電網引入軌道交通供電系統的中壓電源，平均三至五站引入兩路電源供線，大大增加了與城市電網接口，因此，該供電方式的獨立性較差，容易受到城市電網負荷的影響，使得供電質量明顯降低，不能夠進行集中控制，不利于運營管理，嚴重影響供電系統的效益。但是分散式集中供電方式的投資成本較低，因此在國內一些城市得到了一定的應用，例如長春輕軌等。

1.3 混合供電方式

混合供電方式即上述兩種供電方式的聯合利用，其中集中供電方式占主導地位，分散供電方式進行輔助。在集中供電方式運用的過程中，中壓網絡末端與主變電所之間的距離較遠，使得末端產生較大的電壓損失，為保障供電系統的穩定運行，該電壓損失必須控制在額定電壓的5%以下，例如10kV的中壓環網，其末端電壓損失不能超過10kV的5%，即末端電壓要高于9.5kV。如果中壓電網末端的電壓損失難以滿足供電要求，則需要應用分散供電方式，從附近的城市電網引入中壓電源，為集中供電方式提供輔助作用。這種混合供電方式投資較為適中，并且能夠提高供電系統的穩定性與可靠性，應用較為廣泛，例如我國的武漢、北京的軌道交通中便應用了這種供電方式。此外，混合供電方式的中壓環網采用電纜雙環網的連接方式，通過聯絡開關的設置，提高系統的供電可靠性。

2 城市軌道交通供電系統供電方式的選用

2.1 供電方式的選用原則

2.1.1 以城市電網的具體情況為依據

供電方式的選擇需要遵循城市電網的具體情況，重要體現在以下幾點：第一，當城市電網負荷能力較大、容量充裕時，可以選用分散供電方式，并對變電所容量進行擴建；第二，當城市電網結構較為薄弱，電力供應有顯示，通常選用集中供電的方式；第三，為達到資源的合理利用和供電系統的科學建設，軌道交通部門還可以在市政府的協調作用下與電力部門進行合作，選用分散供電和集中供電相結合的混合方式。

2.1.2 以城市軌道交通規劃為依據

城市軌道交通規劃分為近期規劃和遠期規劃兩種，對供電結構以及供電方式的選擇和確定發揮著重要的影響作用。城市軌道交通規劃涉及選用軌道交通的形式、交通線路的形態和距離、客流量的設計以及城市軌道交通供電系統的結構和容量等，這些都對供電方式做出了具體的要求，因此供電方式的選擇必須以城市軌道交通規劃為依據，要保障滿足最大客流量的運行需求。

2.2 供電方式的評價標準

2.2.1 安全性與可靠性

城市軌道交通供電系統的安全性與可靠性需要從以下幾個方面進行評價：首先，要保證不間斷供電和供電質量，供電質量的好壞對軌道交通的運行設備的安全性具有重要影響，例如，當電壓難以滿足行車需求時，列車發生跳閘現象，停止運行，會造成一定的安全事故和經濟損失；其次，要具有抵抗外界因素影響的能力，例如雨、雪、雷電、高溫等自然因素下，要保證乘客人身安全和重要高壓電力設備的安全，避免事故發生，盡量減少故障問題，降低經濟損失；最后，供電方式還要避免軌道交通供電對周邊環境以及其他事物的危害，例如避免對城市通信、管線等的損害，減少對周邊居民生活影響等。

2.2.2 靈活性與經濟性

城市軌道交通供電系統需要加強供電方式的靈活性，從而保障在正常以及事故狀態下，列車都能夠正常運行，提高軌道的運營效率，這就需要提高供電方式選用和切換操作的簡單性與靈活性。此外，城市軌道交通供電系統建設和運營的根本目的就是提高經濟效益，推動國民經濟發展，這就需要對供電方式的經濟性進行分析，通過設計科學、合理的供電結構和運行模式，提高電能使用效能，降低投資和資金償還壓力。同時，供電方式的選擇，還需要結合全網電力規劃的基本概念，對城市軌道交通的發展進行預測，保障供電方式選擇的經濟性。

3 城市軌道交通系統的建設建議

通過以上分析，城市軌道交通系統在建設過程中，需要根據不同地區的供電需要以及經濟情況，采用不同的供電方式。城市軌道交通供電系統與城市電網之間聯系密切，因此城市軌道交通部門可以與電力部門共同合作，提高供電質量。

3.1 與電力部門建立合作

交通部門要積極與電力部門建立良好的合作關系，充分發揮電力部門的專業能力，加強對城市軌道交通供電系統的建設和運營工作，從而減少運營故障，降低運營成本。對于集中式供電方式，10kV以上的軌道交通電網可以由電力部門負責建設和維護，從長遠發展來看，城市軌道交通系統要盡可能多的發揮電力部門的作用，這就需要交通部門的積極配合，并且對電力部門提出了更高的社會責任要求。

3.2 因地制宜，科學選擇供電方式

首先，要和隧道的形式選擇相結合，包括斷面形狀的選擇、斷面的大小等；其次對于電壓等級的選擇、受流方式的選擇、電網結構的選擇，甚至運營模式的選擇，要敢于創新，不要照搬照抄，更不要盲目攀比；最后，對于不同結構形態的城市，有的屬于狹長結構，有的屬于環形結構，要根據實際情況，科學制定，充分利用本地現有資源，努力實現“集中供電、資源共享”或者實現“資源共享、分散供電”的目標。

4 結束語

總而言之，城市軌道交通供電系統對于交通的正常運行發揮著重要作用，相關部門必須結合城市電網的實際情況，并對軌道線路的分布情況進行認真分析，從滿足供電系統容量需求以及運營經濟性等方面，科學、合理的選擇供電方式，提高供電系統的安全性、穩定性。

參 考 文 獻

[1] 王小峰.城市軌道交通供電系統的設計方法[J].電氣化鐵道，2010，04：42-46.

[2] 李寒生.城市軌道交通供電系統綜合分析及其建設運營模式探索[J].鐵道標準設計，2013，05：119-122+131.