地鐵高壓供電的方式及對比研究

王昭

摘 要：在我國經濟發展進程不斷提速的背景之下，地鐵體系建設逐步完善，為人民群眾的日常生活提供了較大的便利，相比于公交等傳統交通工具，地鐵的運行速度相對較快，車次相對較多，旅客運輸量相對較大，且旅客所獲得的體驗更為舒適。而要想讓地鐵具備良好的安全性能，就必須保證地鐵供電系統的穩定運轉，采取正確的高壓供電方式。基于此，本文簡要闡述了地鐵供電系統的基本概念，分析了三種高壓供電模式之間的優勢與劣勢，并結合實際情況給出了選擇供電方式的正確策略，以求為地鐵行業的良好發展提供理論上的支持。

關鍵詞：地鐵;供電系統;高壓供電方式

中圖分類號：U231.8 文獻標識碼：A

當前較為常見的地鐵高壓供電方式有集中供電、分散供電以及混合供電，這三種供電方式各有優劣，且有著不同的適用條件，相關工作人員應當明確這三類供電方式之間所存在的差異，結合實際情況來選擇合理的供電方式。

1 地鐵供電系統概述

地鐵是一種新興的現代交通工具，在運轉的過程之中主要是以電能作為動力來源，地鐵的供電系統在設計的過程之中充分遵循了經濟合理、運轉靈活且安全、操作簡便、供電可靠這類基本原則，并且所采取的接線方式存在著較為廣闊的發展空間。在地鐵運轉時，諸如排水、防災警報、信號、照明、空調、自動扶梯、通信、通風這類輔助設備同樣需要電力的供應才能夠正常運行，因此地鐵供電系統的作用就顯得至關重要。

一般而言，地鐵供電系統主要包含了外部電源、牽引供電系統、主變電所以及動力照明系統，其中外部電源主要是指在供電系統中除開主變電所用于供電的城市電網的電源，一般存在著分散供電、集中供電以及混合供電這三種形式。集中供電主要是指以110 kV的城市電網為基礎，從中引出地鐵運轉過程中所需的電源，需要注意的是，這一電源中必須要保證有一回路的電源屬于專業線路的范疇。而主變電所則主要是用于對110 kV的城市電網高壓電源進行接收，通過一系列降壓處理轉變成35 kV或者是10 kV的中壓電源，一般是集中供電采取主變電所這一模式。當前主變電所主要采取了橋型或者是線變這兩種接線模式。而牽引供電系統主要是用于對交流中壓進行額外處理，轉換成750 kV或者是1 500 V的直流電壓，通常用于讓地鐵列車獲得相應的牽引供電。牽引供電系統主要包含了牽引網絡以及牽引變電所，而牽引網絡又由接觸網以及回流網組成。其中接觸網主要采用了1 500 V或者是750 V直流接觸軌以及1 500 V直流架空接觸網羅這兩種懸掛手段，大部分工程都采取了走行軌兼做回流網的模式，少部分工程則采取了回流軌的模式。動力照明供電系統主要是用于對10 kV或者是35 kV的交流中壓進行降壓處理，轉變為220 V或者是380 V的電壓，這樣一來便能夠給地鐵運轉過程中的各類機電設備注入不竭的動力[1]。

2 地鐵高壓供電的基本方式

2.1 集中供電

顧名思義，集中性供電就是按照地鐵的實際線路走向情況來完成對線路及用電量的計算，并將所獲得的數據信息儲存于主變電所之中，當地鐵運轉過程中便對其進行集中供電，以此來滿足不同部位的各類需求。在主變電所之中存在著兩條110 kV電源線路，并且這兩條電源線路之間相互獨立，地鐵運轉時對供電電壓的等級需求為35 kV或者是10 kV，因此主變電所主要負責轉換電壓等級，這一模式便稱之為集中供電。中壓網絡是集中供電模式中的關鍵組成部分，用電電量、供電距離、城市電網規劃情況這類因素都會對中亞網絡的電壓等級產生直接的影響。因此相關技術人員應當充分考慮到這類因素所產生的作用，并站在經濟以及技術等層面來進行全方位地比較，這樣所確定的電壓等級才更為合理。通過集中供電這一模式能夠讓地鐵供電具備更高的靈敏性以及穩定性，因此當前集中供電模式在大部分城市的地鐵建設之中較為常見。

2.2 分散供電

這種供電方式的主要特點是無主變電所，地鐵運營所需電壓等級直接從城市電網接入地鐵沿線牽引變電所向降壓變電所轉換。當然，不是所有的地鐵都能提供這種電力城市的電網非常發達，為了滿足地鐵站附近穩定供電的需要，分布式電網的平均電壓水平應為城市電網的平均電壓水平[2]。這樣，可以與車站的變電站一起建立電源開關。請注意：每個牽引變電站和變電站必須有兩條電源線，并且兩個電源之間的供應來源必須獨立，具體如圖2所示。

2.3 混合供電

混合供電模式結合了集中供電以及分散供電的優勢，并以集中供電為主，分散供電為輔。在采取這一模式時，會在大部分地段都采取集中供電的模式，針對部分較為特殊的地段則采取分散供電模式，通過這一模式的應用，能夠讓地鐵供電系統得到一定程度的完善，具體如圖3所示。

3 地鐵三種供電方式的比較分析

如采用集中供電方式，需設置一座總變電所，并從城市電網增加2套安全高壓電源，其電壓一般是在35 kV或者是110 kV之中進行選擇。如若采取了分散供電這一模式，相關工作人員就無需再進行總變電所的設定，則需要對降壓變電所以及牽引變電所進行單獨設定，并從城市電網之中引出兩個相對獨立的電源，其電壓分別是35 kV以及10 kV。混合供電法是前兩種方法的結合。集中供電是主要供電方式，分散供電是輔助能源。城市地鐵沿線由牽引變電所和降壓變電所連接，為了彌補分散供電系統相比集中供電的不足，集中供電系統具有以下優點：更安全可靠，安裝管理更方便，而員工投訴項目的實施更方便、更簡單，維修項目也更簡單。由高壓線敷設更多的是電線舒適。地下部分城市地鐵可沿隧道壁移動，不存在選線問題。這樣既縮短了施工時間，又減少了資金投入，使線路的定期維護更加舒適。中央電源接高壓電源，其保護措施優于高壓性能，且相對維護成本較低。在收費方面，由于其獨特的用電類型，計算起來更加方便。能源管理部門在計算電費時只應超過整個變電站的總計量，不必超過每個變電站的電能計量。在向各自的工作人員提供綜合匯總后，能源管理部門操作起來更為簡便，各類不必要的環節也能夠被省去[4]。

4 地鐵供電系統的供電方式的選擇對策

第一，從供電可靠性選擇。從安全可靠的電源供應的角度來看，集中供電的方法變得非常低的短路或故障概率。集中式高壓供電方式必須非常可靠;這樣就比較小，這樣更安全可靠;分散式供電方式主要是與城市電網相結合，會設置多個開關點，且極性因素較多。如果有問題，一定要有下一個開關，對電源進行補償，使其安全性和可靠性不高。

第二，從供電質量選擇。從供電質量來看，集中供電方式優于分散供電方式。集中供電方式供電只要是高壓電，其供電質量就比較好;分散供電方式的用電量與城市電網關聯，其供電質量相對較差。

第三，從運營管理方面選擇。電力集中管理是城市供電管理的一個重要組成部分，其主要原因是供電環節多、管理不集中、管理難度大，所以它的調控比較復雜[5]。

第四，從施工方以及建設資金方面選擇。對于項目的實施，集中供電方式比分散供電方式更容易。由于集中供電方式與城市的聯系較少，供電線路需要經過的路徑相對較少，因此項目的實施更加容易和方便。相反，分散供電方式需要與城市聯系復雜，項目實施更為復雜;從資金角度看，集中供電方式多采用高壓電源，建設成本較高。相反，分散供電方式對供電電壓要求較低，成本相對較低。

5 結語

綜上所述，地鐵高壓供電系統相比而言較為復雜，相關技術人員在選擇供電方式的過程之中應當充分考慮到所在地的電網狀況以及地鐵實際電負荷情況，這樣才能夠有效推動城市軌道交通的良好發展。

參考文獻：

[1]王軍.地鐵供電系統工程施工安全風險管控探討[J].科技風，2020，33（27）：101-102.

[2]何明順.地鐵牽引供電系統整流變壓器轉運就位施工技術[J].低碳世界，2020，10（09）：165-166+191.

[3]林圣，崔臻，楊茜茜，等.地鐵中壓環網供電系統可靠性評估方法[J/OL].西南交通大學學報：1-8[2020-10-16].

[4]王鵬宇，郭昆麗，高子偉，等.地鐵牽引供電整流機組建模仿真及諧波分析[J].通信電源技術，2019，36（11）：37-40.

[5]溫志攀.地鐵供電系統中柔性接觸網常見故障和防范措施探討[J].科技經濟導刊，2019，27（33）：64.