地铁供电系统的供电方式及其选择

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【摘要】随着我国经济的不断发展，地铁逐渐成为了大型城市城市形象的重要工程，因此，城市地铁供电系统的建设很重要，这是保证地铁能够安全顺利运行的前提。本文将从以下几个方面来阐述地铁供电系统的供电方式及其选择问题。

【关键词】地铁；供电系统；供电方式；选择

中图分类号：U231+.3 文献标识码：A

一、前言

供电系统对于地铁来说极其重要，而选择怎么样的供电方式将会影响供电系统的效果和稳定程度，因此，我们研究地铁供电系统的供电方式及其选择问题很有意义。

二、地铁供电系统的组成形式

地铁供电电源通常取自城市电网，通过城市电网一次电力系统和地铁供电系统实现输送或变换，然后以适当的电压等级供给地铁各类设备。根据用电性质的不同，地铁供电系统可分为两部分：由牵引变电所为主组成的牵引供电系统和以降压变电所为主组成的动力照明供电系统。牵引供电系统主要由主变电所、牵引变电所、接触网、电力监控、供电缆网等组成。提供地铁车辆的牵引动力电源。动力照明供电系统主要由降压变电所、低压母线排、配电设备、线缆、用电设备等组成。提供地铁机电设备动力电源和照明电源。此外，还应设置地铁应急电源系统，如小型发电机、ＥＰＳ电源、ＵＰＳ电源等。

三、地铁供电方式

1、分散供电方式是指沿地铁线路的城市电网（通常是10KV电压等级）分别向各沿线的地铁牵引变电所和降压变电所供电。其前提条件是城市电网在地铁沿线有足够的变电站和备用容量，并能满足地铁牵引供电的可靠性要求。如早期的北京地铁采取的就是这种供电方式。

2、集中供电方式是指城市电网（通常是110KV或66KV电压等级）向地铁的专用主变电所供电，主变电所再向地铁的牵引变电所和降压变电所供电，地铁自身组成完整的供电网络系统。近几年新建的地铁系统多采用集中供电方式，如上海、广州、深圳地铁等。

3、分散与集中相结合的供电方式是上述两种供电方式的结合，可充分利用城市电网的资源，节约投资，但供电可靠性不如集中供电方式，管理亦不够方便。

四、三种供电方式的比较

当采用集中供电方式时，设主变电所，需从城市电网中引入两路可靠电源(一般为110KV或35KV电压等级)。当采用分散供电方式时，不设主变电所，各牵引变电所、降压变电所分别由城市轨道交通沿线电网近接引两路相互独立的35KV或10KV电源供电。混合供电方式是前两种供电方式的结合，一般是以集中供电方式为主，个别区段的牵引或降压变电所直接引入城市电网电源作为集中供电方式的补充。与分散供电方式相比，集中供电方式具有以下优点:

1、可靠性高，便于集中统一调度和集中管理。

2、施工方便，维护容易，电缆敷设路径比较好走。在城市轨道交通地下部分，电缆可沿隧道内壁上的支架敷设，在高架区段，电缆可沿线路两侧的支架敷设，不存在另选路径开挖道路的问题，可以节省投资，方便电缆的维护保养。

3、抑制谐波的效果较好。城市轨道交通系统是直流牵引供电系统，其牵引整流系统是较好的谐波源，为减少谐波对电网的影响和危害，一是采用较高脉波(12脉波或24脉波)整流机组，二是选用较高电压(nokV)的电源，因为大容量、高电压电网的承受能力强，同时国标规定的谐波总畸变率和谐波电压含有率比小容量、低电压电网要低得多，而且也有利于今后集中采取高次谐波防治措施。

4、计费方便、简单。采用110kV电压集中供电方式，运行管理单位与电业部门的电度计费在主变电所设总计量就行，不必在各变电所分别计量、汇总，计费方便、简单，同时也减少了供电部门之间的联络环节。

总之，由于城市轨道交通的供电系统与城市电网的分布密切相关。因此设计时应根据城市电网的构成情况和城市轨道交通的具体情况，选用某种形式的供电方式。

五、牵引供电方式的选择

1、目前牵引网对机车的供电方式主要有2种，即第3轨供电方式和架空接触网供电方式。第3轨采用的供电电压为DC750V，架空接触网采用的供电电压为DC1500V，有柔性接触和刚性接触2种。

刚性接触的主要优点是，刚性汇流排和接触线轴向无张力，不存在断排或断线的可能，安全可靠，对土建承力要求低。其汇流排铜当量截面约为1400mm2，载流截面大，因此无需架设辅助馈线。由于结构紧凑，可以减少隧道净空尺寸。刚性悬挂由于无张力，锚段关节处无需传统重力式的下锚装置。在接触网分段处、道岔处安装结构简单，隧道无需局部开挖，尤其是复式交分道岔处安装装配要简单得多。刚性悬挂基本无维护或者少维护，方便运营，降低运营维护费用。

影响到牵引供电方式的选择因素很多，如地铁系统的安全性、地铁的投资、维修工作量、杂散电流的影响及电磁干扰等。有资料显示，通过比较2种供电方式，大多数情况下，综合结果显示架空接触网供电方式在安全性和经济效益方面优于第3轨的供电方式。这与世界上目前约70％的地铁采用架空接触网供电，约30％采用第3轨供电的情况是一致的。最终采用何种供电方式，仍需依据各城市具体的情况综合比较确定。

2、牵引供电系统运行方式

(一)正常运行方式

正线各供电区间，均由相邻牵引变电所双边供电;车辆段内接触网由车辆段牵引变电所供电;停车场内接触网由停车场牵引变电所供电。

(二)任一牵引变电所解列时的运行方式

当任一牵引变电所解列(不含线路端头牵引变电所)，由相邻变电所越区“大双边”供电。

当正线线路端头的牵引变电所解列，分别由相邻的牵引变电所单边供电。

车辆段或停车场牵引变电所解列时，由正线牵引变电所通过合上正线与车辆段或停车场接触网分段隔离开关向车辆段或停车场牵引网供电，而车辆段或停车场牵引变电所不向正线支援任务。

六、地铁变电所主接线的选择

地铁变电所的主要类型有主变电所、直流牵引变电所、降压变电所、跟随所和牵引降压混合所。对于各类变电所的主接线，应满足可靠性、灵活性、安全性和积极性的基本要求。

各类变电所一般都设置两台变压器。其中主变电所的接线方式1次侧可采用内桥接线或T形接线，2次侧多采用单母线分段接线。如广州地铁主变电所1次侧采用内桥接线，深圳地铁主变电所1次侧采用T形接线，两者2次侧均采用单母线分段接线。对于牵引变电所，其1次侧和2次侧多采用单母线接线。降压变电所的1次侧多采用单母线接线，2次侧一般采用单母线分段接线。跟随所是由“负荷开关＋熔断器”的组合电器引入中压电源独立设置的降压变电所，其1次接线方式和降压变电所一样，但1次侧无高压断路器。为了节约用地和方便管理，在具有牵引变电所和降压变电所的车站，一般将两者1次侧接在同一段母线上，即合并建成牵引降压混合所。在某些降压变电所中，有时采用了比较特殊的接线方式，如广州地铁某车辆段的降压变电所接线（图1），其降压所和牵引变电所合建。为了保证降压所有两路独立的电源进线，其1次侧从车站另一端的降压所引进了另一路电源，正常运行时两台变压器分列运行，低压侧设置分段开关并设置失压自动投入装置，分段开关正常运行时断开，低压侧某段母线失压故障时，可通过手动合上分段开关或自动投入装置由另一段母线恢复供电。此种方式较普通的单母线接线复杂，因为两台变压器1次侧增加了两回路电力电缆的连接，但提高了供电可靠性。

图1降压变电所特殊的接线方式

七、关于地铁供电系统安全方面的建议

1、对供电系统设备设施的日常维护

保持地铁供电系统长周期的正常运行，要求对各类设施设备及时维护保养，以减少随机故障的影响。从防灾、抗灾的角度来讲，日常安全维护制度还要确保牵引变电所内设备的完备性，灭火装置的充分性及可用性。

2、完备的供电系统监测

系统、安全装置、消防设施和信息传输系统，地铁供电系统也要严格贯彻“安全第一，预防为主”的方针。对于内和线路情况进行实时监测就是一项重要手段。在牵引变电所内安装摄头，可以监测到任何牵引变电所故障情况。地铁供电系统安全装置一般包括所内报警按钮、智能烟感探头、紧急照明和通风系统。

八、结束语

地铁供电系统未来的建设将会更加的严格，这是为了让地铁的运行能够更加的顺畅。所以，在今后地铁供电系统的建设和供电方式的选择工程中，我们要更加的强调质量。

【参考文献】

[1]湛维昭，地铁综合监控系统的集成模式[J]，都市快轨交通，2007

[2]王剑，电力监控系统（PSCADA）在地铁中的应用[J]，信息技术，2011

[3]孙彰林,何颖.地铁供电系统可靠性设计[J].现代城市轨道交通，2006(01)