佘啟松

中鐵武漢電氣化局集團(tuán)有限公司城鐵分公司 湖北 武漢 430000

1 、供電系統(tǒng)概述

中國城市化進(jìn)程的深入，城市交通在城市化進(jìn)程中占據(jù)非常重要的地位，電力的正常運(yùn)行加快了城市人口增長的步伐，城市生活的電力增長是非常的重要，電壓的壓力負(fù)荷逐漸增大，地鐵的供電系統(tǒng)的負(fù)荷大小相對增加，因?yàn)榈罔F的供電系統(tǒng)的運(yùn)行具有不可替代的作用，所以這種情況應(yīng)該研究供電方式的地鐵供電系統(tǒng)，尋找合適的供電系統(tǒng)電源。

2 、供電方式的分類選擇

地鐵供電系統(tǒng)包含牽引供電系統(tǒng)，電源和照明系統(tǒng)，雜散電流保護(hù)系統(tǒng)和電力監(jiān)控系統(tǒng)等組件。地鐵牽引供電系統(tǒng)，為各種設(shè)備提供電力，這是地鐵電動車運(yùn)行的必要條件。電源和照明系統(tǒng)，確保所有照明設(shè)備，地鐵空調(diào)和電梯設(shè)備的正常運(yùn)行。地鐵供電設(shè)備應(yīng)沿地鐵線路布置，為所有電氣設(shè)備供電。這些內(nèi)部電線應(yīng)來自不同的變電站或傳輸系統(tǒng)，以防止突然和意外的電力中斷影響地鐵系統(tǒng)。為了降低運(yùn)營和建設(shè)成本，有必要縮短電纜的長度，在發(fā)電站附近建造地鐵站，以減少所用傳輸材料的長度。

地鐵供電主要包括外部供電系統(tǒng)和內(nèi)部供電系統(tǒng)，外部分為集中式、分散式地鐵供電系統(tǒng)混合供電系統(tǒng)。這三種供電方式各有優(yōu)缺點(diǎn)。在實(shí)際選用和使用中具體分析，以達(dá)到最佳效果。地鐵的內(nèi)部自身供電方式主要包括接觸網(wǎng)供電和三軌供電。這兩種類型的內(nèi)部電源也影響著外部電源的選擇，優(yōu)缺點(diǎn)。內(nèi)部電源的選擇也為外部電源的選擇提供了依據(jù)。

2.1 集中供電方式的選擇分析

地鐵集中供電是沿地鐵線設(shè)置專用變電站，將連接的高壓變壓器減少到10kv或35kv，可直接用于地鐵線路的電壓等級。因此，通過設(shè)置主變電站，可以在沒有輔助變壓器的情況下均勻地提供地鐵所需的電力。這是一個(gè)需要許多主變壓器的集中式電源。由于多區(qū)域變電站的存在，地鐵的故障分布和供電方式很容易受到電網(wǎng)干擾的影響，分布式供電將導(dǎo)致大規(guī)模的外部電源接入并增加管理難度。由于集中供電系統(tǒng)建設(shè)成本高，線路保護(hù)措施完善，故障率相對較低，干擾相對較小，而且集中供電，敷設(shè)線的長度也較短。

2.2 內(nèi)部供電方式的概述

第三軌道動力源是在列車上運(yùn)行的兩條軌道之外加上帶電軌道，根據(jù)當(dāng)前模式可分為上接觸，下接觸和側(cè)接觸。第三條軌道建造成本更低，并且需要更少的隧道空間。接觸網(wǎng)供電和三軌供電兩種供電方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r進(jìn)行調(diào)整。從城市地鐵在緩解地面交通和后期維護(hù)方面的作用來看，選擇接觸供電方式更為合適。

剛性接觸的主要優(yōu)點(diǎn)是在剛性母線和接觸軸的方向上沒有張力?？偩€的銅等效部分約為1400mm2，載流量較大，因此無需設(shè)置輔助饋線。由于其緊湊的結(jié)構(gòu)，可以減小間隙尺寸。由于采用無張力剛性懸架，不需要傳統(tǒng)的錨節(jié)點(diǎn)重力錨固裝置。其安裝結(jié)構(gòu)簡單，在接觸網(wǎng)和開關(guān)段，隧道不需要局部開挖。剛性懸掛，維護(hù)少或無需維護(hù)，易于操作，降低運(yùn)營和維護(hù)成本。根據(jù)數(shù)據(jù)，通過比較兩種供電方式，綜合結(jié)果表明，在大多數(shù)情況下，接觸網(wǎng)供電方式在安全性和經(jīng)濟(jì)效益方面優(yōu)于第三軌供電方式。這與世界上約70%的地鐵由接觸網(wǎng)供電，約30%由三軌供電這一事實(shí)是一致的。最終的供電方式需要根據(jù)每個(gè)城市的具體情況來確定。

3 、幾種供電方式的比較

采用集中供電方式時(shí)，在地鐵沿線設(shè)置主變電所，分別從地方110kV電網(wǎng)引入兩路電源對地鐵沿線進(jìn)行集中供電，每個(gè)為主變電器分壓的牽引變電所和降壓變電站都是由35KV和10KV電源進(jìn)行電力供應(yīng)。它們是獨(dú)立的，由城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)連接和引導(dǎo)。采用分散式的供電系統(tǒng)時(shí)，沒有主變電站，采用在沿線設(shè)置的多座開關(guān)站或開閉所從地方10kV或35kV電網(wǎng)引入電源?；旌蟿恿δＪ绞乔皟煞N動力模式的組合。通常，集中供電是主要方式。

集中供電方式便于施工，維護(hù)和電纜敷設(shè)。城市軌道交通的地下部分可以沿隧道支撐的內(nèi)壁布置，高架部分可以沿道路支撐布置。

諧波抑制效果。牽引整流系統(tǒng)諧波源較好，減少了對電網(wǎng)的諧波影響和危害，地鐵是采用高脈沖波脈沖（12或24脈沖整流單元），集中供電方式選擇高壓電源，由于容量大，高壓電網(wǎng)能力強(qiáng)，同時(shí)諧波電壓總諧波失真率和速率遠(yuǎn)低于小容量和低壓電網(wǎng)，也是未來預(yù)防和控制高頻率的關(guān)鍵措施。

用電方便簡單。在110kV電壓集中供電模式下，運(yùn)行管理單元和電力部門之間的電費(fèi)結(jié)算可以在主變電站整體上進(jìn)行測量，而不是每個(gè)變電站的單獨(dú)計(jì)量匯總。為了節(jié)省土地和便于管理，牽引變電站和降壓變電站通常在同一車站并行設(shè)置，即建立牽引降壓混合站。

總之，城市軌道交通供電系統(tǒng)與城市電網(wǎng)的分布密切相關(guān)。因此，根據(jù)城市電網(wǎng)的構(gòu)成和城市軌道交通的具體情況，在設(shè)計(jì)中應(yīng)選擇合適的供電方式。

4 、主要建議

為了保證地鐵自身供電的的長期有效運(yùn)行，有必要對所使用設(shè)備進(jìn)行及時(shí)的維護(hù)，以便減少事故發(fā)生的概率。從預(yù)防災(zāi)害進(jìn)行減災(zāi)的方面來看，引進(jìn)相關(guān)安全維護(hù)系統(tǒng)還應(yīng)保證牽引變電站設(shè)備的完整程度，消防設(shè)備的充足性和可實(shí)施性。近年來，上海，廣州和深圳的大多數(shù)新地鐵系統(tǒng)都采用集中供電。它是實(shí)時(shí)監(jiān)控內(nèi)部和電路狀態(tài)的重要手段。安裝在牽引變電站中的攝像機(jī)可以監(jiān)控任何牽引變電站的故障。安全功能通常包括報(bào)警按鈕，智能煙霧探測器，應(yīng)急照明和通風(fēng)系統(tǒng)。

5 、結(jié)束語

綜上所述，通過對各種方面的集中供電方式和分散供電方式的綜合比較分析，得出集中供電方式優(yōu)于分散供電方式，集中供電模式已成為地鐵外部供電方式的最佳選擇。目前的地鐵供電系統(tǒng)選擇，應(yīng)當(dāng)考慮在更為詳細(xì)的運(yùn)營環(huán)節(jié)中，有必要將城市的發(fā)展設(shè)計(jì)規(guī)劃與地鐵的供電系統(tǒng)完全相融合，并嘗試使用最符合自身發(fā)展情況的供電系統(tǒng)為城市發(fā)展助力。