姜超

摘? 要：近年來，國內城市建設現代有軌電車工程越來越多，部分工程采用儲能式有軌電車。基于儲能式有軌電車提出一種簡單、適當、造價低的供電網絡組成方法，對供電網絡技術方案進行了說明，詳細分析了組網方式。最后對儲能式有軌電車工程供電網絡的應用進行了歸納總結。

關鍵詞：有軌電車;儲能;供電系統;供電網絡

中圖分類號：U482.1? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）25-0127-02

Abstract： In recent years， there are more and more modern tram projects in domestic cities， and energy storage trams are used in some projects. Based on the energy storage tram， a simple， appropriate and low cost power supply network composition method is proposed， the technical scheme of power supply network is explained， and the networking mode is analyzed in detail. Finally， the application of power supply network in energy storage tram project is summarized.

Keywords： tram; energy storage; power supply system; power supply network

隨著城市軌道交通的快速發(fā)展，國內引入有軌電車的城市越來越多。有軌電車是采用電力驅動并在軌道上行駛的地面輕型公共交通車輛，其建設成本遠高于傳統公交大巴，但低于輕軌、地鐵。供電網絡建設是有軌電車機電安裝工程的重要構成部分，目前國內有軌電車供電網絡的建設方式一般參照地鐵供電系統標準進行簡化，工程造價較高。

1 城市軌道交通供電網絡

城市軌道交通[1]是指采用專用軌道導向運行的城市公共客運交通系統，包括地鐵系統、輕軌系統、單軌系統、有軌電車、磁浮系統、自動導向軌道系統、市域快速軌道系統。

2018年國辦發(fā)〔2018〕52號《國務院辦公廳關于進一步加強城市軌道交通規(guī)劃建設管理的意見》中明確，“城市軌道交通系統，除有軌電車外均應納入城市軌道交通建設規(guī)劃并履行報批程序?！盵2]有軌電車工程的建設理應向城市公共交通系統靠攏，其工程造價應進一步有效的降低。

1.1 地鐵供電網絡的組成

地鐵供電系統由以下幾部分組成：主變電站（集中供電方式）或開閉所（分散供電方式）、中壓供電網絡、牽引變電所及降壓變電所、牽引網、低壓配電及照明系統、電力監(jiān)控系統（SCADA）及雜散電流防護系統。

中壓供電網絡（35kV或10kV）把主變電站（或開閉所）的電能輸送到各牽引變電所和降壓變電所?？v向把主變電站（或開閉所）和牽引、降壓變電所連接起來，橫向把各個牽引變電所、降壓變電所連接起來。建設的重要原則是安全、可靠性高。缺點是可靠性冗余電纜較多，工程造價高。

1.2 有軌電車供電網絡的組成

傳統接觸網供電的有軌電車工程一般采用10kV電壓、分布式供電、雙母線冗余環(huán)網的供電網絡形式，其缺點為輸電容量小，供電范圍短，設計安全冗余度過高，供電設備較多，變電所占地面積大，母線電纜使用較多，工程造價高。

2 儲能式有軌電車供電網絡組成方法

2.1 總體架構設計

有軌電車線路長度10-15km，全線的牽引降壓混合變電所被分成若干個供電分區(qū)，每個供電分區(qū)為不超過3個車站供電;其中一個供電分區(qū)從城市電網就近引進兩路10kV電源;中壓網絡采用雙環(huán)網接線方式，牽引降壓混合變電所的環(huán)網進線開關均采用斷路器;兩個相鄰供電分區(qū)間通過兩路環(huán)網電纜聯絡。牽引降壓混合變電所的主接線，均采用分段單母線形式。

2.2 技術方案

通過外部市政電源引入兩路10kV電源至兩座有一定距離間隔的開閉所（舉例編號KB1和KB2，如圖1所示），全線設置5-6座牽引降壓混合所（以5座為例，編號為A，B，C，D，E），構成5-6個供電分區(qū)（每個變電所為一個供電分區(qū)），每個供電分區(qū)負責2-3座車站或車輛基地;開閉所KB1與KB2之間采用單母線連接，供電分區(qū)相互間隔組建2個供電分區(qū)網絡，即 A、C、E為一個分區(qū)網絡，B、D為一個分區(qū)網絡，各供電分區(qū)網絡內部供電分區(qū)采用單母線、“手拉手”方式連接，每個供電分區(qū)與車站采用放射式連接，車站間無連接;開閉所KB1和KB2分別于1個供電分區(qū)網絡中的某一個牽引降壓混合所采用單母線方式進行連接，連接距離滿足min（min（KB1-A，KB1-C，KB1-E）+min（KB2-B，KB2-D），min（KB2-A，KB2-C，KB2-E）+min（KB1-B，KB1-D））的要求，其中KBx-y為開閉所KBx至牽引降壓混合所y的電纜長度，x為1或2，y為A至E。開閉所KB1和KB2正常運轉時，它們之間的母線處于斷開狀態(tài)，兩路10kV電源分別給一半的供電分區(qū)供電，一旦引入的某一路市政電源發(fā)生故障，則母線連通，全線改由單電源供電;當線路中與開閉所連接的變電所發(fā)生故障解列時，該變電所所屬供電分區(qū)網絡退出運營，全線車站每間隔2-3座車站無電，在無電車站由車載儲能裝置給有軌電車供電通過該供電分區(qū)至正常供電的車站，列車可在此車站繼續(xù)充電。當線路中其它變電所發(fā)生故障解列時，其所屬供電分區(qū)網絡中下游的變電所也隨之退出運行，有軌電車可由車載儲能裝置支撐，繼續(xù)行駛至正常供電的車站充電。

2.3 組網控制方法實例

本實施例中，開閉所兩座KB1和KB2，牽引降壓所5座A-E，車站12座1-12，首尾車站距離15km。引入外部電源10kV至開閉所，開閉所KB1和KB2之間采用10kV單母線連接，處于斷開狀態(tài);牽引降壓混合所A、C、E組成供電分區(qū)網絡2，牽引降壓混合所B、D組成供電分區(qū)網絡1，連接電纜電壓等級為10kV;每座牽引降壓所依次連接3座車站，供電電纜為DC750V和AC380V。

本實例的組網控制方法包括：

第一步：選取兩座開閉所的位置，需滿足處于線路的中心區(qū)域且跨度不超過5個車站。

第二步：5座牽引降壓所劃分為2個供電分區(qū)網絡，滿足相互間隔組網的要求。

第三步：開閉所KB1和KB2分別于1個供電分區(qū)中的某一個牽引降壓混合所采用單母線方式進行連接，連接距離滿足min（min（KB1-A， KB1-C， KB1-E）+min（KB2-B，KB2-D）， min（KB2-A， KB2-C， KB2-E）+min（KB1-B，KB1-D））的要求，其中KBx-y為開閉所KBx至牽引降壓混合所y的電纜長度，x為1或2，y為A至E。

第四步： 牽引降壓混合所至車站連線，滿足一座所給2-3個車站供電，可增加變電所。

第五步：正常模式運行。

第六步： 如一路引入電源故障（舉例以KB1所的引入電源故障進行說明），則開閉所KB1和KB2之間母線連通，由KB2通過開閉所間母線給原先由開閉所KB1供電的供電分區(qū)網絡供電。

第七步： 開閉所KB1的引入電源故障排除后，斷開KB1和KB2之間母線，按正常模式運行。

第八步：如1個供電分區(qū)網絡故障，切除故障變電所及該供電分區(qū)網絡中下游變電所，有軌電車由車載儲能裝置提供動力通過故障的供電分區(qū)的車站至正常運行的車站充電，直至故障排除轉為正常運行模式。

第九步：如2個供電分區(qū)網絡故障造成部分車站無電，則有軌電車由車載儲能裝置提供動力通過故障的供電分區(qū)的車站至正常運行的車站充電，直至故障排除轉為正常運行模式。

第十步：如2個供電分區(qū)網絡故障造成全部車站無電，車輛退出運營，直至故障排除轉為正常運行模式。

3 成本分析

本文所示儲能式有軌電車供電網絡方案相對傳統接觸網供電有軌電車，可有效降低中壓網絡10kV電纜的使用量，至少可減少線路等長的10kV電纜以及配套的工程綜合管溝的建設，有效降低工程造價。

4 結束語

有軌電車工程供電網絡的建設，服務于有軌電車，根據有軌電車的特點，設計匹配的供電網絡有利于工程造價的顯著降低，進而推動城市有軌電車網絡化建設。本文通過詳細介紹了一種儲能式有軌電車工程供電網絡組網方案，充分利用儲能式有軌電車的特點，合理配置中壓供電網絡，有效降低工程建設投資。

參考文獻：

[1]GB50490.城市軌道交通技術規(guī)范[S].2009.

[2]國辦發(fā)〔2018〕52號.國務院辦公廳關于進一步加強城市軌道交通規(guī)劃建設管理的意見[Z].2018.