王昭

摘 要：在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程不斷提速的背景之下，地鐵體系建設(shè)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(tǒng)交通工具，地鐵的運(yùn)行速度相對(duì)較快，車次相對(duì)較多，旅客運(yùn)輸量相對(duì)較大，且旅客所獲得的體驗(yàn)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(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，采取正確的高壓供電方式?；诖?，本文簡(jiǎn)要闡述了地鐵供電系統(tǒng)的基本概念，分析了三種高壓供電模式之間的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)，并結(jié)合實(shí)際情況給出了選擇供電方式的正確策略，以求為地鐵行業(yè)的良好發(fā)展提供理論上的支持。

關(guān)鍵詞：地鐵;供電系統(tǒng);高壓供電方式

中圖分類號(hào)：U231.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

當(dāng)前較為常見(jiàn)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(yōu)劣，且有著不同的適用條件，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)明確這三類供電方式之間所存在的差異，結(jié)合實(shí)際情況來(lái)選擇合理的供電方式。

1 地鐵供電系統(tǒng)概述

地鐵是一種新興的現(xiàn)代交通工具，在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程之中主要是以電能作為動(dòng)力來(lái)源，地鐵的供電系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的過(guò)程之中充分遵循了經(jīng)濟(jì)合理、運(yùn)轉(zhuǎn)靈活且安全、操作簡(jiǎn)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(fā)展空間。在地鐵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，諸如排水、防災(zāi)警報(bào)、信號(hào)、照明、空調(diào)、自動(dòng)扶梯、通信、通風(fēng)這類輔助設(shè)備同樣需要電力的供應(yīng)才能夠正常運(yùn)行，因此地鐵供電系統(tǒng)的作用就顯得至關(guān)重要。

一般而言，地鐵供電系統(tǒng)主要包含了外部電源、牽引供電系統(tǒng)、主變電所以及動(dòng)力照明系統(tǒng)，其中外部電源主要是指在供電系統(tǒng)中除開(kāi)主變電所用于供電的城市電網(wǎng)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(wǎng)為基礎(chǔ)，從中引出地鐵運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)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(yè)線路的范疇。而主變電所則主要是用于對(duì)110 kV的城市電網(wǎng)高壓電源進(jìn)行接收，通過(guò)一系列降壓處理轉(zhuǎn)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(dāng)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(tǒng)主要是用于對(duì)交流中壓進(jìn)行額外處理，轉(zhuǎn)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(yīng)的牽引供電。牽引供電系統(tǒng)主要包含了牽引網(wǎng)絡(luò)以及牽引變電所，而牽引網(wǎng)絡(luò)又由接觸網(wǎng)以及回流網(wǎng)組成。其中接觸網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)的模式，少部分工程則采取了回流軌的模式。動(dòng)力照明供電系統(tǒng)主要是用于對(duì)10 kV或者是35 kV的交流中壓進(jìn)行降壓處理，轉(zhuǎn)變?yōu)?20 V或者是380 V的電壓，這樣一來(lái)便能夠給地鐵運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的各類機(jī)電設(shè)備注入不竭的動(dòng)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(shí)際線路走向情況來(lái)完成對(duì)線路及用電量的計(jì)算，并將所獲得的數(shù)據(jù)信息儲(chǔ)存于主變電所之中，當(dāng)?shù)罔F運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中便對(duì)其進(jìn)行集中供電，以此來(lái)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(dú)立，地鐵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)供電電壓的等級(jí)需求為35 kV或者是10 kV，因此主變電所主要負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)換電壓等級(jí)，這一模式便稱之為集中供電。中壓網(wǎng)絡(luò)是集中供電模式中的關(guān)鍵組成部分，用電電量、供電距離、城市電網(wǎng)規(guī)劃情況這類因素都會(huì)對(duì)中亞網(wǎng)絡(luò)的電壓等級(jí)產(chǎn)生直接的影響。因此相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)充分考慮到這類因素所產(chǎn)生的作用，并站在經(jīng)濟(jì)以及技術(shù)等層面來(lái)進(jìn)行全方位地比較，這樣所確定的電壓等級(jí)才更為合理。通過(guò)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(wěn)定性，因此當(dāng)前集中供電模式在大部分城市的地鐵建設(shè)之中較為常見(jiàn)。

2.2 分散供電

這種供電方式的主要特點(diǎn)是無(wú)主變電所，地鐵運(yùn)營(yíng)所需電壓等級(jí)直接從城市電網(wǎng)接入地鐵沿線牽引變電所向降壓變電所轉(zhuǎn)換。當(dāng)然，不是所有的地鐵都能提供這種電力城市的電網(wǎng)非常發(fā)達(dá)，為了滿足地鐵站附近穩(wěn)定供電的需要，分布式電網(wǎng)的平均電壓水平應(yīng)為城市電網(wǎng)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(kāi)關(guān)。請(qǐng)注意：每個(gè)牽引變電站和變電站必須有兩條電源線，并且兩個(gè)電源之間的供應(yīng)來(lái)源必須獨(dú)立，具體如圖2所示。

2.3 混合供電

混合供電模式結(jié)合了集中供電以及分散供電的優(yōu)勢(shì)，并以集中供電為主，分散供電為輔。在采取這一模式時(shí)，會(huì)在大部分地段都采取集中供電的模式，針對(duì)部分較為特殊的地段則采取分散供電模式，通過(guò)這一模式的應(yīng)用，能夠讓地鐵供電系統(tǒng)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(shè)置一座總變電所，并從城市電網(wǎng)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(jìn)行選擇。如若采取了分散供電這一模式，相關(guān)工作人員就無(wú)需再進(jìn)行總變電所的設(shè)定，則需要對(duì)降壓變電所以及牽引變電所進(jìn)行單獨(dú)設(shè)定，并從城市電網(wǎng)之中引出兩個(gè)相對(duì)獨(dú)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(jié)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(bǔ)分散供電系統(tǒng)相比集中供電的不足，集中供電系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：更安全可靠，安裝管理更方便，而員工投訴項(xiàng)目的實(shí)施更方便、更簡(jiǎn)單，維修項(xiàng)目也更簡(jiǎn)單。由高壓線敷設(shè)更多的是電線舒適。地下部分城市地鐵可沿隧道壁移動(dòng)，不存在選線問(wèn)題。這樣既縮短了施工時(shí)間，又減少了資金投入，使線路的定期維護(hù)更加舒適。中央電源接高壓電源，其保護(hù)措施優(yōu)于高壓性能，且相對(duì)維護(hù)成本較低。在收費(fèi)方面，由于其獨(dú)特的用電類型，計(jì)算起來(lái)更加方便。能源管理部門在計(jì)算電費(fèi)時(shí)只應(yīng)超過(guò)整個(gè)變電站的總計(jì)量，不必超過(guò)每個(gè)變電站的電能計(jì)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(lái)更為簡(jiǎn)便，各類不必要的環(huán)節(jié)也能夠被省去[4]。

4 地鐵供電系統(tǒng)的供電方式的選擇對(duì)策

第一，從供電可靠性選擇。從安全可靠的電源供應(yīng)的角度來(lái)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(wǎng)相結(jié)合，會(huì)設(shè)置多個(gè)開(kāi)關(guān)點(diǎn)，且極性因素較多。如果有問(wèn)題，一定要有下一個(gè)開(kāi)關(guān)，對(duì)電源進(jìn)行補(bǔ)償，使其安全性和可靠性不高。

第二，從供電質(zhì)量選擇。從供電質(zhì)量來(lái)看，集中供電方式優(yōu)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(zhì)量就比較好;分散供電方式的用電量與城市電網(wǎng)關(guān)聯(lián)，其供電質(zhì)量相對(duì)較差。

第三，從運(yùn)營(yíng)管理方面選擇。電力集中管理是城市供電管理的一個(gè)重要組成部分，其主要原因是供電環(huán)節(jié)多、管理不集中、管理難度大，所以它的調(diào)控比較復(fù)雜[5]。

第四，從施工方以及建設(shè)資金方面選擇。對(duì)于項(xiàng)目的實(shí)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(lián)系較少，供電線路需要經(jīng)過(guò)的路徑相對(duì)較少，因此項(xiàng)目的實(shí)施更加容易和方便。相反，分散供電方式需要與城市聯(lián)系復(fù)雜，項(xiàng)目實(shí)施更為復(fù)雜;從資金角度看，集中供電方式多采用高壓電源，建設(shè)成本較高。相反，分散供電方式對(duì)供電電壓要求較低，成本相對(duì)較低。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，地鐵高壓供電系統(tǒng)相比而言較為復(fù)雜，相關(guān)技術(shù)人員在選擇供電方式的過(guò)程之中應(yīng)當(dāng)充分考慮到所在地的電網(wǎng)狀況以及地鐵實(shí)際電負(fù)荷情況，這樣才能夠有效推動(dòng)城市軌道交通的良好發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]何明順.地鐵牽引供電系統(tǒng)整流變壓器轉(zhuǎn)運(yùn)就位施工技術(shù)[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(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)可靠性評(píng)估方法[J/OL].西南交通大學(xué)學(xué)報(bào)：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(jī)組建模仿真及諧波分析[J].通信電源技術(shù)，2019，36（11）：37-40.

[5]溫志攀.地鐵供電系統(tǒng)中柔性接觸網(wǎng)常見(jiàn)故障和防范措施探討[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2019，27（33）：64.