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浅析城市轨道交通供电系统的供电方式
作者：王静耀
来源：《中小企业管理与科技·下旬刊》2016年第09期
摘 要：城市基础建设的一项重要任务就是建立安全、可靠的城市轨道交通系统，这就需要对供电方式进行全面的分析，并根据实际情况选择出合适的供电方式，从而保证城市轨道交通的供电安全性、稳定性，进而促进城市发展。本文对三种基本的供电方式进行了分析，简单概括了城市轨道交通系统供电方式的选择原则和评价标准，并提出了几点城市轨道交通供电系统建设的几点建议。
关键词：城市；轨道交通；供电系统；供电方式
中图分类号： G172 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）27-85-2 0 引言
城市轨道交通供电系统是城市轨道交通用电的重要保障，直接关系到城市轨道交通的运营状况。城市轨道交通供电系统不但给运行列车提供电力能源，还要为各个站台的服务设施提供电力保障，因此选择合适的供电方式，提高供电系统的稳定性，对于城市轨道交通的运营具有重要意义。城市轨道交通供电系统包括外部供电系统、牵引供电系统以及动力照明供电系统，本文主要对外部供电系统应用较为广泛的供电方式进行了介绍，涉及集中供电方式、分散供电方式、混合供电方式三种，通过全面的分析，根据城市轨道交通电网的分布情况，做出合适的选择，推动城市交通事业发展。
1 城市轨道交通供电系统的供电方式简析
从我国城市轨道交通供电系统目前的运营情况来看，每个城市都根据自身的发展需求以及电网结构选用不同的供电方式，本文对以下几种较为常见的供电方式进行分析。 1.1 集中供电方式
集中供电方式主要指的是在城市轨道沿线建立几座外部供电系统的主变电所，为牵引供电系统的牵引变电所以及动力照明系统的降压变电所提供电能供应。集中供电方式的基本特点为：所建设的主变电所的一次侧电源需要从上一级110kV高压区变电所引入独立电源，建立独立的供电体系，因此该供电方式只是为牵引变电所和降压变电所供电，而不对附近的居民进行供电，因此，该供电方式具有较好的供电可靠性，不受其他负荷影响，维修管理较为便捷。但是，集中供电方式也有一定的缺点，主要就是建设成本较高，只有广州、上海等经济发达的城市在地铁轨道交通供电系统中进行了运用。这是由于集中供电方式一般采用桥形接线来提高供电可靠性，这就需要购置两台变压器，从而增加了成本造价。
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1.2 分散供电方式
与集中供电方式不同，分散供电方式不需要建设专门的主变电所，而是从附近的城市电网引出电能供给牵引变电所和降压变电所。在这种供电方式下，城市电网不仅需要为轨道交通牵引变电所和降压变电所进行电能供应，还要提供电能给附近的用户，这就导致该供电方式很容易受到附近居民用电的影响，从而降低供电的可靠性。此外，分散供电方式与集中供电方式在中压环网的连接方式方面保持一致，其特点是采用就近原则，从附近的城市电网引入轨道交通供电系统的中压电源，平均三至五站引入两路电源供线，大大增加了与城市电网接口，因此，该供电方式的独立性较差，容易受到城市电网负荷的影响，使得供电质量明显降低，不能够进行集中控制，不利于运营管理，严重影响供电系统的效益。但是分散式集中供电方式的投资成本较低，因此在国内一些城市得到了一定的应用，例如长春轻轨等。 1.3 混合供电方式
混合供电方式即上述两种供电方式的联合利用，其中集中供电方式占主导地位，分散供电方式进行辅助。在集中供电方式运用的过程中，中压网络末端与主变电所之间的距离较远，使得末端产生较大的电压损失，为保障供电系统的稳定运行，该电压损失必须控制在额定电压的5%以下，例如10kV的中压环网，其末端电压损失不能超过10kV的5%，即末端电压要高于9.5kV。如果中压电网末端的电压损失难以满足供电要求，则需要应用分散供电方式，从附近的城市电网引入中压电源，为集中供电方式提供辅助作用。这种混合供电方式投资较为适中，并且能够提高供电系统的稳定性与可靠性，应用较为广泛，例如我国的武汉、北京的轨道交通中便应用了这种供电方式。此外，混合供电方式的中压环网采用电缆双环网的连接方式，通过联络开关的设置，提高系统的供电可靠性。 2 城市轨道交通供电系统供电方式的选用 2.1 供电方式的选用原则
2.1.1 以城市电网的具体情况为依据
供电方式的选择需要遵循城市电网的具体情况，重要体现在以下几点：第一，当城市电网负荷能力较大、容量充裕时，可以选用分散供电方式，并对变电所容量进行扩建；第二，当城市电网结构较为薄弱，电力供应有显示，通常选用集中供电的方式；第三，为达到资源的合理利用和供电系统的科学建设，轨道交通部门还可以在市政府的协调作用下与电力部门进行合作，选用分散供电和集中供电相结合的混合方式。 2.1.2 以城市轨道交通规划为依据
城市轨道交通规划分为近期规划和远期规划两种，对供电结构以及供电方式的选择和确定发挥着重要的影响作用。城市轨道交通规划涉及选用轨道交通的形式、交通线路的形态和距离、客流量的设计以及城市轨道交通供电系统的结构和容量等，这些都对供电方式做出了具体
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的要求，因此供电方式的选择必须以城市轨道交通规划为依据，要保障满足最大客流量的运行需求。
2.2 供电方式的评价标准 2.2.1 安全性与可靠性
城市轨道交通供电系统的安全性与可靠性需要从以下几个方面进行评价：首先，要保证不间断供电和供电质量，供电质量的好坏对轨道交通的运行设备的安全性具有重要影响，例如，当电压难以满足行车需求时，列车发生跳闸现象，停止运行，会造成一定的安全事故和经济损失；其次，要具有抵抗外界因素影响的能力，例如雨、雪、雷电、高温等自然因素下，要保证乘客人身安全和重要高压电力设备的安全，避免事故发生，尽量减少故障问题，降低经济损失；最后，供电方式还要避免轨道交通供电对周边环境以及其他事物的危害，例如避免对城市通信、管线等的损害，减少对周边居民生活影响等。 2.2.2 灵活性与经济性
城市轨道交通供电系统需要加强供电方式的灵活性，从而保障在正常以及事故状态下，列车都能够正常运行，提高轨道的运营效率，这就需要提高供电方式选用和切换操作的简单性与灵活性。此外，城市轨道交通供电系统建设和运营的根本目的就是提高经济效益，推动国民经济发展，这就需要对供电方式的经济性进行分析，通过设计科学、合理的供电结构和运行模式，提高电能使用效能，降低投资和资金偿还压力。同时，供电方式的选择，还需要结合全网电力规划的基本概念，对城市轨道交通的发展进行预测，保障供电方式选择的经济性。 3 城市轨道交通系统的建设建议
通过以上分析，城市轨道交通系统在建设过程中，需要根据不同地区的供电需要以及经济情况，采用不同的供电方式。城市轨道交通供电系统与城市电网之间联系密切，因此城市轨道交通部门可以与电力部门共同合作，提高供电质量。 3.1 与电力部门建立合作
交通部门要积极与电力部门建立良好的合作关系，充分发挥电力部门的专业能力，加强对城市轨道交通供电系统的建设和运营工作，从而减少运营故障，降低运营成本。对于集中式供电方式，10kV以上的轨道交通电网可以由电力部门负责建设和维护，从长远发展来看，城市轨道交通系统要尽可能多的发挥电力部门的作用，这就需要交通部门的积极配合，并且对电力部门提出了更高的社会责任要求。 3.2 因地制宜，科学选择供电方式