地鐵供電方式選擇及在寧波地鐵中的應(yīng)用

江欣蕓

摘 要：闡述了地鐵供電系統(tǒng)的組成及各供電方式的特點(diǎn)及其選擇，結(jié)合寧波地鐵自身情況作了簡要分析。

關(guān)鍵詞：地鐵 供電方式 供電系統(tǒng)

一、地鐵供電系統(tǒng)的構(gòu)成

地鐵供電系統(tǒng)包括給地鐵運(yùn)行主體的車輛及輔助系統(tǒng)（如通信、信號、動(dòng)力照明等）提供電能的牽引和變配電系統(tǒng)，其主要由以下幾塊構(gòu)成：主變電所、中壓環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)、牽引供電系統(tǒng)、低壓變配電系統(tǒng)、交直流系統(tǒng)等組成。其中牽引供電系統(tǒng)包括牽引變電所和牽引網(wǎng)，變配電系統(tǒng)包括降壓變電所和動(dòng)力照明。變配電系統(tǒng)和牽引供電系統(tǒng)一樣重要和不可缺少，而電力監(jiān)控（SCADA）系統(tǒng)是地鐵供電系統(tǒng)的監(jiān)視、控制和測量裝置，是為供電系統(tǒng)服務(wù)的。

二、地鐵供電方式分類

地鐵的供電方式大體可以分為三種，分別為：集中供電方式、分散供電方式、混合供電方式。

（1）集中供電方式：在地鐵線路的適當(dāng)位置，專門設(shè)置主變電所，由城市電網(wǎng)的變電所設(shè)置專線向主變電所供電（主要是110kV線路），再經(jīng)降壓后向地鐵沿線各變電所供電，并結(jié)合沿線牽引、降壓等變電所形成中壓環(huán)網(wǎng)。

（2）分散供電方式：不單獨(dú)設(shè)置主變電所，而是直接由城市電網(wǎng)變電所的35kV或者10kV中壓輸電線直接向地鐵沿線各變電所供電，并形成環(huán)網(wǎng)。

（3）混合供電方式：指的是一條地鐵線路上，采用集中和分散兩種供電方式結(jié)合的模式。

相對分散式而言，集中供電方式更加有利于地鐵公司的運(yùn)營和管理，并且其下級組成的環(huán)網(wǎng)供電方式具有很高的可靠性，寧波地鐵采用的就是這種集中式的供電方式（圖1）。

那么，分散式供電方式成本較低，不需要單獨(dú)建立主變電所，沈陽地鐵、北京地鐵等也有采用此種供電方式的。

三、地鐵主接線的選擇

地鐵變電所的主要類型有主變電所、牽引變電所、降壓變電所、跟隨式變電所和牽引降壓混合變電所。變電所電氣主接線方式在選擇上，要充分考慮以下幾個(gè)幾本要求。

（1）可靠性：主接線系統(tǒng)應(yīng)保證對用戶供電的可靠性，特別是保證對重要負(fù)荷的供電。

（2）靈活性：主要體現(xiàn)在正常運(yùn)行或者故障情況下都能迅速改變運(yùn)行方式，使之不中斷向下級供電。

（3）經(jīng)濟(jì)性：在滿足技術(shù)條件的前提下，盡可能做到經(jīng)濟(jì)合理，減少占地面積和投資。

目前，變電所電氣主接線方式，主要有以下幾種：

（1）環(huán)進(jìn)環(huán)出接線方式：環(huán)進(jìn)環(huán)出接線是引入進(jìn)線的同時(shí)，設(shè)置出線，變壓器只作為饋線使用。雖然這種接線方式成本較低，但后期也不利于運(yùn)營管理，故在地鐵中運(yùn)用較少。

（2）線路-變壓器接線方式：此種接線方式即線路和變壓器直接相連，一路進(jìn)線對應(yīng)一臺變壓器。在正常運(yùn)行方式下，兩回進(jìn)線各帶一臺主變壓器，此接線方式運(yùn)行可靠，設(shè)備間相互影響較小。

（3）橋形接線方式：在線路-變壓器接線方式下，將兩回路單元接線相連，接成橋形接線方式，其主要分為內(nèi)橋和外橋形兩種接線。內(nèi)橋接線方式是常見的接線方式之一，所需要的斷路器較少，操作起來也較為簡便。而外橋接線方式在線路投切中需要操作兩臺斷路器，就顯得不是很方便，所以在地鐵中使用極少。

（4）單母線分段接線方式：此種接線方式就是用母聯(lián)斷路器將母線分段，分段后的母線及其間隔就可以輪流進(jìn)行檢修，大大提高了供電的可靠性。

寧波地鐵110kV主變電所均采用了線路-變壓器的接線方式，35kV側(cè)則采用單母線分段的接線方式?？紤]到地下空間有限，為了方便管理，在具有牽引和降壓功能的車站將兩者合建成牽引降壓混合變電所，其采用單母線分段的接線方式，大大提高了供電可靠性，有利于設(shè)備檢修及故障情況下的供電方式靈活倒切，將影響降到最低。

四、牽引供電方式的選擇

地鐵牽引供電系統(tǒng)的功能主要是將交流中壓電壓經(jīng)過降壓、整流后變成直流1500V或者直流750V電壓，為列車提供牽引供電。目前，全國地鐵主要使用的牽引供電方式有兩種：接觸網(wǎng)供電方式和第三軌供電方式。

接觸網(wǎng)供電電壓為直流1500V，分為剛性接觸網(wǎng)和柔性接觸網(wǎng)兩種，寧波地鐵采用的就是接觸網(wǎng)供電方式。剛性接觸網(wǎng)主要用于地下站，其剛性匯流排和接觸線與隧道壁懸掛無張力，不存在斷線的可能，安全可靠，且維護(hù)起來較為方便。而柔性接觸網(wǎng)多用于高架站點(diǎn)，其懸掛方式需要考慮區(qū)內(nèi)列車運(yùn)行速度、電流容量等輸送條件及環(huán)境綜合考量，且日常維護(hù)較剛性懸掛也要復(fù)雜一些。

第三軌供電方式又稱接觸軌供電方式，其電壓為直流750V。相對于接觸網(wǎng)供電方式而言，接觸軌供電方式穩(wěn)定性較好，受氣候影響小，遭雷擊概率低，也不會影響城市美觀，并且在后期運(yùn)維中工作量小，故障處理較方便。但是，在接觸軌供電方式下，軌行區(qū)的控制較為嚴(yán)格，對車輛受流器滑板磨耗較大，產(chǎn)生的費(fèi)用較受電弓滑板較高。

所以，無論選擇哪種牽引供電方式，都需要根據(jù)城市自身的具體情況綜合而定。

五、結(jié)束語

綜上所述，無論是集中式供電、分散式供電還是混合式供電，上級都采用二回路獨(dú)立電源，以保證其供電可靠性。從地鐵本身運(yùn)營管理出發(fā)，采用集中供電方式更為有利，寧波地鐵就是采取集中供電方式。

寧波地鐵的下級各類變電所中，都采用了單母線分段的接線方式，具有較高的可靠性，牽引供電則采用剛性和柔性相結(jié)合的接觸網(wǎng)供電方式。

后續(xù)，根據(jù)實(shí)際運(yùn)營情況和需求，寧波地鐵將會不斷探索新的供電方式，充分考慮供電方式的靈活性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性，以便選擇更加適用于自身運(yùn)營實(shí)際的一套供電方式組合。