地鐵供電系統(tǒng)的供電方式選擇探析

摘 要：地鐵系統(tǒng)不可或缺的地鐵供電系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)為地鐵運(yùn)營(yíng)提供電力，隨著地鐵系統(tǒng)建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，為了滿(mǎn)足現(xiàn)代地鐵供電的需求，需要了解地鐵供電系統(tǒng)的靈活簡(jiǎn)潔可靠、多個(gè)可靠的保護(hù)系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)、快速有效的反應(yīng)能力和預(yù)防措施等基本要求，并從集中供電、分散式供電、混合供電等供電方式中根據(jù)建設(shè)方和建設(shè)資金及運(yùn)營(yíng)管理的實(shí)際要求選擇最為合適的地鐵供電系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：地鐵供電系統(tǒng)；供電方式；選擇

近年來(lái)城市地鐵的建設(shè)規(guī)模隨著城市化的深入、城市人口的不斷增加和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展而不斷擴(kuò)大。車(chē)輛段，電力照明，控制中心，車(chē)輛部分等任何地方都需要地鐵供電系統(tǒng)的電能支持，負(fù)責(zé)為地鐵運(yùn)營(yíng)服務(wù)提供電力機(jī)車(chē)牽引動(dòng)力和動(dòng)力的地鐵供電系統(tǒng)，是城市地鐵系統(tǒng)的重要組成部分。因此，為了更好地建設(shè)城市地鐵，必須重視地鐵供電系統(tǒng)的可靠性，安全性，經(jīng)濟(jì)性和便捷的調(diào)度性。本文結(jié)合實(shí)際情況，討論了地鐵供電系統(tǒng)的供電方式和選擇策略。

1.地鐵供電系統(tǒng)概述及基本要求

作為中國(guó)城市交通系統(tǒng)的重要組成部分，城市地鐵系統(tǒng)的建設(shè)隨著中國(guó)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的加快越來(lái)越完善，對(duì)城市居民的旅游產(chǎn)生了非常重要的影響。主要負(fù)責(zé)為地鐵運(yùn)營(yíng)提供電力的地鐵供電系統(tǒng)，都是地鐵系統(tǒng)的不可或缺的重要組成部分，無(wú)論是電力機(jī)車(chē)的運(yùn)營(yíng)還是地鐵運(yùn)營(yíng)服務(wù)。目前在地鐵供電系統(tǒng)的負(fù)荷隨著地鐵系統(tǒng)建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大而日益增加的背景下，為了找到更合適的滿(mǎn)足現(xiàn)代地鐵供電的需要的供電系統(tǒng)，其運(yùn)行方式的研究有必要進(jìn)一步加強(qiáng)。

地鐵供電系統(tǒng)主要由依靠外部電源為地鐵內(nèi)部線路供電的內(nèi)部供電系統(tǒng)和地鐵外部的電網(wǎng)是其電源的外部供電系統(tǒng)組成。，而內(nèi)部電源系統(tǒng)。包括，包括電力監(jiān)控系統(tǒng)，接地保護(hù)系統(tǒng)，內(nèi)部供配電系統(tǒng)，電流保護(hù)裝置，牽引供電系統(tǒng)，變電站系統(tǒng)等多個(gè)子系統(tǒng)在內(nèi)大的地鐵供電系統(tǒng)分布在整條地鐵線路上，在地鐵建設(shè)和運(yùn)營(yíng)中，其多個(gè)供電設(shè)備和電源負(fù)責(zé)各地鐵的供電。未不斷完善地鐵供電系統(tǒng)的建設(shè)，必須高度重視并深入分析地鐵供電系統(tǒng)的運(yùn)行方式和特點(diǎn)。

地鐵供電系統(tǒng)的基本要求：

靈活簡(jiǎn)潔可靠的運(yùn)行模式。靈活可靠的運(yùn)行方式和靈活簡(jiǎn)潔的調(diào)度方式在地鐵供電系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中非常重要。當(dāng)?shù)罔F供電系統(tǒng)發(fā)生一些緊急故障時(shí)，地鐵供電系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行在高精度的運(yùn)行水平和多級(jí)事故后備用運(yùn)行方案得到確保。為最大限度地減少故障的影響，使維修人員不會(huì)影響正常供電下的電氣系統(tǒng)故障排除，系統(tǒng)繼續(xù)正常運(yùn)行的有效地保證有賴(lài)于地鐵的供電靈活簡(jiǎn)潔的調(diào)度方式。

多個(gè)可靠的保護(hù)系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)。地鐵供電系統(tǒng)中多個(gè)可靠的保護(hù)系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)可以保證地鐵供電系統(tǒng)一部分發(fā)生突發(fā)永久性故障時(shí)，可以及時(shí)將故障部分從整個(gè)系統(tǒng)中移除或隔離，還可以方便調(diào)度員掌握地鐵供電系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程和故障處理過(guò)程。[1]同時(shí)當(dāng)主保護(hù)拒絕運(yùn)行時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)的使用可以快速啟動(dòng)備份保護(hù)。

快速有效的反應(yīng)能力和預(yù)防措施。地鐵供電系統(tǒng)對(duì)于某些關(guān)鍵部位的電纜故障，設(shè)備故障和接觸網(wǎng)故障，為盡量減少損失，還需要具備快速有效的應(yīng)急檢修的響應(yīng)能力和預(yù)防能力。通過(guò)對(duì)具有臨界磨損點(diǎn)的部件磨損期的準(zhǔn)確的預(yù)防性診斷，可以有計(jì)劃地修復(fù)或者可以有計(jì)劃地更換有潛在事故的設(shè)備，從而可以消除事故發(fā)生的可能。

2.地鐵供電系統(tǒng)的供電方式

2.1集中供電的方式

便于操作和管理的集中供電，即根據(jù)結(jié)合地鐵線路的長(zhǎng)度，實(shí)際的用電量，沿地鐵線路由主變電站組成的供電方案，是地鐵供電系統(tǒng)的常用運(yùn)行方式之一。具體來(lái)說(shuō)，就是沿地鐵線路建設(shè)一個(gè)專(zhuān)用的電壓為110kV為變電站供電，為主變電站供電。每個(gè)主變電站都有兩個(gè)獨(dú)立的電壓均為AC 110kV的電源。然而根據(jù)地鐵供電系統(tǒng)的實(shí)際需求，主變電站向地鐵供電前，系統(tǒng)供電將降低電壓到AC35kV或AC10kV。此外，集中供電方式的特點(diǎn)是具有很強(qiáng)的可靠性，因?yàn)槊總€(gè)牽引變電所和降壓變電站均采用環(huán)形電纜供電。目前上海，深圳和廣州的大部分地鐵供電系統(tǒng)都是基于這種模式。

2.2分散式供電方式

地鐵供電系統(tǒng)的常用操作方式也有電壓供電模式為AC110kV的分散式壓供電，即通過(guò)區(qū)域變電站，從城市電網(wǎng)沿地鐵線路直接引入多個(gè)電源，直接供電于地鐵牽引變電站，降壓變電站等。一般來(lái)說(shuō)，牽引變電所和降壓變電站在分散供電模式下都必須具有雙電源。近年來(lái)分散供電的AC35kV電壓水平在我國(guó)主要城市進(jìn)行了改造，逐漸消除。AC35kV電壓水平因此很難在10-30公里范圍內(nèi)引入多通道電壓等級(jí)電源。[2]

2.3混合供電方式

主要模式的集中供電和第二選擇的分散供電的結(jié)合就是混合供電。為進(jìn)一步提高地鐵供電系統(tǒng)的可靠性，完善地鐵供電系統(tǒng)，在集中供電模式未考慮的某些地方可以引入部分城市電網(wǎng)電源?；旌蟿?dòng)力電源目前用于北京地鐵1號(hào)線，武漢軌道交通和中國(guó)其他地鐵系統(tǒng)。

3.地鐵供電系統(tǒng)供電方式的選擇策略

3.1電源質(zhì)量的選擇

考慮到供電質(zhì)量，電力主要來(lái)自電廠高壓的集中供電通常優(yōu)于電源主要來(lái)自城市電網(wǎng)的分散供電方式。集中供電較分散供電，供電質(zhì)量較高而且其穩(wěn)定性能良好。電源質(zhì)量的選擇傾向集中供電。

3.2供電可靠性的選擇

考慮到供電的可靠性，其電能來(lái)自電廠高壓電源、發(fā)生短路和其他故障可能性相對(duì)較小的集中供電，因?yàn)椴扇×烁鞣N保護(hù)措施，干擾因素很少，故較主要來(lái)自城市電網(wǎng)、地鐵沿線有多個(gè)開(kāi)閉站、受干擾因素影響較大的分散供電更為可靠安全。[3]而且需要周?chē)拈_(kāi)關(guān)站來(lái)補(bǔ)充電源的分散供電一旦發(fā)生任何故障，供電的可靠性就更低了。供電可靠性的選擇傾向集中供電。

3.3運(yùn)營(yíng)管理的選擇

相比于分散供電方式，集中供電方式在運(yùn)行和管理方面調(diào)整比簡(jiǎn)單，接口操作相對(duì)更加簡(jiǎn)便，不會(huì)像分散式供電那么復(fù)雜繁多。運(yùn)營(yíng)管理的選擇傾向集中供電。

3.4建設(shè)方和建設(shè)資金的選擇

接口遠(yuǎn)小于分散供電方式的集中供電方式，從施工方面看，施工過(guò)程比分散供電方式簡(jiǎn)單得多；從資金使用規(guī)模的角度來(lái)看，集中供電方式的建設(shè)成本高于分散供電方式。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳歡.地鐵供電系統(tǒng)的供電方式及其選擇淺析[J].農(nóng)家參謀，2018（06）：233.

[2]孫梓博.地鐵供電系統(tǒng)可靠性和安全性分析方法研究[J].城市建設(shè)理論研究（電子牌），2017（18）：11.

[3]陳德勝.城市軌道交通中壓供電網(wǎng)絡(luò)保護(hù)設(shè)置[J].都市快軌交通，2010（03）.

作者簡(jiǎn)介：

劉恒（1982-）男，漢族，學(xué)士，高工，成都地鐵運(yùn)營(yíng)有限公司.