城市轨道交通供电系统技术
张伟
[摘 要]城市轨道交通在现代城市生活中扮演着越来越重要的角色。由于供电系统的可靠性要求高、引入电源点多、实施工期长，使其成为轨道交通建设中优先考虑的问题，这就需要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。本文对城市轨道交通供电系统进行了简单分析，并探讨了相关供电方式及其选用策略。
[关键词]城市轨道交通；供电系统；供电方式
中图分类号：G447 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）48-0084-01
引言
随着科技的飞速发展，交通行业也在逐渐壮大起来，我国各大一、二线城市都开始纷纷修建轻轨、地铁、动车组等线路，在便捷了市民交通出行的同时，却给城市轨道交通供电系统带来了不小的压力。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。建设城市轨道交通供电系统以及具体选择何种供电方式，要取决于城市电网的实际情况和轨道线路的分布情况，另外也取决于城市电网的实际容量和经济因素等多方面因素。因此，城市轨道交通供电系统及其供电方式值得深入研究。
1 城市轨道交通供电系统
1.1 供电系统介绍
城市轨道供电系统主要由以下三个部分组成，分别称为外部供电系统（主变电所）、牵引供电系统（牵引变电所）和动力照明系统（降压变电所）：第一，主变电所接线方式主要有内桥接线和线路—变压器接线两种形式，主要承担向全线提供可靠电源的任务，将来自城市电网110kV电源降为35kV电源；第二，牵引变电所一般设置在站台层，主要承担向牵引电网输送电能的任务，将中压35kV电源降压后整流成直流1500V供城轨车辆使用；第三，降压变电所担负向车站、区间动力系统、照明系统提供电源的任务，广泛用于每个车站将中压35kV或10kV电源降为380V或220V。
1.2 供电系统不足
第一，供電系统的供电电压不足，当牵引负荷不断增大时，机车的带电电流急剧增加，一个供电臂上同时存在的列车也在不断增加，这就造成了供电电压的损失不断增大，使得牵引网的末端电压降低，导致不能满足机车运行的电压需求；第二，供电系统的容量较低，随着铁路系统向重载方向发展，牵引负荷不断增大，传统牵引变压器的容量越来越不能满足铁路发展的需要，同时由于牵引变压器长期处在过负荷的运行状态，不仅大大降低了牵引变压器本身的使用寿命，同时也带来了很多的安全隐患，造成断电停运等故障，影响整个牵引供电系统的可靠性，因此对牵引变压器进行增容改造势在必行。伴随着中国电网建设向特高压、超高压的方向发展，给牵引变压器的发展带来了良好的契机。城市轨道交通供电系统的牵引变压器也在向高电压，大容量的方向发展。
2 城市轨道交通供电系统的供电方式
2.1 集中供电方式
集中供电方式是指在城市轨道沿线建设一座或者几座主变电所，沿线的所有牵引变电所和降压变电所都是由这几座主变电所供电的供电方式。集中供电方式的主变电所一次侧电源从上一级高压区域变电所110kV或66kV（东北电网）两路独立电源引入，形成独立的供电体系，此时，主变电所的输出仅仅送给沿线的牵引供电系统和动力照明系统，不给附近的用户供电，受其它负荷影响小，供电可靠性高，便于维护管理。但是，集中供电方式建设成本较高，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。图1就是典型的城市轨道交通供电系统集中式供电-牵引降压联合供电模式。
2.2 分散供电方式
分散供电模式的显著特点是不设置专门的主变电所，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，此种方式对城市或区域电力网要求较高。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。
2.3 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。
3 城市轨道交通供电系统供电方式的选用
城市轨道交通供电系统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。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。
结束语
总而言之，城市基础建设中的最重要任务之一就是要建设安全和可靠的城市轨道交通系统，这就必须全面地分析供电方式，并且按照实际情况选择合适的供电方式，确保城市轨道交通供电的安全和稳定，有效促进城市的发展。
参考文献
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