地铁供电系统的供电方式及选择措施分析

地铁供电系统的供电方式及选择措施分析

王鹏飞

福州地铁集团有限公司运营事业部，福建 福州 350013

摘要：随着经济的发展和城市人口的不断增长，城市交通压力越来越大，城市轨道交通已成为解决城市交通拥堵问题的有效途径。地铁作为一种重要的公共交通运输工具，具有速度快、安全、运量大等优点，近年来在我国得到了迅速发展。地铁系统的供电系统是地铁系统的重要组成部分，它的正常运行直接影响着地铁系统的可靠性。随着我国地铁建设项目逐渐增多，在对地铁供电系统进行设计时应充分考虑其供电方式的选择。本文介绍了我国目前主要采用的牵引供电系统供电方式，并对地铁供电系统供电方式的选择进行了分析和探讨，为今后地铁供电系统供电方式选择提供参考。

关键词：地铁设备；供电系统；供电方式；选择措施

地铁具有速度快、运量大、节能环保、安全舒适等优点，已成为世界上大城市公共交通的主要发展方向。我国城市轨道交通系统自20世纪90年代初期开始起步，经过10多年的快速发展，目前已形成以地铁为主，轻轨、有轨电车为辅的多元化运营体系。地铁不仅为人们提供了一种方便快捷的出行方式，同时也是城市中一道靓丽的风景线。因此，在地铁建设中必须充分考虑供电系统的供电方式及选择措施问题，保障地铁供电过程的稳定性，避免发生安全问题，推动我国地铁行业稳定性发展。

一、概述地铁供电系统

地铁供电系统是城市轨道交通系统中的重要组成部分，它包括牵引变电所、列车供电、车站及车辆段电源、接触网等设备，主要负责为地铁设备提供电力资源，保证地铁运行的正常性。地铁供电系统是由高压直流输电或交流牵引供电系统和低压直流辅助供电系统组成。其中高压直流输电是在城市轨道交通中主要采用的供电方式，它具有输电容量大、输送距离远、损耗低等优点，但同时也存在着维护工作量大、运行成本高的缺点【1】。城市轨道交通系统中的接触网一般都设置在车辆段内，而在车站及车辆段内设置变电所时会受到轨道尺寸大小以及建筑结构等条件的限制，因此目前地铁供电系统的供电方式主要有集中供电和分散供电以及混合供电模式。

二、地铁供电系统的供电方式

（一）分散供电方式

分散供电方式指的是配置的开闭所都可以提供电力资源，满足地铁的用电需求，因此需要根据地铁运行需要的电力资源，在沿线合理布置开闭所，这样才可以保障供电的稳定性。不同的开闭所在独立运行阶段，只需为特定区域供电。因此需要保障供电系统运行的稳定性。如果相邻开闭所发生故障问题，因为利用串联电路方式，还可以保证地铁线路供电正常性，提高整体供电系统运行的稳定性。在分散式供电模式中通过合理设置开闭所，可以保障电力系统协调性。

（二）集中供电方式

集中供电方式需要在沿线布置主变电站，因此满足电量需求。通过主变电站开展变电操作，可以对城市用电电压进行转换，满足地铁电压等级需求，因此实现集中供电【2】。在供电系统中利用集中供电方式，不仅可以满足供电需求，同时可以提高整体系统运行的可靠性和稳定性。

（三）混合供电方式

混合供电方式指的是整合利用分散供电和集中供电，在选择具体供电方式的时候，需要全面分析混合供电方式的优势和不足，有效弥补两种供电方式的不足，但是运用准备工作的难度较大，需要对地铁供电系统进行精准性地调控，因此增加了操作复杂性。因此当前并没有在地铁供电过程中推广利用这种方式。

三、牵引供电系统

牵引供电系统是指在地铁列车运行过程中，将牵引变压器所产生的三相交流电通过变电所的断路器和隔离开关转换为直流电，然后将直流电通过变电所的高压电缆供给到地铁列车上，由列车上的牵引逆变器将直流电转换为交流电，再通过接触网或电缆向列车供电。牵引供电系统由牵引变电所、牵引变压器引线、高压电缆等部分组成【3】。我国目前主要采用的牵引供电系统供电方式有：（一）单相自供；（二）单相自供+单相直流供电；（三）单相自供+单相交流供电；（四）单相交流供电+单相直流供电；（五）单相交流供电+三相交流供电。

对于城市轨道交通，采用的牵引供电系统供电方式还应考虑以下问题：（一）沿线各站点负荷密度不同，负荷需求不一，牵引网电压等级和容量的选择；（二）设备选型、系统调试、运行维护等问题。

四、供电系统供电方式的选择原则及计算方法

（一）原则

地铁供电系统供电方式的选择是一项十分重要的工作，需要根据其自身特点以及实际需求对供电系统的供电方式进行合理选择，在满足地铁安全运行的同时还要尽可能地节约成本。地铁供电系统供电方式的选择应遵循以下原则：1.供电方式应能满足地铁系统的要求，能够提供持续稳定、可靠、优质的电源。在计算电力负荷时，要根据供电系统容量和变压器容量进行合理选择。2.在设计时应对供电方式的可靠性和稳定性进行考虑，保证供电系统的安全稳定运行。例如集资红供电方式故障发生率较低，同时很少连接城市供电系统和地铁集中供电方式，因此安静滴了城市供电系统的负面影响。而分散供电方式主要是利用城市用电线路，因此增加了城市供电系统的影响，如果发生故障，需要利用开闭所补充供电，因此影响到供电的稳定性。3.供电系统应具有良好的灵活性和适应性，以满足不同时期对供电方式提出的要求。4.供电系统中各类设备必须满足相应标准和规定，保证其质量和性能

【4】。5.供电方式的选择要充分考虑地铁线路规划以及城市发展需要，同时要与城市整体规划相结合，以保证城市轨道交通建设与发展。

（二）不同供电方式下地铁系统的负荷计算

在对地铁系统进行设计时，必须首先计算其负荷，然后确定供电方式。不同供电方式下地铁系统的负荷计算主要包括以下两个方面：1.确定牵引负荷。由于牵引负荷与其他负荷相比具有明显的特点，因此，在对地铁供电系统进行设计时，应首先计算出牵引负荷。地铁牵引系统的计算内容包括牵引变电所和接触网的容量、设备参数等。由于牵引变电所与接触网相连，因此，可以通过对接触网的计算来确定其容量。对于地铁供电系统来说，其主要功能是为地铁车辆提供电力资源和动力。通过对地铁列车运行过程中的用电情况进行分析可以得知：在车辆正常运行过程中，列车启动时需消耗电能；列车运行时需要消耗电能；在列车停车时还需要消耗电能。因此，通过对地铁供电系统负荷进行计算可以确定其所需的用电设备功率和数量。2.计算其他负荷。对于其他负荷如照明、空调、信号等设备的容量及功率也要根据牵引负荷和其他负荷的情况来确定。在计算过程中，可以通过对设备容量和功率的计算来确定其所需的用电设备数量。

结束语：

地铁供电系统供电方式的选择不仅要考虑到城市的供电条件，还要考虑到地铁系统的特点，以使其达到最佳供电效果。1.从技术上看，地铁供电系统供电方式应该满足城市轨道交通牵引供电技术发展和城市轨道交通供电系统设计的要求。2.从经济上看，供电系统供电方式应该以投资合理、运行可靠、维护简单为原则。3.从施工角度看，地铁供电系统供电方式应该尽量避免与其他工种交叉施工。 4.从社会发展来看，地铁供电系统供电方式应该在满足地铁系统功能需求的前提下，充分考虑其可持续发展要求。

参考文献：

[1]郭佳椿.地铁供电系统可靠性与安全性的分析方法及影响因素[J].光源与照明,2021(08):135-137.

[2]徐景远,张皓.地铁供电系统的供电方式及其选择的分析[J].黑龙江交通科技,2020,43(11):165-166.

[3]崔小强.探讨地铁供电系统的供电方式及选择对策[J].智能城市,2019,5(23):50-51.

[4]冯劲松.地铁供电系统外部电源供电方式的分析与比较[J].智能城市,2019,5(11):82-83.