城市轨道交通供电系统的供电方式探讨

城市轨道交通供电系统的供电方式探讨

连杰张慎鹏

福州地铁集团有限公司运营事业部，福建 福州 350000

摘要：在城市化发展过程中，人们更加青睐于使用城市轨道交通出行，推动了城市化发展，因此需要加强研究城市轨道交通系统。供电系统属于重要的一部分，因此需要根据城市轨道交通条件建设供电系统，并且根据实际情况合理分析控制轨道线路，满足供电系统的运行需求，因此本文分析了城市轨道交通供电系统的供电方式，保障城市轨道交通运行的安全性。

关键词：城市轨道交通；供电系统；供电方式

城市轨道交通供电系统关系到城市轨道交通系统运行状态，满足日常用电需求。供电系统负责向站台服务设施和列车等提供电力资源，因此需要合理选择供电系统的供电方式，因此维持城市轨道交通系统正常的运营。本文主要分析了常用的供电方式，通过全面分析，方便相关工作人员根据实际情况合理选择供电方式，推动我国城市轨道交通事业可持续发展。

一、概述城市轨道交通发展和供电系统

（一）城市轨道交通发展的现状

社会经济不断发展，也逐渐增加了交通需求量，为了满足人们的交通需求，我国各地不断加大力度建设和完善城市轨道交通。为了降低城市发展过程中的交通压力，需要合理规划城市轨道交通，这种交通方式具有节能优势，同时具有便利性等优势，符合城市化发展需求，因此需要提高研究力度【1】。我国城市轨道交通系统保持良好的发展态势，并且向多元化方向发展，例如很多城市综合了地铁和轻轨以及有轨电车等建立的交通系统。

（二）城市轨道交通供电系统

在城市轨道交通建设过程中，供电系统发挥着重要的作用，因此需要提高研究力度。近些年不断发展供电系统的建设工作，顺利开展了供电系统选型和设计工作。为了推动供电系统的发展，需要做好前期设计工作，结合实际情况合理选择设计方法，提高系统设计水平，有利于顺利开展后续各项工作。

（三）供电系统的应用要求

城市轨道供电系统主要包括外部和牵引供电部分以及照明系统三部分。由于城市轨道交通的车辆动力比较低，供电时间比较短暂，因此对电源电压的要求不高，因此目前的电力供应方式均采用直流电源。针对不同地区的具体交通状况，选择合适的供电方式，并在此基础上综合考虑经济因素和运行维护难度等因素。供电系统是城市轨道交通的主要动力源，在选型时要确保供电线路的安全性和可靠性，同时还要结合市区的客流情况，比如上海和广州等一些大城市，采用DC1500V的接触网供电，以确保供电的稳定性，从而确保城市轨道交通系统正常运营。

二、城市轨道交通供电系统的供电方式

（一）集中供电方式

在轨道沿线上修建多个变电站，向沿途各牵引变电站、降压站进行统一供电，这就是所谓的集中供电方式。变电站为室外各项设备供电，牵引变电站为牵引供电形式，低压变电站为电力照明【2】。集中供电方式是将主站的一次侧电源从上面的高压区变电站110kV导入一个独立的电源，该系统仅向沿途的牵引变电站和降压变电站供电，没有为当地的居民提供电力，因此它几乎没有被其它负载所干扰，并且具有很好的稳定性，便于后续维修和管理。然而单独的变电站不仅投资大，而且还要增加两个变压器以改善其供电可靠性，因此增加了整体资金的投入量，当前仅有上海和广州等几个大城市采用了集中式供电模式。

（二）分散供电方式

与传统的集中供电模式相比，这种模式并没有设置专用的变电站，它直接从邻近的城区电网向牵引变电站、低压变电站输送电能。在此模式下，市政电力系统既要向地铁牵引变电站及降压站供电，又要向周边的客户供给电力，这样就会造成周边住户电力的干扰，使电力系统的可靠性下降。另外，在中压环网的连接方法上﹐分散供电和集中供电都是相同的。其特征是采取就近的原则，将周边的市政电网引进轨道交通电力系统的中压电源。平均每隔三到五个站点就会有两条以上的电力供应线路，和城市电网的接口也会因此增加，所以这种供电模式的独立性很弱，很易被城市电网的负载所干扰，从而导致供电品质下降，无法实现对电力系统的有效运行。这对电力系统的效率造成了很大的负面影响。而这种分布式的中央供电模式由于其投入费用低廉，已经在我国部分大城市，比如长春轨道交通就已经开始使用。

（三）混合供电模式

复合电源模式是将以上两种电源模式结合起来使用，以集中供电方式为主，以分散供电方式为辅。在采用集中供电方式时，由于中低压电网和主站相距很长，所以在终端处会有很大的压降，为了保证电网的平稳运转，这个损耗要被限制在5%以内，比如10kV的中空环路，终端电压损耗不能大于10kV的5%，也就是终端电压不能大于9.5kV【3】。当中压电网终端电压降不能达到负荷需求时，就必须采用分布式供电模式，由邻近城区电网接入中低压电力，作为集中供电方式的补充。该模式具有较低的投入和更好的稳定性和可靠性，因此得到了越来越多的使用，比如武汉、北京等城市的地铁线路就采用了该模式。另外，在混合供电模式下，中压环路为电缆双环结构，配设通信开关，以增强电力供应的可靠性。

三、城市轨道交通供电系统的供电方式的选择

（一）供电方式的选择原则

在对供电方式进行选择时，应充分考虑其对城市发展的要求。在挑选的时候要注意以下几个因素。第一，如果城市电网具有较大的承载力，并且有足够的电力供应的时候，可以采用分散供电方式，同时需要建设变电所，做好后备的工作。在城市电网建设水平不高，不能保证电力供应的稳定性，也不能降低城市轨道供电系统对城区电网的冲击，因此采用集中供电方式进行供电，可以降低外部环境的干扰。第二，为了保证对市区电能的高效使用，需要与相关部门沟通，采取混合型电源模式，而又不会影响到市区的日常用电。各大城市在建设轨道交通时，必须详细研究其用电需求，以确保其长期发展。不同的城市应该根据自己的发展特点选择不同的线路，这样才能保证城市轨道交通系统的稳定发展。

（二）供电方式的选择

1. 安全性和可靠性

保障供电系统的安全性，需要做好以下工作：①要保证电力供应的质量，这关系到整个电网的正常运转，必须给予足够的关注。如果电压不符合行车条件，列车运行阶段很可能会跳闸，无法正常行驶，很容易引发各种安全问题，增加了资金投入量【4】。②具备较高的外界抵抗能力，比如要考虑到自然环境对人员和装备的影响，就必须减少失效的几率，从而对费用投入进行有效的控制，这样才能保证人员和装备的安全。③电力供应模式要求将电力供应对周边的环境造成的冲击降到最低，其中包含了城市的通信和管线等方面，因此可以更好的保障人民的日常生活。

2. 因地制宜

①结合隧道形式和隧道断面尺寸等。②不能盲目的利用电压等级和受流方式等方面，需要结合城市实际情况进行创新，同时需要提高资源利用率，优化资源共享效果，提高供电方式选择的科学性。

结束语：

在城市轨道交通发展过程中，供电系统发挥着重要的作用，因此相关部门需要合理综合分析电网状态和轨道线路分布情况等，合理选择供电方式，满足城市轨道交通日常运营过程中的电力需求，避免发生安全问题。

参考文献：

[1]陈明,成志远,刘祥辰,等.城市轨道交通三相交流牵引供电系统可靠性研究[J].中国新技术新产品,2024(04):71-74.

[2]王毛,郑月宾,宋雷,等.双向变流器在城市轨道交通供电系统中的应用[J].城市轨道交通研究,2024,27(02):58-62+68.

[3]韦唯.城市轨道交通智能化牵引供电系统关键技术[J].人民公交,2024(02):59-63.

[4]杨树恒,邓雪明,柳恩恩.城市轨道交通供电系统接触网“V”字波折线布置方案研究[J].现代城市轨道交通,2023(S1):40-44.