地铁供电方式选择及在宁波地铁中的应用

江欣芸

摘 要：阐述了地铁供电系统的组成及各供电方式的特点及其选择，结合宁波地铁自身情况作了简要分析。

關键词：地铁 供电方式 供电系统

一、地铁供电系统的构成

地铁供电系统包括给地铁运行主体的车辆及辅助系统（如通信、信号、动力照明等）提供电能的牵引和变配电系统，其主要由以下几块构成：主变电所、中压环网系统、牵引供电系统、低压变配电系统、交直流系统等组成。其中牵引供电系统包括牵引变电所和牵引网，变配电系统包括降压变电所和动力照明。变配电系统和牵引供电系统一样重要和不可缺少，而电力监控（SCADA）系统是地铁供电系统的监视、控制和测量装置，是为供电系统服务的。

二、地铁供电方式分类

地铁的供电方式大体可以分为三种，分别为：集中供电方式、分散供电方式、混合供电方式。

（1）集中供电方式：在地铁线路的适当位置，专门设置主变电所，由城市电网的变电所设置专线向主变电所供电（主要是110kV线路），再经降压后向地铁沿线各变电所供电，并结合沿线牵引、降压等变电所形成中压环网。

（2）分散供电方式：不单独设置主变电所，而是直接由城市电网变电所的35kV或者10kV中压输电线直接向地铁沿线各变电所供电，并形成环网。

（3）混合供电方式：指的是一条地铁线路上，采用集中和分散两种供电方式结合的模式。

相对分散式而言，集中供电方式更加有利于地铁公司的运营和管理，并且其下级组成的环网供电方式具有很高的可靠性，宁波地铁采用的就是这种集中式的供电方式（图1）。

那么，分散式供电方式成本较低，不需要单独建立主变电所，沈阳地铁、北京地铁等也有采用此种供电方式的。

三、地铁主接线的选择

地铁变电所的主要类型有主变电所、牵引变电所、降压变电所、跟随式变电所和牵引降压混合变电所。变电所电气主接线方式在选择上，要充分考虑以下几个几本要求。

（1）可靠性：主接线系统应保证对用户供电的可靠性，特别是保证对重要负荷的供电。

（2）灵活性：主要体现在正常运行或者故障情况下都能迅速改变运行方式，使之不中断向下级供电。

（3）经济性：在满足技术条件的前提下，尽可能做到经济合理，减少占地面积和投资。

目前，变电所电气主接线方式，主要有以下几种：

（1）环进环出接线方式：环进环出接线是引入进线的同时，设置出线，变压器只作为馈线使用。虽然这种接线方式成本较低，但后期也不利于运营管理，故在地铁中运用较少。

（2）线路-变压器接线方式：此种接线方式即线路和变压器直接相连，一路进线对应一台变压器。在正常运行方式下，两回进线各带一台主变压器，此接线方式运行可靠，设备间相互影响较小。

（3）桥形接线方式：在线路-变压器接线方式下，将两回路单元接线相连，接成桥形接线方式，其主要分为内桥和外桥形两种接线。内桥接线方式是常见的接线方式之一，所需要的断路器较少，操作起来也较为简便。而外桥接线方式在线路投切中需要操作两台断路器，就显得不是很方便，所以在地铁中使用极少。

（4）单母线分段接线方式：此种接线方式就是用母联断路器将母线分段，分段后的母线及其间隔就可以轮流进行检修，大大提高了供电的可靠性。

宁波地铁110kV主变电所均采用了线路-变压器的接线方式，35kV侧则采用单母线分段的接线方式。考虑到地下空间有限，为了方便管理，在具有牵引和降压功能的车站将两者合建成牵引降压混合变电所，其采用单母线分段的接线方式，大大提高了供电可靠性，有利于设备检修及故障情况下的供电方式灵活倒切，将影响降到最低。

四、牵引供电方式的选择

地铁牵引供电系统的功能主要是将交流中压电压经过降压、整流后变成直流1500V或者直流750V电压，为列车提供牵引供电。目前，全国地铁主要使用的牵引供电方式有两种：接触网供电方式和第三轨供电方式。

接触网供电电压为直流1500V，分为刚性接触网和柔性接触网两种，宁波地铁采用的就是接触网供电方式。刚性接触网主要用于地下站，其刚性汇流排和接触线与隧道壁悬挂无张力，不存在断线的可能，安全可靠，且维护起来较为方便。而柔性接触网多用于高架站点，其悬挂方式需要考虑区内列车运行速度、电流容量等输送条件及环境综合考量，且日常维护较刚性悬挂也要复杂一些。

第三轨供电方式又称接触轨供电方式，其电压为直流750V。相对于接触网供电方式而言，接触轨供电方式稳定性较好，受气候影响小，遭雷击概率低，也不会影响城市美观，并且在后期运维中工作量小，故障处理较方便。但是，在接触轨供电方式下，轨行区的控制较为严格，对车辆受流器滑板磨耗较大，产生的费用较受电弓滑板较高。

所以，无论选择哪种牵引供电方式，都需要根据城市自身的具体情况综合而定。

五、结束语

综上所述，无论是集中式供电、分散式供电还是混合式供电，上级都采用二回路独立电源，以保证其供电可靠性。从地铁本身运营管理出发，采用集中供电方式更为有利，宁波地铁就是采取集中供电方式。

宁波地铁的下级各类变电所中，都采用了单母线分段的接线方式，具有较高的可靠性，牵引供电则采用刚性和柔性相结合的接触网供电方式。

后续，根据实际运营情况和需求，宁波地铁将会不断探索新的供电方式，充分考虑供电方式的灵活性、经济性和可靠性，以便选择更加适用于自身运营实际的一套供电方式组合。