地铁供电系统外部电源供电方式的分析与比较

冯劲松

（广州地铁设计研究院股份有限公司，广东 广州 510000）

外部电源供电方式是地铁供电系统中最主要的组成部分，对于地铁系统接口和城市电网的发展有着十分重要的作用，地铁外部供电方式会影响到电网的投资和后期的运行维护。在对城市地铁进行施工建设中，选择正确的外部供电方式会对地铁的运营和建设有着重大的作用，地铁供电系统外部供电方式主要有集中供电、分散供电和混合供电三种模式，对这三种供电方式从供电质量、供电可靠性和运营管理方面进行分析和比较，获得最后的结论。

1 地铁供电系统的相关概述

地铁电力供电会根据地铁的实际需求，分为电力机车运行需要的牵引电力和地铁车站区间内需要的照明用电，包括电梯、照明、通信等，地铁供电系统主要负责地铁运行所需电力的传输和供应，是保障地铁安全运行的重要前提条件，地铁的外部电源主要来自城市电网，电压通常是110 kV或10 kV，地铁供电系统需要根据地铁工程的实际情况设置两个电源，每个线路的输入功率主要负责第一电压负荷和第二电压负荷，当其中一个电路发生故障时，另一个电源能够及时进行供电，确保地铁运行的安全，外部电源主要来自城市电网，供电的方式分为集中式、分散式和混合式，每一种供电方式都是根据地铁工程的实际情况进行安置和分配，能够满足地铁供电系统电力的正常供应，满足现代地铁运行发展的需求。

2 地铁供电系统外部电源供电方式的阐述

2.1 集中供电方式

集中供电方式主要是为了满足地铁供电需求，在地铁沿线设置专门的供电变电所，城市电网主要提供两路电源，主要是为动力系统负荷和地铁牵引进行供电，建立的主变电所设备较齐全，供电负荷比较大，同时对设备的配置要求也是相对比较高，需要具备较大容量的变压器和传输系统，能够确保对地铁运营电量的正常供应，保证地铁的正常运行。例如，上海地铁三号线就是集中供电方式进行供电。

2.2 分散供电方式

分散供电方式也是一种重要的供电方式，通常是在地铁沿线建造若干座的开闭所，需要根据实际负荷情况进行建造，同样是由城市电网提供两路电源，注重对变电所的牵引和动力系统供电，城市中建立的开闭所是分散供电的重要设备，能够融合城市电源与混合降压变电于一体，开闭所的建立主要是以一种“串联”的形式进行供电，当其中一个开闭所发生故障不能进行及时供电时，其他开闭所会及时进行供电，确保地铁的正常运行，所有的开闭所都是同等级电压，大多都是10 kV的电压。例如，北京地铁13号线是分散供电的方式，能够确保地铁的正常运行。

2.3 混合供电方式

混合供电方式主要根据城市电网的实际布设情况，地铁供电系统中某些区段是集中供电方式，某些区段是分散供电，导致在设备型号的选择方面比较复杂，外部电源的网压不同，很难进行管理，在该种情况下，应用于外部电源的供电方式就只有集中供电和分散供电两种方式。

3 集中供电和分散供电方式的比较分析

3.1 供电可靠性方面的比较分析

地铁周围的主变电所采用的是集中供电的方式，集中供电的所有配置都是较高等级的，设备都是比较先进的，继电保护配置相对比较高，发生故障的概率也较少，会在地铁内部构成一个小型的电网，其他负荷对供电系统的干扰也是相对较小，地铁采用集中供电方式的可靠性较高。如果其中一座主变电所发生故障，另一座变电所会及时向该地铁变电所进行供电。开闭所从城市电网引入两路电源，该种运行方式整体上是比较可靠的，采用分散供电方式时，城市中10 kV的电网系统接入的用户比较多，每户产生的负荷和影响都是不同的，而且10 kV的电网系统继电保护都是处于最末端，会严重干扰到地铁供电系统的运行，10 kV系统的供电容量都是有限的，为了能够保证地铁的正常运行，需要采用减轻负荷的措施，确保地铁系统整体的稳定性和安全性。

3.2 供电质量的比较分析

城市中的高压电网主要为集中供电提供电源，高压电网的等级较高，系统容量大，危险性较大，输电容量比较大，集中供电中的主变电所与高压电网紧密连接，通常是35 kV的测电压，在主变电所上设置对应的调压装置，确保供电过程的顺利。分散供电的外电源是10 kV的电网，电压的等级较低，而且城市中的大多数用户都是10 kV电压，由于使用的人数较多，导致电压系统的不稳定性，因此，需要根据实际情况选择供电方式。如果要采用该种方式，需要采取一些措施进行弥补，可以通过增大变压器容量和调节调压装置等措施减少电压的不稳定对系统造成的影响。

3.3 施工程度方面的比较

集中供电方式的施工相对比较容易，主变电所与城市电网之间的接口连接、需要铺设的电缆线路、与城市建设单位需要协调的内容、需要连接的接口都比较少，地铁系统的用电操作很容易协调实施，不会受到很大的制约。分散供电的接口较多，一些电缆的敷设路径比较复杂，同时，由于城市建筑比较密集，地下管线都是交叉连接，对电缆的敷设比较复杂，有些地方变电站负荷相对饱和，新增的地铁系统需要有较大的电量和电压需求，不能有效满足实际需求。

3.4 地铁牵引对电网的影响

地铁对电力的要求比较高，对电力的应用也比较大，地铁中对电力的应用主要是牵引和系统两个方面，地铁牵引应用的是直流电，如果选择集中供电方式和分散供电方式，对城市电网不会产生较大影响，而且谐波含量比较低。如果采用集中供电方式，可以将供电系统看作一个小型的电网，能够为地铁牵引提供一定的电压需求，能够减少外界对电压传输稳定性的影响，采用分散供电方式，接入的多是10 kV的电网，牵引负荷产生的网压波动较大，因为采用的变压器容量较小，周围对10 kV的电网应用用户较多，导致整体的影响比较明显，对地铁电压的实际供应不足，需要根据实际情况选择对应供电方式。3.5 运营管理方面的比较

对于城市地铁轨道交通的管理，集中供电方式主要的工作单位是电厂，与城市供电网络的联系少，在管理方面比较便捷，在发生故障时，地铁内部可以进行调整，工作效率高。分散供电方式的接口较多，需要与不同的供电部门进行协调，整体的运营难度响度较大，

4 结语

综上所述，我国地铁采用的外部电源供电方式，主要是集中供电方式和分散供电方式两种，通过从供电质量、供电可靠性和运营管理等方面进行比较分析，集中供电方式优于分散供电方式，其优点更加突出。对于外部电源供电方式的选择，需要根据城市电网状况和发展规划方面进行考虑。