城市轨道交通供电系统的供电方式

李 科

（重庆市轨道交通（集团）有限公司，重庆 401120）

0 引 言

轨道交通是衡量一个城市交通条件的依据，关系城市的交通运行能力。而供电系统是确保轨道交通用电的关键，负责为轨道交通提供用电保障，为站台服务提供电力供应。对于轨道交通而言，供电系统的供电方式研究具有重要意义。合理的供电方式可以确保轨道交通供电系统的稳定性，满足人们的出行需求。因此，研究轨道交通供电系统的供电方式，对于确保城市轨道交通稳定运行具有重要意义。文章介绍城市轨道交通对于供电系统的基本要求，并分析当前供电系统可以采用的供电方式，方便城市轨道交通供电系统根据实际情况选择适合的供电方式，从而促进城市轨道交通行业的发展，确保居民日常出行的稳定性。

1 城市轨道交通供电系统的应用要求

轨道交通建设是当前时代发展的必然趋势，通过在城市中铺设轨道来实现运输，并规划地铁、高架桥等专用路线，选择适合的动力系统。轨道交通用电负荷可以分为动力牵引负荷和附属设备用电负荷。

动力照明供电系统、牵引供电系统、外部供电系统等均是常见的供电方式。其中，外部供电的常见供电方法包括分散化供电、集中化供电、混合供电。牵引供电系统中，将三相高压交流电转换成适宜轨道交通运用的低压直流电，并通过同轴电缆将其输送给铁路接触网，从而提供电力[1]。动力照明供电系统主要负责给轨道交通的站台、区间进行供电。不同设备对于电压等级和功耗的要求不同，所以轨道交通的供电系统、变电系统必须要考虑各种设备的用电需求，甚至需要配备专用的应急系统。

根据实际情况优化供电系统，设计供电系统时应注意考虑城市轨道交通的客流量，电网设计必须要满足实际应用需求，做好日常维护与管理工作，为城市轨道交通提供核心动力。

2 城市轨道交通供电系统的供电方式

基于当前我国的城市轨道交通运行情况来看，供电系统是根据城市轨道交通的实际情况来选择适合自身的供电方式，而常见的供电方式主要有集中供电、分散供电、混合供电3 种。

2.1 集中供电

城市轨道交通供电系统通过在城市轨道交通沿途创建主变电所，立足于外界供电系统，借助牵引供电系统、照明降压变电等提供电能。该供电方式的特点为必须由上一级110 kV 地区变电所给一次侧开关电源提供电能，单独设立电源，保障了供电可靠性，且维护更方便。但集中供电的成本较高，许多城市无法承担。为提升供电稳定性，需要两台变压器，因此增加了成本。集中供电的优势具体可以总结为4 点：一是集中供电的施工更加方便，且后续的维护工作容易展开，电缆路径更便捷；二是可靠性较高，可以实现集中管理、统一调度；三是方便日常计费，110 kV电压集中供电，能够直接在主变电所设总计量，无须分别计量各个分变电所；四是抑制谐波效果显著，可以使用高压电电源，方便集中实施高次谐波防治措施。

2.2 分散供电

分散供电无须建立主变电所，在城市电网中，通过牵引变电所与降压变电所引入中压电源。电网的主变电所能够为轨道牵引变电所与降压变电所提供电力的同时，为周围居民提供电力。但这一情况也影响着供电稳定性。分散供电的中压环网连接方式与集中供电相同，从城市电网中引入中压电源，平均3 ～5个车站需要引入两路电源进线，会严重干扰城市电网负荷，供电系统的独立性、可靠性较低。

2.3 混合供电

混合供电指在轨道交通供电系统中，结合集中供电与分散供电模式，以集中供电为主，分散供电为辅。集中供电过程中，主配电站避开中压电网尾端，造成尾端电压的损失。电压损失控制在额定电流的5%左右，才可以确保稳定供电。在中压电网末端电压损失无法满足供电的情况下，可以采用分散供电方式，从附近城市电网中引入中压开关电源。这一方法虽然能够确保控制质量的稳定性，但生产成本较高。另外，电缆双环网是混合供电采用的连接方式，不仅容易操作，还提升了供电系统的可靠性。混合供电情况如图1 所示。

图1 混合供电

3 城市轨道交通供电系统的供电方式选择

3.1 供电方式的选用原则

3.1.1 以城市轨道交通规划为依据

城市轨道交通划分为近期规划和远期规划。其中，规划的内容主要包括交通线路、轨道交通形式、客流量设计以及交通供电系统的容量与结构等。因此，供电方式的选择需要遵循轨道交通规划，确保满足轨道交通的日常运营。

3.1.2 以城市电网具体情况为依据

首先，当电网结构比较小时，电力供应有限制，大多采用集中供电；其次，如果电网的负荷较大，可以采用分散供电，并扩张变电所的容量；最后，为充分利用电力资源，科学建设供电系统，轨道交通部门可以与电力部门合作，采用集中供电与分散供电相结合的方式，形成混合式供电。

3.2 供电方式的评价标准

3.2.1 可靠性与安全性

轨道交通供电系统需要从多个方面来评估其可靠性和安全性。首先，具备抵御外界影响因素的能力。当遭遇暴雨、暴雪、雷电等恶劣天气时，需要考虑乘客、高压电力设备等的安全，避免发生意外情况，影响交通运行。其次，确保供电系统的供电质量，保障供电不间断[2-3]。供电的稳定性直接关系到轨道交通的运行。例如，当电压无法保障轨道交通的运行需求时，会因为电力问题出现跳闸，从而停止运行。最后，供电方式必须要考虑周围环境的影响，避免轨道交通供电系统影响附近居民与设备。

3.2.2 经济性与灵活性

城市轨道交通供电系统的供电方式，必须要考虑灵活性条件。一旦发生意外事件，需要保证列车的稳定运行。另外，分析供电方式的经济性，因为建设轨道交通是为了经济效益，促进国民经济增长。如果供电方式的经济性较低，并不适合应用于城市轨道交通的长期运营。因此，基于经济性原则，对于供电结构进行设计优化，采用适合的运行方式，提高使用电能的效率，实现经济效益最大化。对于城市轨道交通来说，供电系统中的供电方式选择中，需要结合电力规划，预测城市轨道交通的未来发展前景，综合分析轨道交通的客流量，选择最经济的供电方式。

4 加强城市轨道交通系统建设的有效措施

在建设城市轨道交通系统时，需要根据不同地区的供电需求选择供电方式。城市轨道交通供电系统和电网存在直接关系，所以电力企业与轨道交通公司可以展开合作，为城市提供高质量的稳定供电[4]。

4.1 选择创新性的供电方式

供电方式是否科学关乎轨道交通供电系统的实施效果。应当进一步优化电压结构和电流结构，确保其合理性。全国各个地区的轨道交通中有着不同的特点，因此在选择供电方式时，需要考虑城市轨道交通的实际情况，科学分析，以提高资源的利用率。可有效融入混合式供电建设理念，结合集中供电与分散供电方式，确保电力资源可以得到充分利用，提升轨道交通系统的经济效益[5]。

4.2 加强供电系统设施建设

为保障城市轨道交通的运行安全性和稳定性，加强供电系统设施的建设，优化电网规划，增加电网建设的投入，开展城市电网改造与升级，提高对轨道交通供电系统的供电能力。积极推动新能源电力设施建设，建设更多的新能源设备，减少对传统电力设施的依赖。包括提高接触网、第三轨等供电设施的标准化和规范化建设，加强配电变电站建设和改造，以提升供电系统的稳定性和安全性。

4.3 推广新型供电技术

城市轨道交通供电系统中的供电技术不断发展，涌现出了众多的新型技术，如智能电网、无线充电、直流配电等。这些技术不仅可以提高供电系统的效率和稳定性，还可以减少环境污染。推广新型供电技术是建设轨道交通供电系统的重要措施[6]。

4.4 与电力部门建立合作

在城市电网与轨道交通部门之间，需要构建顺畅的交流机制，打造良好的合作关系，以进一步提升轨道交通系统的运行质量，避免运营故障，降低运行成本。集中供电方式，可以由电力部门负责110 kV以上轨道交通电网的维护工作，确保各个部门之间积极配合。

4.5 遵循因地制宜原则

在建设城市轨道交通系统时，供电方式要遵循因地制宜原则。一方面，结合隧道情况来选择，确定隧道的大小、断面等，选择合适的供电方式，确保能够满足实际情况。另一方面，考虑电压等级、受流方式，根据电网结构和运行模式等因素，选择供电方式，禁止照搬照抄、盲目选择。因为各个地区的结构形态不同，环形结构与狭长结构对于供电方式的需求不同，所以应根据实际情况充分利用现有资源，实现资源共享，充分发挥集中供电和分散供电的作用。

5 结 论

在建设城市轨道交通的过程中，应注意供电系统的设计，并根据因地制宜的原则选择合适的供电方式。集中供电方法和分散供电方法具有不同的应用优势，必须在考虑各种因素的情况下做出决定。混合供电方式可以有效地将集中式供电和分布式供电相结合，利用两者的优势，有效互补，并考虑供电的经济可行性。城市轨道交通供电系统的选择取决于城市轨道交通的客流量、铁路布局等众多因素，需要根据当地情况进行选择。从建设、投资成本、铁路条件及运营维护等方面设计相应的供电方案，选择最佳方案，确保城市轨道交通的正常运营，维护供电安全，促进城市轨道交通发展。