地铁工程高压供电系统三种常见方式的对比分析

摘要：随着城市轨道交通不断发展，地铁因其方便快捷成为了人们出行首选的交通工具，它在城市交通中的地位也不断提升。因为地铁的运行需要电力支持，所以为了保证地铁运行的可靠性和稳定性，就要选择稳定可靠的供电系统。目前，我国地铁的供电系统是由城市电网负责的。本文针对目前地铁供电系统的主要方式进行论述，并对它们各自的优缺点进行了对比分析。

关键词：地铁；高压供电系统；

一、城市轨道交通供电系统的组成部分

包括地铁在内的城市轨道交通的电源都是由城市电网负责供应的，在城市轨道交通的供电系统中，需要由城市电力系统对电压进行输送，并实现对电压等级的转换。只有这样，轨道交通的各种用电设备才能使用到等级恰当的电力资源。通常情况下，城市轨道交通的供电系统由五个职能系统组成，即负责外部供电的外部电源；负责电源控制和转换的主变电所；负责牵引功能的供电系统；负责照明及风水电机的供电系统和负责对电力进行监控的综自系统。其中，负责牵引供电系统和负责照明及风水电机的供电系统共同组成了城市轨道交通的内部供电系统。城市轨道交通不能直接使用高压交流电，所以就需要负责牵引供电的部分，利用牵引变电所的功能，将交流电转变为低压直流电，以满足电力车辆的行驶需求。在牵引变电所进行交-直转换的过程中，馈电线会将已经转换过的低压直流电输送到接触网上，电动车辆上会利用受流器直接和接触网进行接触，以获得所需要的电能资源。负责照明的供电系统，顾名思义，就是负责提供车站和车厢内照明的部分。这一部分是由降压变电所和动力照明的配电线共同组成的，负责照明的同时还要负责车站和车辆内的电梯、风机和水泵等动力设备的电源。此外，它还要负责车站和车辆中的通信、信号和自动化设备的电源。

二、地铁中高压供电的三种方式

（一）采用集中供电的方式

采用这种方式进行供电之前，需要根据地铁的线路走向，计算出线路的长短和用电量的多少，然后根据这些数据建立一个地铁专用的主变电所。主变电所中必须有两条独立的110kV电源线路，地铁运行时，内部供电需要的电压等级为35kV或者是10kV，电压等级的转换需要由主变电所来完成。这种由主变电所组成的供电方式就叫做集中式供电。

集中式供电中一个很重要的组成部分就是中压网络，用电的多少，供电距离的远近、城市电网的发展和规划等因素都会影响到它的电压等级。在综合考虑这些因素的基础上，经过经济和技术的比较之后才能最终确定中压网络的电压等级。采用集中式供电的方式便于对地铁的供电系统进行统一管理，也能提高地铁内部供电的稳定性和灵敏性，所以目前很多城市的地铁都采用这种方式供电。

（二）采用分散供電的方式

这种供电方式最大的特点就是不设置主变电所，地铁运行需要的电压等级由城市电网直接输送到地铁沿线的牵引变电所和降压变电所中。当然，并不是所有城市的地铁都可以采用这种方式进行供电，因为这种方式要求城市的电网系统非常发达，才能满足地铁车站附近需要稳定电源供应的要求。分散式供电方式的中压网络的电压等级应该和城市电网的等级相同。采用这种方式对地铁供电时，可以设置电源开关所，和车站的变电站一起建设。需要注意的是，采用这种方式进行地铁供电必须要保证每一个牵引变电所和降压变电所都具备两条电源线，而且这两条电源的供应必须是独立的。

（三）采用混合供电的方式

这种供电方式就是集中式供电和分散式供电的融合，其中集中供电占主导地位，在个别地段采用分散式供电，将城市电网引入其中，对集中供电起到辅助作用，不断完善地铁的供电系统。

三、地铁中高压供电三种方式的比较分析

城市电网的发展程度会直接影响到地铁的供电系统，所以在选择地铁供电方式之前，一定要考虑到城市电网的实际组成情况和地铁线路的具体分布，具体问题具体分析，根据当地的实际条件来选择合适的供电方式。

（一）集中供电方式的优势和劣势

集中供电方式最大的优势在于，它能对地铁的供电系统进行统一管理，并且电源供应的稳定性较高，出现意外情况的几率较低。除此之外，因为这种方式的线路比较集中，使得施工非常方便，而且能给后期的维护带来便利。同时采用集中供电对抑制谐波具有比较显著的效果，而且在计算用电费用时也比较方便简单。地铁的管理部门只需要在主变电所中安装一个总电表来计算用电量即可。虽然这种方式能为后期的各项工作提供便利，但是它最大的劣势就是前期的投资建设费用太大，如果预算不足，选择这种方式就需要慎重考虑。

（二）分散式供电的优势和劣势

和集中供电方式的优势相比，这种供电方式具有非常明显的劣势，例如地铁在运行中会同时受到两种等级的电压影响，很容易出现故障，稳定性较差。同时这种供电方式导致地铁站和城市电网的接口数量增多，就增加了进行管理的环节，如果发生故障，也不便于转电。牵引变电所产生的高次谐波会直接进入到电网中，对其他用户的使用造成烦扰。除了这些劣势之外，分散供电会消耗大容量的城市变电储备，而且在施工过程中会增加对变电站的改造工程，给施工带来不便。虽然分散供电具有很多劣势，但是它的前期投资耗费较少，便于城市电网进行统一的规划和管理。

（三）混合供电方式是两者的结合

如果城市的电力资源不充裕，变电站的数量不多，就可以采用分散式供电；反之，如果因为要建立很多变电站而增加投资成本，就可以采用集中供电的方式。

四、结束语

因为地铁高压供电的系统比较复杂，在城市轨道交通的建设中，究竟该选择什么样的供电方式，需要结合当地的城市电网情况和地铁的实际电负荷进行具体分析，以更好地促进城市轨道交通的快速发展。

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作者简介：李庆周（1980-），男，硕士研究生，中级职称，从事工厂供配电设计工作。