中铁十二局集团电气化工程有限公司 天津市 300308
摘要：经济的发展，城镇化进程的加快，促进交通建设项目的增多。城市轨道交通供电系统在城市轨道交通系统中承担着重要的角色，不仅给车辆提供能源，同时也为站台服务设施提供电能，供电系统的可靠与否，是决定着城市轨道交通系统可靠性的重要指标。本文就城市轨道交通供电系统的供电方式展开探讨。
关键词：城市轨道交通；供电系统；供电方式
引言
城市基础建设的一项重要任务就是建立安全、可靠的城市轨道交通系统，这就需要对供电方式进行全面的分析，并根据实际情况选择出合适的供电方式，从而保证城市轨道交通的供电安全性、稳定性，进而促进城市发展。
1城市轨道交通发展的现状
随着社会的发展，交通需求越来越大，为了更好的满足交通方面的需求，城市需要大力加强城市轨道建设。为了能够更好的环境城市公共交通压力，需要做好城市轨道交通工作，就目前的情况来看，其在该方面具有很多优势，能够达到节能的目的，同时也比较方便、快捷，符合市场的发展需求，因此需要重点加强对其的研究。如今我国对于城市轨道交通的建设越来越受到重视，引进有三十多个城市都在规划或者实施了轨道交通的建设，特别是在北京、上海等一线城市，具有很好的发展势头，逐渐的朝向多元化方向发展，例如很多城市都有地铁、有轨电车、轻轨等轨道交通系统。截至2016年底，城市轨道交通线路建成的里程合计达到了4000km。到了2020年，我国已经有接近50个大中城市有城市轨道交通，总里程超过7000km。
2城市轨道交通供电系统的供电方式简析
2.1集中供电方式
集中供电方式是指在城市轨道沿线建设一座或者几座主变电所（主变电所属于外部供电系统的组成部分），沿线的所有牵引变电所和降压变电所（这两种变电所属于牵引供电系统和动力照明系统）都是由这几座主变电所供电的供电方式。特点是集中供电方式的主变电所一次侧电源从上一级高压区域变所110kV或66kV（东北电网）两路独立电源引入，形成独立的供电体系，此时，主变电所的输出仅仅送给沿线的牵引供电系统和动力照明系统，不给附近的用户供电，受其它负荷影响小，供电可靠性高，便于维护管理。由于集中供电方式建设了独立的主变电所，造价比较高，上海、广州等地铁等少数城市采用集中供电方式。集中供电方式的主变电所内的连接为了提高供电可靠性通常采用桥形接线（包括内桥接线和外桥接线两种），所以需要两台变压器，成本造价较高，主变电所的输出我国通常有两种电压等级，分别为35kV和10kV两种，我们通常说的城市轨道的中压环网的电压等级就是35kV和10kV两种比较常见，此种电压送给沿线的牵引变电所和降压变电所，中压环网采用的连接方式通常有三种，分别是双回路辐射式、电缆单环网和电缆双环网三种，目前应用比较广泛，造价比较合理，供电比较可靠的中压环网连接方式为电缆双环网。
2.2分散供电方式
与集中供电方式不同，分散供电方式不需要建设专门的主变电所，而是从附近的城市电网引出电能供给牵引变电所和降压变电所。在这种供电方式下，城市电网不仅需要为轨道交通牵引变电所和降压变电所进行电能供应，还要提供电能给附近的用户，这就导致该供电方式很容易受到附近居民用电的影响，从而降低供电的可靠性。此外，分散供电方式与集中供电方式在中压环网的连接方式方面保持一致，其特点是采用就近原则，从附近的城市电网引入轨道交通供电系统的中压电源，平均三至五站引入两路电源供线，大大增加了与城市电网接口，因此，该供电方式的独立性较差，容易受到城市电网负荷的影响，使得供电质量明显降低，不能够进行集中控制，不利于运营管理，严重影响供电系统的效益。但是分散式集中供电方式的投资成本较低，因此在国内一些城市得到了一定的应用，例如长春轻轨等。
2.3混合供电方式
同时采用集中式和分散式的供电方式，就是混合供电方式。其中，主为集中式供电方式，辅为分散式供电方式。这是由于在集中式供电时，中压网络末端相距主变电所较远，导致末端损失了较大的电压，但末端损失电压不能超过额定电压的5%（如对于10Kv的中压环网来说，它的末端电压损失必须低于10kV的5%，即末端电压必须超过9.5kV），当集中式的中压网络末端的电压损失无法达到要求时，就可以就近从城市电网引入补充中压电源。这种混合供电方式投资成本相对适中，供电质量比较稳定。同时，混合式的中压环网采用的是电缆双环网的连接方式，设置了联络开关，便于管理，进一步提高系统的供电可靠性，这是目前我国应用较为广泛的一种供电方式，如武汉、北京等城市就是采用混合供电方式。
3城市轨道交通供电系统供电方式的选用
3.1供电方式的选用原则
3.1.1以城市电网的具体情况为依据
在城市轨道交通供电建设中需要结合实际情况进行供电方式的合理选择，目前需要从以下几个方面进行：（1）如果城市电网负荷能力比较大，容量也比较大的时候可以选择分散供电方式，并进一步扩建变电所容量。（2）如果城市电网结构比较弱的时候，最好是选择使用集中供电方式。（3）为了能够合理的进行供电资源的利用和建设，需要轨道交通部门做好电力部门和市政政府的建设，目前可以选择使用混合的方式。
3.1.2以城市轨道交通规划为依据
城市轨道交通规划分为近期规划和远期规划两种，对供电结构以及供电方式的选择和确定发挥着重要的影响作用。城市轨道交通规划涉及选用轨道交通的形式、交通线路的形态和距离、客流量的设计以及城市轨道交通供电系统的结构和容量等，这些都对供电方式做出了具体的要求，因此供电方式的选择必须以城市轨道交通规划为依据，要保障满足最大客流量的运行需求。
3.2供电方式选择
3.2.1供电方式的安全可靠
第一，供电质量的优劣对轨道交通的运行设备的安全性影响巨大，必须保证供电的连续性和稳定性。比如，由于电压不足导致列车跳闸而运行停止，就会引起事故和经济损失。第二，供电方式需要能够抵抗自然界因素影响，比如雨雪、大风、雷电、高温、寒冷等条件下，能够保证人员安全和设备安全，减少故障和事故的发生。第三，供电方式不能危及沿线周边环境，尽可能不对城市通信和居民生活造成不便。
3.2.2灵活性与经济性
城市轨道交通供电系统需要加强供电方式的灵活性，从而保障在正常以及事故状态下，列车都能够正常运行，提高轨道的运营效率，这就需要提高供电方式选用和切换操作的简单性与灵活性。此外，城市轨道交通供电系统建设和运营的根本目的就是提高经济效益，推动国民经济发展，这就需要对供电方式的经济性进行分析，通过设计科学、合理的供电结构和运行模式，提高电能使用效能，降低投资和资金偿还压力。同时，供电方式的选择，还需要结合全网电力规划的基本概念，对城市轨道交通的发展进行预测，保障供电方式选择的经济性。
3.3因地制宜，科学选择供电方式
在轨道交通供电系统建设中需要科学的选择供电方式，目前从以下方面进行：（1）有效的结合隧道的形式，包括隧道断面的形状大小等。（2）需要不断进行创新，特别是对于电压等级、受流方式以及电网结构等多个方面，不能照搬照抄。每个城市都有自己的特点，因此在实际选择的时候需要根据实际情况，目前主要是狭长结构和环形结构，需要充分的根据这些形式进行选择，并合理利用资源，实现“集中供电、资源共享”或者实现“资源共享、分散供电”的目标。
3.4与电力部门建立合作
交通部门要积极与电力部门建立良好的合作关系，充分发挥电力部门的专业能力，加强对城市轨道交通供电系统的建设和运营工作，从而减少运营故障，降低运营成本。对于集中式供电方式，10kV以上的轨道交通电网可以由电力部门负责建设和维护，从长远发展来看，城市轨道交通系统要尽可能多的发挥电力部门的作用，这就需要交通部门的积极配合，并且对电力部门提出了更高的社会责任要求。
结语
总之，建设城市轨道交通供电系统具体选择何种供电方式，要取决于城市电网的实际情况和轨道线路的分布情况，另外也取决于城市电网的实际容量和经济因素等多方面因素。需要根据当地实际情况进行选择。
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