中建八局轨道交通建设有限公司 北京 100035
摘要：本文中从地铁供电系统设计的主要问题入手，详细分析了地铁供电系统；介绍了地铁发展的背景，地铁供电系统的基本要求及供电系统的构成、外部电源供电的形式、供电系统方案的选择，以此为地铁供电系统的设计提供依据或参考。
关键词：供电系统；基本要求；供电系统的构成；形式与选择
1前言
1.1背景与意义
我国道路交通问题日益严峻，而地铁受地面道路状况，气候情况影响较小，能够及时、安全、舒适地运输乘客缓解交通拥堵问题。地铁运营具有很好的社会效益，与人们的生活也密不可分，所以关于地铁供电系统的设计研究对于人民的生活和地铁的发展有着极其重要的意义。
1.2 供电系统的功能
地铁供电系统负责电能的供应和运输，提供着列车牵引供电、车辆段、区间、车站、调度中心等其他相应建筑物所需要的动力照明用电。作为地铁系统的核心，地铁供电系统应具备安全性、可靠性、经济性、先进性、调度方便等特点，其总体功能应具备供电系统服务、故障自救、自我保护、准确控制、防误操作、显示和计量和电磁兼容等功能。
1.3 供电系统的基本要求
（1）安全性：供电系统的安全性，关系着人员、机械设备等多个方面，且它们的关系相互联系密不可分。在设计时一般从系统和设备两个方面分析，连接锁、牵引网综合接地、变压器、隔离开关、整流器等方面。
（2）可靠性：供电系统的可靠性，供电系统可靠性涉及到规划、设计、运行管理等各个方面，并渗透到供电、变配电的不同环节，保证系统的正常运营、事故处理、应急救援等能正常运营。
（3）适用性：供电系统的适用性要能够应满足业主建设目的与性能。并与所在的城市特点、本线功能及特殊要求相适应。
（4）经济性：电系统设计应要经济性；能够节约建设工程的资金，还要能降低后期运营成本。供优化电源网络结构，实现外部电源共享。
（5）先进性：先进性体现在系统方案、设计理念、设备及工程管理手段等方面。及环境保护和降低能耗的措施。
1.4 供电系统的构成
地铁供电的电源通常取自城市电网，通过城市电网一次电力系统和地铁供电系统实现输送或变换，然后以适当的电压等级供给地铁各类设备。地铁供电系统可分为两部分：以牵引变电所组成的牵引供电系统和以降压变电所组成的动力照明供配电系统。
（1）外部电源：就是为地铁供电系统的主变电所或电源开闭所提供电源的外部城市电网电源。外部电源方案的形式有混合供电、集中供电、分散供电。
（2）主变电所：是接受电网的高压电源，降压为牵引变电所、降压变电所提供中压电源，主变电适合用集中式供电。
（3）牵引供电系统：将交流中压电压降压整流成直流1500V或750V电压，为列车提供牵引供电，它包括牵引变电所与牵引网。
（4）动力照明系统：电力照明系统的功能是将交流中压降低到交流380V/220V电压，为各种运行设备提供低压电源，包括降压变电站和电源照明配电系统。
（5）杂散电流保护系统：的作用是减少直流牵引供电系统产生的杂散电流，防止杂散电流向外扩散，尽可能避免杂散电流对城市轨道交通本身及附近结构的钢筋和金属管道造成的电腐蚀。测试了杂散电流及其腐蚀防护性能。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2外部电源
2.1 外部电源供电的形式
2.1.1 集中式供电
集中式供电是指由专门设置主变电所集中为牵引变电所及降压变电所供电的外部电源方式。根据地铁线路的长短和用电容量大小，建设一座或几座地铁专用主变电所，每个主变电所有两路独立的进线电源。在有牵引变电所的车站，可以把牵引变电所和降压变电所建成牵引—降压混合变电所。
集中式供电的主要特点：
（1）在城市轨道交通沿线，建设主变电所，集中为牵引变电所及降压变电所供电。
（2）地铁供电系统从城市电网引入高压电源，与城市电网接口比较少，每座主变电所只从城市电网引入两路独立的进线电源，外部电源电压等级一般为110kV。
（3）地铁供电系统相对独立，自成系统，便于运营管理。
2.1.2 分散式供电
分散式供电是指由就近分散引入的城市中压电源直接（或通过电源开闭所间接）为牵引变电所及降压变电所供电的外部供电形式。分散式供电一般从城市电网引入10kV中压电源，这就要求地铁沿线有足够的电源引入点及备用容量。从沿线就近引来的城网中压电源，经电源开闭所母线向牵引变电所和降压变电所提供中压电源。一般情况下，两个电源开闭所之间需要建立电源联系，即两个电源开闭所之间的供电分区通过双环网电缆进行联络。
分散式供电的特点：
（1）在城市轨道交通沿线，直接从城网分散地引入多路中压电源作为地铁电源。
（2）地铁供电系统从城网引入中压电源，与城网接口较多，平均每4到5个车站就要引入两路电源。
（3）地铁供电系统与城网关系紧密、独立性差、运营管理相对复杂。
2.1.3混合式供电
混合式供电方案，多指以集中式供电为主以分散式供电为辅的供电方式，混合式供电方案介于集中式与分散式供电之间的一种结合方案，根据城市电网现状、规划以及城市地铁交通自身需要，吸收了集中式外部电源方案与分散式外部电源方案的各自优点，系统方案灵活、使供电系统完善可靠。
2.2 地铁供电方式选择与分析
2.2.1供电质量
集中式供电的外部电源引自城市高压电网，电压等级高，输电容量大，系统短路容量大，抗干扰能力强，电网电压波动小；另外，地铁主变电所一般装有载自动调压变压器，因此中压侧电压相对稳定，供电质量高。
2.2.2供电可靠性
对于集中式供电，由于主变电所进线电压等级高，电气设备的绝缘等级、制造水平、继电保护配置等要求都比较高，线路故障率相对较低；同时，城市供电系统相对独立，与城市电网接口少，城市其他负荷对地铁供电系统干扰少。
2.2.3中压网络电压
对于集中式供电，中压网络的电压等级，不受城市电网电压等级的限制，可根据用电负荷的供电距离等情况比选确定。目前集中式供电的中压网络电压等级高，一般为35KV。这样可以提高系统的供电能力与供电可靠性，同时可以降低线路功率损耗。
2.2.4对城市电网影响
地铁供电系统对城市电网的影响主要表现在谐波影响和网压波动两个方面。目前牵引整流机组一般采用双机组等效24脉波整流装置。牵引整流机组的脉波数越高，产生的低次谐波就越少。采用集中式供电方式时，高次谐波经过多级变电所变换、分流以后，注入城市电网的谐波含量少。在网压波动方面，采用集中式供电方案，牵引负荷产生的电压波动和闪变在地铁供电系统内部经过两级变压器转换，逐渐变的平衡，对城市电网其他用户的影响很小。
3结论
地铁工程是一项复杂多专业的综合性工程。本设计主要针对目前我国地铁的发展水平，以北京地铁19号线工程为背景，对地铁供电系统的设计进行分析研究。本文中从地铁供电系统方案的选择入手，结合实际工程案例分析了供电系统的构成、要求。地铁外部电源方案形式。分别列出了三种可行的供电方式，集中式供电、分散式供电和混合式供电，经分析比较选择了集中式供电方案，并给出具体理由。
参考文献
[1]高满茹．建筑配电与设计．第二版．中国电力出版社，2010．
[2]黄德胜．地下铁道供电．第一版.中国电力出版社，2010．
[3]于松伟．城市轨道交通供电系统设计原理与应用．第一版．西南交通大学出版社，2008．
[4]贺威俊．轨道交通牵引供变电技术．第一版.西南交通大学出版社，2011．
论文作者:张伟,曾成钢
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第30期
论文发表时间:2019/1/11
标签：供电系统论文; 地铁论文; 变电所论文; 电源论文; 电网论文; 城市论文; 电压论文; 《建筑学研究前沿》2018年第30期论文;