地铁供电系统外部电源的供电方式和比较

地铁供电系统外部电源的供电方式和比
较
摘要：地铁的供电电源要求安全可靠，通常由城市电网供给。

目前，国内各城市对地铁及城市轨道交通的供电一般有两种方式集中供电方式、分散供电方式。

近几年新建的地铁系统多采用集中供电方式，如西安、上海、广州、深圳地铁等。

分散的供电方式，可充分利用城市电网的资源，节约投资，但供电可靠性不如集中供电方式，管理亦不够方便。

关键词：地铁;供电方式;集中供电;比较
1.各种供电方式的定义
1.1集中供电方式
所谓集中供电，就是在地铁沿线根据用电需求设有若干座专为地铁供电的变电所，即主变电所；每座主变电所由城市电网提供两路电源，再由主变电所集中对地铁牵引、动力系统负荷供电。

一般地铁建设的主变电所数量较少，供电负荷较大，而且馈出供电距离较远，因此不仅要求主变电所具有大容量的变压器、大容量的传输系统，而且必须接入电压等级较高的电源。

如西安轨道交通一号线采用的就是集中供电方式，进线电压为110 kV，馈线传输电压为35 kV，动力配电传输电压为0.4 kV。

以地铁一号线为例：
地铁一号线供电方式，在玉祥门站及通化门站附近设置两座110/35kV主变电站，为一号线全线供电，集中供电方式，主变电站起着重要的作用。

1.1．1主变电站分布
全线共设2座主变电站，全为新建主变电站，分别设置在玉祥门站附近和通化门站附近，分别称作环城西苑主变电站和金花主变电站。

主变电站一次侧电压
等级为110kV，向一号线全线供电。

每座主变电站从地区变电站引入两回110kV
电源，分别接至两台主变压器。

1.1．2主变压器容量
主变电站变压器容量应根据各种运行方式下，远期高峰小时负荷综合考虑确定。

正常情况下，两个主变电站向各自负担所供供电分区内的负荷供电；主变压
器安装在地面主变电站内，采用油浸变压器。

变压器考虑120%的过负荷能力。

远
期高峰小时负荷，在主变电站的一台主变压器退出运行时，利用另一台主变压器
的过负荷能力负担供电范围内的一、二级负荷。

当一个主变电站退出运行，由另
一个主变电站供全线的一、二级负荷时，利用主变压器的过负荷能力进行供电。

1.1．3主变电所的设计原则
地铁供电系统采用集中式供电方式，每座主变电所分别由两路独立的110 KV
交流电源供电，经所内两台110／35 KV主变压器降压后供给牵引和动力照明负
荷用电。

主变电所110 KV电源采用内桥接线，110 KV分段采用桥开关，正常运
行时桥开关断开，故障或维护时切换接通，正常的一路电源进线对两台主变压器
供电。

1.2分散供电电方式
分散供电方式为：在地铁沿线根据负荷情况建造若干座开闭所，每座开闭所
由城市电网提供两路电源，由开闭所对本所和相邻变电所的牵引、动力系统供电。

所谓开闭所就是将城市电源与牵引降压混合变电所合建在一起。

其中：由开闭所
馈向混合所的为馈出线，由混合所馈向开闭所的为联络线，用于开闭所之间的联络。

当一座开闭所故障时，相邻开闭所通过联络线对其进行供电。

开闭所与相邻
变电所电压等级相同，由于地铁沿线开闭所数量较多，一般采用10 kV电压等级。

如北京城市铁路(13号线)采用的就是分散供电的方式，电压等级为l0 kV。

牵引降压混合变电所在分散式供电方式中有着集中和分配电力的作用，以地
铁牵引降压混合变电所为例：牵引降压混合变电所分布根据一号线各车站的分布
情况及行车要求，正线共设12座牵引降压混合变电所，分别设置在沣河森林公
园、上林路、后围寨、三桥站、枣园站、开远门、玉祥门、北大街、康复路、万
寿路、浐河站、纺织城。

分别在车辆段、停车场单独设置1座牵引变电所。

2供电系统运行方式
2.1正常供电方式
以地铁一号线为例：正常运行方式下，全线供电系统共分六个供电分区：
第一分区：森林公园、北槐、上林路、沣东自贸园；
第二分区：西咸车辆段、后围寨、三桥站、皂河站；
第三分区：枣园站、汉城路、开远门、劳动路；
第四分区：玉祥门、洒金桥、北大街、五路口；
第五分区：朝阳门、康复路、通化门、万寿路、长乐坡；
第六分区：浐河站、半坡站、纺织城、灞河停车场。

在正常运行方式下，环城西苑主变电站向第一、二、三供电分区的牵引负荷
及动力照明负荷供电。

金花主变电站向第四、五、六供电分区的牵引负荷及动力
照明负荷供电。

每座主变电站的两路110kV电源和两台主变压器同时分列运行，向各自供电
分区的车站变电所(牵引降压混合变电所和降压变电所)供电。

2.2故障供电方式
以地铁一号线集中供电方式为例，
当环城西苑主变电站1#主变压器检修期间，金花主变电站1#和2#主变压器
发生故障或停电。

故障发生后，第四、五、六供电分区（玉祥门——灞河停车场）一、二、三类负荷停电，灞河停车场接触网停电。

开远门—出入场线接触网电压
波动。

供电倒切方式：退出金花主变电站1#和2#主变压器，确认金花主变电站
35kV母联开关在分位，合上劳动路35kV环网开关103A、103B，合上玉祥门35kV
环网开关102A、102B，用桃园主变电站2#主变压器对全线负荷供电。

行车组织
方式：建议列车维持进站，全线清客关站停运。

3集中和分散两种供电方式的比较
3.1供电质量的比较
集中供电方式的外电源引自城市高压电网(如110 kV)，电压等级高，系统短
路容量大，抗干扰能力强，输电容量大，电网电压波动小；另外，主变电所一般
设有载调压装置，因此35 kV馈线侧电压相对稳定，供电质量很高。

分散供电方
式的外电源引自城市10 kV电网，一般由距离地铁线路较近的地方变电站引入
，所以输电线路较短，线路损耗较少。

但是由于10 kV电压等级较低，用户
较多，所以系统网压波动较大
国家电力法规定：对10 kV及以上等级的用户，其供电末端电压不能超过7％。

而资料表明，对于大型城市，尤其一些工业城市，部分城市的电网末端电
压基本接近于7％的指标。

3.2供电可靠性的比较
采用集中供电方式时，由于主变电所进线电压等级较高，电气设备绝缘等级
也相应提高．设备一般都比较先进(如许多城市采用了GIS开关柜)；另外，继电
保护配置也较高，线路故障率相对较低；同时，主变电所与城市电网接线较少，
地铁内部构成一个小型电网，城市其它负荷对地铁供电系统干扰较少。

因此，采
用集中供电方式时地铁供电系统可靠性比较高。

无论一路电源或主变压器故障，
都不会影响地铁供电系统的正常运行。

即使在极端故障情况下，如一座主变电所
全所解列时，通过联络开关，仍可以由另一座主变电所向全线的地铁变电所供电。

采用分散供电方式时，开闭所从城市电网的不同变电站引入两路独立电源，这种
运行方式理论上讲是比较可靠的。

3.3地铁牵引系统对城市电网的影响
牵引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。

比如铁路交流牵引系统产生的谐波含量就比较高，谐波治理是铁路供电部门研究的重要课题之一。

我国地铁牵引系统均为直流牵引，只是采用电压等级的不同。

目前许多城市采用等效24脉波整流装置，如北京的城市铁路十三号线和八号线，以及天津的滨海轻轨等项目，采用的就是该整流方式。

部分城市为了节省资金，采用了12脉波的整流方式，如上海轨道交通三号线一期工程。

3.4 运营管理的比较
集中供电方式与分散供电方式相比较，采用集中供电方式的地铁系统与城市电网的接口非常少。

比如上海轨道交通三号线一期工程全长24．97 km，采用了集中供电方式，与城市电网只有二座变电所即四路电源接口；而北京城市铁路(13号线)长度为40．85 km，采用了分散供电方式，共设八座开闭所，与城市电网接口为十六路电源。

[参考文献]
[1] 郑瞳炽，张明锐．城市轨道交通牵引供电系统[M]．北京：中国铁道出版社，2000
[2] 洪友白,尹海燕,陈萌. 《供配电系统设计规范》分析与研究[J]. 智能建筑电气技术,2012,05:58-62。