城市轨道交通工程供电系统主要节能措施.doc

1、城市轨道交通工程供电系统主要节能措施摘要：根据城市轨道交通工程供电系统的构成与功能，供电系统的节能、环保应从建设阶段的设计方案和开通后的运营管理等方面进行综合考虑。本文结合国内外城市轨道交通建设经验，对城市轨道交通工程供电系统主要节能措施进行了分析。 关键词：轨道交通；供电系统；节能 中图分类号：U213.2 文献标识码： A 城市轨道交通供电系统设计方案不仅影响着城市轨道交通工程建设投资大小，而且还影响着城市轨道交通建成运营后是否节能、安全可靠，管理是否方便和运营成本的高低等。为保证城市轨道交通供电系统的节能运行，应着重从以下几方面进行考虑。 1、外部电源供电方式选择 对于一条具体的城市轨道

2、交通线路而言，其用电负荷呈线状分布。对于此种负荷分布情况，国内外各城市对其的供电方式通常有三种，即集中、分散和混合供电方式，无论采用何种供电方式均不能影响城市电网的正常运行。 集中供电方式具有电压等级高、电源可靠性高、供电质量好、要求城市电网提供的电源点少、城市电网的改造工程量少、进线数量少、城市轨道交通供电系统自成体系、独立性强、运营维护和调度管理方便等特点，不仅能有效减少进线电源回路的电能损耗，而且能有效地降低运营成本。 分散供电方式具有供电距离短、某一回电源故障影响范围小等优点。但该方式要求城市轨道交通沿线有足够的电源引入点和备用容量，城市电网的改造工程量大，城市轨道交通供电系统与城市电

3、网接口较多，管理复杂。 混合供电方式是以集中供电为主、分散供电为辅的供电方式，其保护和管理复杂。 对某一城市而言，究竟采用何种供电方式，需根据城市轨道交通用电负荷的特点并结合城市电网的具体情况进行分析。 一般来说，在不影响城市电网的正常运行、条件许可，且城市轨道交通规划线网中的多条线路之间存在换乘、相邻关系时，在集中供电方式下，通过合理选择主变电所所址，可以实现主变电所的资源共享、合理地利用城市的电力资源、有效地节约城市的土地资源。 2、中压供电网络选择 目前，国内城市轨道交通采用的中压供电网络有如下两种方案： 分别设置独立的牵引供电网络和动力照明供电网络：牵引供电网络采用 35（33）kV

4、电压等级、动力照明供电网络采用 10kV 电压等级，即通常所说的 110/35（33）/10kV 三级电压供电方式（目前大多为110/35/10kV） 。 牵引供电和动力照明供电共用一个供电网络：即设置牵引与动力照明混合供电网络，采用 35（33、10）kV 电压等级，即通常所说的110/35（33、10）kV 两级电压供电方式（目前大多为 110/35kV） 。 相比而言，两级电压供电方式不需要设置 35/10kV 中心降压变电所、不存在迂回供电、没有 10kV 电压等级，具有其输电半径和容量大、电能损失小、主变电所设置数量少、可靠性高、投资少、运营成本低、电能损耗少等优点。 3、变压器安装

5、容量选择 根据国内不同地区供电部门的电价政策，城市轨道交通电费计量方法有两部电价制和单一电价制两类。采用两部电价制时，基本电价约为20 元/kVA月，主变压器每 MVA 安装容量一年需交纳基本电费约 24 万元；电度电价按实际电度计费。因此，在两部电价制条件下，应尽量降低主变压器初期安装容量，以节省需交纳的基本电费。即使在采用单一电价制时，为了降低变压器的空载电能损耗，节约运营成本，也应尽量降低主变压器初期安装容量。 国内牵引整流机组的设计寿命一般为 30 年，城市轨道交通工程从开通运营到远期间隔约为 25 年，从减少工程初期投资、提高设备工作效率、降低电能损耗和运营成本的角度出发，初期安装容

6、量采用近期安装容量在一定程度上可以节约能源，但到远期时，需要更换牵引整流机组。如初期安装容量按远期安装容量设置，则存在初期投资稍大、运营成本稍高的缺点。据调研，两种配置方案在国内工程中均有应用，应结合工程的特点进行综合考虑。 4、牵引供电电压等级选择 根据国家标准，城市轨道交通直流牵引供电系统有两种电压等级可供选择，即 DC750V 和 DC1500V。与 DC750V 方案相比，DC1500V 方案具有电压等级高、供电半径大、牵引变电所数目少、牵引网电流小、电能损耗小等优点，条件许可时宜优先考虑采用 DC1500V 方案。 5、牵引变电所牵引整流机组设备整流技术选择 城市轨道交通牵引供电系统

7、通过牵引整流机组向列车提供直流电源，不可避免地要产生谐波。谐波不仅会影响电网质量、降低电气设备的使用寿命，还会增加电气设备的电能损耗。牵引整流机组产生谐波电流次数与牵引整流机组输出脉波数有关，国内城市轨道交通工程牵引整流机组设备有等效 12 脉波和等效 24 脉波两种。比较而言，采用等效 24 脉波整流技术能有效减小谐波含量，提高电网质量，降低谐波引起的电能附加损耗。 6、列车再生制动能量吸收装置选择 城市轨道交通车站间距小、数量多，列车在运行途中制动频繁，制动时列车动能损失巨大。此时产生的再生制动能量除了一部分（根据列车运行密度和区间距离的不同而异）被其它相邻列车吸收利用外，剩余部分将由列车

8、的车载制动电阻、机械制动磨擦以发热的方式消耗掉或被安装在线路上的吸收装置吸收、利用。 7、无功补偿和谐波治理 城市轨道交通动力照明配电系统存在大量感性负荷，功率因数较低。根据供电部门的相关规定，电力用户应按分区、分层、分变电所进行无功补偿，高压用户的功率因数要达到 0.9 以上，同时应防止向电力系统返送无功。因此，城市轨道交通供电系统应针对低压负荷采取无功补偿措施，主要是在 0.4kV 侧装设自动无功补偿和有源滤波装置。 8、加强节能管理手段 为提高整个城市轨道交通工程用电自动化管理水平，保障设备的安全运行，使供电的质量、可靠性、线损等指标进一步得到优化，设置专门的电能量管理系统，将各种用电信

9、息：用电量、电压、电流、有功、无功、功率因数、停电累计时间等参数和用户是否处于正常用电状况等信息进行采集，通过网络通信方式上传到相关管理部门，分系统、分设备、分回路的详细分析相关用电设备的实际能耗指标，便于电能量的自动化管理和决策，确保电网运行安全、可靠、经济。 9、其它节能措施 1）区间动力照明设施考虑采用节能型 LED 灯具。 2）区间环控射流风机等大功率机电设施就近供电以减少输电线路电能损耗。 3）在保证供电系统可靠性的前提下，优先采用低损耗、高效能电气设备。 4）合理安排牵引整流机组运行方案 在晚间列车停运后，考虑将正线所有的牵引整流机组停止运行，以减少空载损耗。牵引整流机组安装容量允

10、许时，在客流量不大的非高峰运营时段，由于运营间隔的时间较长、牵引负荷不大时，可以考虑牵引变电所只投入一套牵引整流机组运行，以减少电能损耗。 5）加强宣传教育和用电管理，增加职工节能意识，可根据负荷性质设置年或月用电考核指标，供成本考核使用。 6）运营单位应强化节能运营管理，制定相应的管理规程和规章制度，建立节能激励和考核机制，明确节能责任，保障节能措施的落实。 结束语 节能是我国经济和社会发展的一项长远战略方针，也是当前一项极为紧迫的任务。国家“十一五”规划明确提出，要把节约资源作为基本国策。这是突破当前资源环境瓶颈、建设节约型社会，实现可持续发展，总结现代化建设经验、从我国的国情出发而提出的

11、一项重大决策。据预计，我国交通能耗占能源消耗的比例将达 16.3%17.1%，城市轨道交通节能是整个节能工作的重要方面，而供电系统节能是城市轨道交通节能的一个重要方面。因此，必须供电系统节能的要求贯彻在设计、建设和运营管理中。节能设计除了从供电系统本身考虑外，在工程实施过程中还应与线路、行车及其他用电系统密切配合，最终达到整体节能的目的。参考文献 1于松伟,杨兴山,韩连祥,等.城市轨道交通供电系统设计原理与应用M.成都:西南交通大学出版社,2008. 2叶大华，冯雅薇.推进轨道交通节能减排 建设节约型综合交通系统J,北京规划建设.2005，3. 3 宋敏华.城市轨道交通节能技术发展趋势研究J,工业建设与设计.2009，1.