1、1城市轨道交通供电系统的节能【摘要】近年来，随着社会经济的不断发展，为了满足人民生产生活的需要，解决城市内部交通拥堵的现状，城市轨道交通正在我国蓬勃发展。供电系统是城市轨道交通中较为关键的系统之一，在项目设计阶段以及运行阶段需要得到人们的重视。本文简要介绍了城市轨道交通供电系统的主要功能和组成，以及城市轨道交通供电系统外部电源方案，并对城市轨道交通供电系统的节能进行了分析。 【关键字】城市轨道交通，供电系统，节能措施 中图分类号：U213.2 文献标识码： A 文章编号： 1、前言 本文从城市轨道交通供电系统的功能、构成、以及系统的外部电源方案等方面对城市轨道交通供电系统进行了简述。在此基础上
2、引入了城市轨道交通供电系统中压网络的概念，中压网络有两大属性：一是电压等级，二是构成形式。轨道交通配电作为轨道交通的重要构成部分，起着非常重要的作用。最后来探讨城市轨道交通供电系统的节能措施和方式。 城市轨道交通供电系统具有七大功能，分别是全方位的服务功能、故障自救功能、系统的自我保护功能、防止误操作的功能、方便灵活的调度功能、完善的控制、显示和计量功能以及电磁兼容功能。 城市轨道交通供电系统由主变电所、牵引变电系统以及变配电系统2三部分组成。集中式供电中，根据功能对交通供电系统进行划分，可以分为：主变电所、外部电源、电力监控系统、牵引供电系统，而在分散式供电中，城市轨道交通供电系统可以分为：
3、外部电源、牵引供电系统、(电源开闭所)、电力监控系统以及动力照明配电系统。 2、城市轨道交通供电系统外接电源方式城市的轨道线路交通系统的外部供应电源方案需要根据城市的电力系统电网的不同构成而采用不同的供电方式，通常情况下可采用的有集中安装式、分散安装式、混合搭配式等不同的搭配形式。 作为城市内部电网的特殊组成部分的城市轨道交通系统，其用电的线路范围多数在 10km 到 30km。城市轨道交通供电系统外接电源方式，主要有集中安装式、分散安装式、混合搭配式等不同的搭配形式。但是在具体采用方式上，首先就是需要确定所需供应的电力负荷，然后再根据城市道路交通系统的发展规划中的路网规划、城市所处区域的电力
4、电网结构特点、电网工程和路网工程的实际情况来进行综合从而确定方案。2.1混合安装式供电方案。混合安装式供电是将前两种方式结合而产生的，一般来说是以集中安装式供电方式为主，在沿途的个别地段引入城市电网来进行电力补充，使整个供电系统更加完善。这就是混合安装式供电。北京地铁一线和环线、武汉轨道系统、青岛地铁南北线工程都是典型的混合安装式。通过中压电缆，纵向是把主变电所和牵引变电所、以及降压变电所连接起来，而横向则是把整个文线路的所有牵引变电所、降压变电所分别连接起来，就形成了中压网络。根据电网的用途不同，一般把为牵引变电所提供电力的的中压网络，称为牵引供电网络；同理，一3般把为降压变电所提供电力的中
5、压网络称之为动力照明系统。 中压网络的属性特点：一是电压等级，二是构成形式。在供电系统中，中压网络不是其独立的子系统，但是它却可以成为供电系统的核心。它的设计牵扯到外部电源方案、主变电所的位置及数目、牵引变电所及降压变电所的位置与数目、降压变电所与牵引变电所的主接线等。 2.2 集中安装式供电方案。城市轨道交通的路网沿线，依据运输工具所需的电力负荷和线路本身的特点架设专用的变电所，这种用沿途的主变电所来供电的设计称为集中安装式供电方案。一般来说主变电所供应的电压为 110kV，经过变电所的降压处理后会变成 35kV 或 10kV，从而供应下级变电所。集中安装式供电，可以让城市的轨道交通供电系统
6、称为一个独立的电力系统，便于管理和维护。上海、香港、德黑兰等城市的地铁就是集中安装式供电。2.3 分散安装式供电方案。城市轨道交通的路网沿线直接由城市电力电网引进电源，称为分散安装式供电。这种供电的电压一般是 10kV 等级。分散安装式供电系统在线路上需要保证每座变电所均获得双回路电源，同时要求沿线有足够的电源接入点和电力负荷。沈阳地铁、长春轻轨、大连轻轨、北京城铁、北京地铁 5 号线等都是分散安装式供电。 3、城市轨道交通供电系统的节能措施分析 3.1 采用智能化的软件系统。在电力监控系统中加入远程抄表功能，采集供电、用电设备电量进行分类统计，便于分析各类用电设备的耗电成本，改进可控设备用电
7、成本。电力系统中采用的能量管理软件系统EMS，是在数据采集和监视控制系统 SCADA 的基础上加入经济调度软件 4EDC、高级应用软件 PAS、负荷管理软件 LM 等模块，根据系统采集的信息和数据进行调度分析、决策和控制，主要目标是提高对电力系统的自动控制水平，提高供电质量和改善运行的经济性。在轨道交通供电系统中可借鉴该系统的部分模块功能，对用电供电设备进行综合分析，对高耗能设备进行重点跟踪。另外，还可借鉴电力系统的智能系统和专家系统功能。 3.2 牵引直流系统的经济运行。城市轨道交通牵引供电系统一般采用直流供电制式，正常情况下，牵引变电所、接触网采用双机组运行、双边供电方式，接触网损耗最小。
8、整流机组根据有功功率损耗量、无功功率损耗量选择最佳的运行方式，一般采用两台整流机组并联运行。在满足负载率和谐波的前提下，当一台牵引整流机组退出运行时，采用单机组双边供电方式，可减少牵引网的附加损耗。另外，合理确定牵引变压器的容量，其负载率在 95% 左右，使其高效运行，并能提高功率因数，降低空载损耗。 3.3 合理调整供电系统运行方式。根据城市轨道交通供电系统的具体情况编制一个晚上和前期轻负荷运行方式，用程控方式实现，操作方便，同时还有利于调整系统功率因数。如果不具备合环换电条件，晚上可停止全部整流变和系统一半配电变运行，可以减少系统三分之一的变损线损。北京地铁 10 号线采用了分散供电模式，
9、在开闭所采用合环选跳功能，在进线开关和母线倒闸过程中保证了供电的连续性，倒闸操作方便灵活，更便于运行方式调整，值得借鉴。 同时，合理采用潮流分析方法。潮流分析主要用于研究运行方式、5安全经济指标。供电系统初次投入运行时进行潮流分析，以便确定电压分布和功率分布，确定变压器的抽头位置和判断无功补偿量的大小，并确定正常的运行方式和防止无功过补偿现象发生，便于供电系统的经济运行。 3.4 变压器的节电。第三代节能型变压器 S7、SL7、S9 系列空载损耗下降 38%46%，负载损耗下降 25%32%。四代非晶态变压器的空载损耗较 S7、S9 系列下降 70%80%，负载损耗下降 20%30%。通过更换
10、高能耗变压器以便减少输配电的损耗。另外可考虑选用变容变压器，解决初期和远期，白天和晚上的负荷差问题。 在集中供电方式中可考虑初近期和远期的主变压器、整流变压器、配电变压器台数分离，并结合共享方式考虑。在满足供电可靠性的前提下减少初期的变压器的投入数量，根据负荷变化增加变压器的数量，调度手段上可根据负荷情况变化投退变压器，方式灵活，还可减少初期投资和降低运营电能损耗。 在运行方式上尽量满足变压器和线路的经济负荷率，调整负荷曲线和平衡三相负荷，设计时合理分布，当负荷变化大时应该进行调整。变压器的负荷率偏低的问题，可考虑在轻负荷时采用一备一运的运行方式。4、结束语综上所述，供电系统是城市轨道交通中较
11、为关键的系统之一，目前城市轨道交通问题的供电问题经过数十年的建设与经营，已经基本解决了可靠性的问题。目前突出的问题是怎样根据城市轨道交通网络的总体规划和建设进度，对城市轨道交通网络的供电系统进行节能方6面的研究和规划，将供电系统的节能技术和方法充分的应用到城市轨道交通的供电系统节能之中，促使城市轨道交通供电系统的节能优化。 参考文献: 1周剑鸿; 王晓保; 王志荣; 辛洁晴; 董世光; 张智勇; 王益群; 王术合; 周晓薇; 王晨 海城市轨道交通供电系统关键技术中国城市轨道交通新技术（第三集）2009-02-01 中国会议 2刘开国 城市轨道交通供电系统的节能措施与经济运行电气时代2009-1
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