行业要闻

（厦门轨道交通集团有限公司，福建  厦门   361007）

【摘要】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，针对厦门城市电网规划对城市轨道交通供电系统的组成及应用特点进行浅析，并对地铁供电系统进行了详细分析，说明了城市轨道交通供电系统的应用特殊性。

【关键词】 城市轨道交通 供电方式  电源  主变电站

城市轨道交通供电系统是为城市轨道交通运营提供所需电能的系统，不仅为城市轨道交通电动列车提供牵引用电，而且还为城市轨道交通运营服务的其他设施提供电能，如照明、通风、空调、给排水、通信、信号、防灾报警、自动扶梯等。在城市轨道交通的运营中，供电一旦中断，不仅会造成城市轨道交通运输系统的瘫痪，而且还会危及乘客生命安全和造成财产的损失。因此，高度安全可靠而又经济合理的电力供给是城市轨道交通正常运营的重要保证和前提。

地铁供电系统有两大部分组成：一部分由城市电网引入的电源；另一部分为地铁内部供电系统，即通常所说的供电系统，包括主变电所、牵引供电系统、供配电系统。地铁供电系统对城市电网是用户，对地铁内部的用电设备是电源，作为城市电网的一个重要用户，一般都直接从城市电网取得电能，无需单独建设电厂。城市电网对地铁供电的电压等级目前国内有110kV、63kV、35kV和10kV，20kV电压也已作为方案被提出，究竟采用哪一种电压等级，由不同城市电网构成的特点和地铁的实际需要而定。　

轨道交通的外部电源方案要结合城市电网规划来加以考虑。对于一条城市轨道交通线路而言，其用电负荷呈线状分布，即大量的牵引整流机组和配电变压器分散设置在线路沿线。对于此种负荷分布情况，国内外城市对其的供电常有三种方式，即集中、分散和集中与分散相结合的供电方式。供电系统的构成，对于集中式供电方式，由以下几部分组成：（1）主变电所（2）中压网络（3）牵引供电系统（4）供配电系统。分散式供电只比集中式供电少建主变电所，电源直接从城市电网引入。地铁工程是一项复杂的系统工程，是由多个工种和系统共同组成一个庞大的系统工程，供电系统仅是这些系统中的一个组成部分，它直接影响着城市轨道交通运行的安全。地铁作为城市电网的重要用户，属一级负荷。地铁供电系统的主变电所、牵引变电所、降压变电所，都要求获得两路电源。各种不同等级的电压构成地下铁道完善、适用、安全、可靠的供电系统，以保证地铁正常运行所必须的电能供应。　

主变电所的位置、容量的确定，应根据牵引供电系统计算和供配电系统计算结果确定，最终应征得供电、规划部门的确认。遵循靠近线路、负荷平衡、资源共享的原则，达到节能的效果。因主变电所运行时要接入城市电网，都需要通过城市供电部门的审查。　

地铁主变电所属一级负荷，需要引入双路110kV或63kV高压电源对地铁供电系统供电，既然属一级负荷，应按照国家标准对一级负荷的要求进行建设。特别注意的是，一台主变压器或一座主变电所故障退出运行后，供电区可以重新调度和划分，这样才能充分发挥系统的功能，是系统运行更加经济合理。地铁作为城市电网的重要用户，属一级负荷。地铁供电系统的主变电所、牵引变电所、降压变电所，都要求获得两路电源。各种不同等级的电压构成地下铁道完善、适用、安全、可靠的供电系统，以保证地铁正常运行所必须的电能供应。

为保证供电系统运行可靠，确定合理的供电方案，使性能价格比合理，操作方便，建设标准适中，机电设备等大部分采用国内技术成熟的产品，有效地控制了投资，国民经济效益显着。

根据线网进行主变电所规划时，首先应根据线路长度确定单条线路需要的主变电所数量，并尽量均布。然后可考虑将主所设在线网的交叉点（车站）附近，以便基本位于轨道交通线网用电负荷中心，有利于厦门轨道交通电力资源共享。在确定主所位置时，除了要考虑正常运行情况下的供电能力外，还需要考虑应急情况下救援其他主所供电范围内用电负荷的能力。

厦门城市轨道交通线网包括6条线（含1条支线）共246.2km，初步拟设置7 座110kV变电所，详见图一。主变电所的设置考虑设在线网的交叉点（车站）附近，以便轨道交通线网用电负荷基本均衡，有利于厦门轨道交通电力资源共享。每座主变电所占地面积约0.3～0.4km²，并需要有道路接入，便于设备运输。

厦门市轨道交通线网规划的角度看，此方案主变电所的位置分布较为合理。首先，单条线路的供电可靠性较高，全网各条线路均有2座及以上主变电所提供电源；其次，1座主变电分别为多条线路提供电源，线网可较好的实现资源共享，若单条线分别考虑外电源供电方案，分别单独设置主变电所，在与上述方案同等的供电条件下，则至少需要建设12座主变电所。

由于主变电所的设置是基于轨道交通线网规划，以实现网络一体化、优化设备系统配置、充分利用电力资源的原则下进行的，对于单一线路而言，有可能不是最佳的设置地点。如果线路具体线位发生变化，主变电所的分布应同步进行调整，对于不同的建设时序，先建设线路的主变电所的设置也可能存在不经济性，针对某种固定的建设时序，主变电所的分布也存在调整的可能。

轨道交通的负荷分布与城市用电负荷分布不同，城市用电负荷呈面状分布，轨道交通的负荷分布则是沿线路走向为线状分布。中等运量的城市轨道交通，高峰用电负荷约为2000～3000kW/km。当前，厦门线网规划的6条线路都按中等运量考虑，则6条规划线路运行高峰总用电负荷约为488～732MW。

根据厦门市电力工程规划报告，到2020年厦门市最大负荷预测值为8752MW。考虑每条轨道交通线路建设周期应在6年左右，到2020年，6条线路可能不会全部建设完成，但是其用电总负荷也将在厦门市总用电负荷中占到一定比例。结合厦门轨道交通线网规划分布特点，并考虑电力资源共享带来的优势，建议外电源采用集中供电方式，设置轨道交通主变电所，从城市电网引入220kV或110kV电源，中压供电网络电压等级采用供电能力较强的35kV或20kV。厦门市按照城市供电规划合理选择供电方案，结合厦门市轨道交通线网规划分布地区范围较大的特点，建议采用集中供电方式，从城市电网引入110KV电源，中压电压等级采用35KV或20KV。全网主变电所选址尽可能选在换乘站附近，力求两线或多线合用或合建。以达到资源合理共享的目的，节省占地和投资。采用集中供电方式时，设主变电所，从电网引入的电源少、接入电源的电压等级高、一般不涉及城乡电网变电所改造、由城乡电网引至城市轨道交通主变电所的电缆径路数量少、电源可靠性高、电源工程实施方便、使轨道交通自成供电系统、由于受电电压高，受城乡电网其它用户故障影响较少、运营管理方便，产生的高次谐波注入电网影响相对较少。 

基于目前的资料条件，厦门市轨道交通主变电所采用220kV或110kV作为引入电源，中压电压等级采用35kV，设置两台主变压器，容量为16MVA~40MVA。当一路220kV或110kV电源或一台主变压器故障退出运行时，另一条电源线路或主变压器容量需要满足轨道交通的正常运行。

变电站电气主接线是指高压电气设备通过连线组成的接受或者分配电能的电路。其形式与电力系统整体及变电所的运行可靠性、灵活性和经济性密切相关,并且对电气设备选择、配电装置的布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。所以,主接线设计是一个综合性问题,应根据电力系统发展要求,着重分析变电所在系统中所处的地位、性质、规模及电气设备特点等,做出符合实际需要的经济合理的电气主接线。

变电所主接线形式应根据变电所在电力系统中的地位、作用、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并且应满足运行可靠、简单灵活、操作方便和节约投资等要求。城市轨道交通主变电所基本上都为终端变电所，110kV侧常用的接线方式有三种，即线路-变压器组接线方式、内桥接线方式、带跨条的线路-变压器组接线（分支接线）方式。　　

桥形接线方式和分支接线方式供电灵活，但为了实现一回进线电源供两台主变压器，要求两回进线电源的容量增大，相应的投资也增大。虽然线路-变压器组接线方式的供电灵活性不如前面两种接线方式，但供电系统设计中已经考虑一台主变压器或其对应110kV进线电源故障时，由另一台主变压器承担该所正常供电范围内的牵引负荷和动力照明一、二级负荷，对于这种终端型变电所其供电可靠性能够满足城市轨道交通供电系统的要求。而且轨道交通主变电所的接入系统方案均为两回专线，其进线电源的可靠性已非常高。因此，从节省工程投资和便于今后的运营、维修出发，厦门轨道交通新建主变电所110kV侧应采用线路-变压器组接线方式。主变电所35kV侧采用单母线分段接线方式，设置母线分段断路器，并具有自动投切功能。

 

[1]厦门市城市轨道交通建设规划（2011-2020）

[2]城市轨道交通供电．宋奇吼、李学武等北京：中国铁道出版社，2009

[3]广州市地下铁道总公司．地铁科技文集2009．

[4] 变电所设计（10-220kv），丁毓山，辽宁科学技术出版社