城市軌道交通供電系統的節(jié)能

1、<p>　　城市軌道交通供電系統的節(jié)能</p><p>　　【摘要】近年來，隨著社會經濟的不斷發(fā)展，為了滿足人民生產生活的需要，解決城市內部交通擁堵的現狀，城市軌道交通正在我國蓬勃發(fā)展。供電系統是城市軌道交通中較為關鍵的系統之一，在項目設計階段以及運行階段需要得到人們的重視。本文簡要介紹了城市軌道交通供電系統的主要功能和組成，以及城市軌道交通供電系統外部電源方案，并對城市軌道交通供電系統的節(jié)能進行了分析

2、。 【關鍵字】城市軌道交通，供電系統，節(jié)能措施 </p><p>　　中圖分類號：U213.2文獻標識碼： A 文章編號： </p><p><b>　　1、前言 </b></p><p>　　本文從城市軌道交通供電系統的功能、構成、以及系統的外部電源方案等方面對城市軌道交通供電系統進行了簡述。在此基礎上引入了城市軌道交通供電系統中壓網絡的概念

3、，中壓網絡有兩大屬性：一是電壓等級，二是構成形式。軌道交通配電作為軌道交通的重要構成部分，起著非常重要的作用。最后來探討城市軌道交通供電系統的節(jié)能措施和方式。 </p><p>　　城市軌道交通供電系統具有七大功能，分別是全方位的服務功能、故障自救功能、系統的自我保護功能、防止誤操作的功能、方便靈活的調度功能、完善的控制、顯示和計量功能以及電磁兼容功能。 </p><p>　　城市軌道交通

4、供電系統由主變電所、牽引變電系統以及變配電系統三部分組成。集中式供電中，根據功能對交通供電系統進行劃分，可以分為：主變電所、外部電源、電力監(jiān)控系統、牽引供電系統，而在分散式供電中，城市軌道交通供電系統可以分為：外部電源、牽引供電系統、(電源開閉所)、電力監(jiān)控系統以及動力照明配電系統。 </p><p>　　2、城市軌道交通供電系統外接電源方式城市的軌道線路交通系統的外部供應電源方案需要根據城市的電力系統電網的不同

5、構成而采用不同的供電方式，通常情況下可采用的有集中安裝式、分散安裝式、混合搭配式等不同的搭配形式。 </p><p>　　作為城市內部電網的特殊組成部分的城市軌道交通系統，其用電的線路范圍多數在10km到30km。城市軌道交通供電系統外接電源方式，主要有集中安裝式、分散安裝式、混合搭配式等不同的搭配形式。但是在具體采用方式上，首先就是需要確定所需供應的電力負荷，然后再根據城市道路交通系統的發(fā)展規(guī)劃中的路網規(guī)劃、城

6、市所處區(qū)域的電力電網結構特點、電網工程和路網工程的實際情況來進行綜合從而確定方案。2.1混合安裝式供電方案?；旌习惭b式供電是將前兩種方式結合而產生的，一般來說是以集中安裝式供電方式為主，在沿途的個別地段引入城市電網來進行電力補充，使整個供電系統更加完善。這就是混合安裝式供電。北京地鐵一線和環(huán)線、武漢軌道系統、青島地鐵南北線工程都是典型的混合安裝式。通過中壓電纜，縱向是把主變電所和牽引變電所、以及降壓變電所連接起來，而橫向則是把整個文線路

7、的所有牽引變電所、降壓變電所分別連接起來，就形成了中壓網絡。根據電網的用途不同，一般把為牽引變電所提供電力的的中壓網絡，稱為牽引供電網絡；同理，一般把為降壓變電所提供電力的中壓網絡稱之為動力照明系統。 </p><p>　　中壓網絡的屬性特點：一是電壓等級，二是構成形式。在供電系統中，中壓網絡不是其獨立的子系統，但是它卻可以成為供電系統的核心。它的設計牽扯到外部電源方案、主變電所的位置及數目、牽引變電所及降壓變電

8、所的位置與數目、降壓變電所與牽引變電所的主接線等。 </p><p>　　2.2集中安裝式供電方案。城市軌道交通的路網沿線，依據運輸工具所需的電力負荷和線路本身的特點架設專用的變電所，這種用沿途的主變電所來供電的設計稱為集中安裝式供電方案。一般來說主變電所供應的電壓為110kV，經過變電所的降壓處理后會變成35kV或10kV，從而供應下級變電所。集中安裝式供電，可以讓城市的軌道交通供電系統稱為一個獨立的電力系統，

9、便于管理和維護。上海、香港、德黑蘭等城市的地鐵就是集中安裝式供電。2.3分散安裝式供電方案。城市軌道交通的路網沿線直接由城市電力電網引進電源，稱為分散安裝式供電。這種供電的電壓一般是10kV等級。分散安裝式供電系統在線路上需要保證每座變電所均獲得雙回路電源，同時要求沿線有足夠的電源接入點和電力負荷。沈陽地鐵、長春輕軌、大連輕軌、北京城鐵、北京地鐵5號線等都是分散安裝式供電。 </p><p>　　3、城市軌道交通

10、供電系統的節(jié)能措施分析 </p><p>　　3.1采用智能化的軟件系統。在電力監(jiān)控系統中加入遠程抄表功能，采集供電、用電設備電量進行分類統計，便于分析各類用電設備的耗電成本，改進可控設備用電成本。電力系統中采用的能量管理軟件系統EMS，是在數據采集和監(jiān)視控制系統 SCADA 的基礎上加入經濟調度軟件 EDC、高級應用軟件PAS、負荷管理軟件 LM 等模塊，根據系統采集的信息和數據進行調度分析、決策和控制，主要目

11、標是提高對電力系統的自動控制水平，提高供電質量和改善運行的經濟性。在軌道交通供電系統中可借鑒該系統的部分模塊功能，對用電供電設備進行綜合分析，對高耗能設備進行重點跟蹤。另外，還可借鑒電力系統的智能系統和專家系統功能。 </p><p>　　3.2牽引直流系統的經濟運行。城市軌道交通牽引供電系統一般采用直流供電制式，正常情況下，牽引變電所、接觸網采用雙機組運行、雙邊供電方式，接觸網損耗最小。整流機組根據有功功率損耗

12、量、無功功率損耗量選擇最佳的運行方式，一般采用兩臺整流機組并聯運行。在滿足負載率和諧波的前提下，當一臺牽引整流機組退出運行時，采用單機組雙邊供電方式，可減少牽引網的附加損耗。另外，合理確定牽引變壓器的容量，其負載率在95% 左右，使其高效運行，并能提高功率因數，降低空載損耗。 </p><p>　　3.3合理調整供電系統運行方式。根據城市軌道交通供電系統的具體情況編制一個晚上和前期輕負荷運行方式，用程控方式實現，

13、操作方便，同時還有利于調整系統功率因數。如果不具備合環(huán)換電條件，晚上可停止全部整流變和系統一半配電變運行，可以減少系統三分之一的變損線損。北京地鐵 10 號線采用了分散供電模式，在開閉所采用合環(huán)選跳功能，在進線開關和母線倒閘過程中保證了供電的連續(xù)性，倒閘操作方便靈活，更便于運行方式調整，值得借鑒。 </p><p>　　同時，合理采用潮流分析方法。潮流分析主要用于研究運行方式、安全經濟指標。供電系統初次投入運行時

14、進行潮流分析，以便確定電壓分布和功率分布，確定變壓器的抽頭位置和判斷無功補償量的大小，并確定正常的運行方式和防止無功過補償現象發(fā)生，便于供電系統的經濟運行。 </p><p>　　3.4變壓器的節(jié)電。第三代節(jié)能型變壓器S7、SL7、S9 系列空載損耗下降 38%～46%，負載損耗下降 25%～32%。四代非晶態(tài)變壓器的空載損耗較 S7、S9 系列下降 70%～80%，負載損耗下降 20%～30%。通過更換高能耗變

15、壓器以便減少輸配電的損耗。另外可考慮選用變容變壓器，解決初期和遠期，白天和晚上的負荷差問題。 </p><p>　　在集中供電方式中可考慮初近期和遠期的主變壓器、整流變壓器、配電變壓器臺數分離，并結合共享方式考慮。在滿足供電可靠性的前提下減少初期的變壓器的投入數量，根據負荷變化增加變壓器的數量，調度手段上可根據負荷情況變化投退變壓器，方式靈活，還可減少初期投資和降低運營電能損耗。 </p><

16、p>　　在運行方式上盡量滿足變壓器和線路的經濟負荷率，調整負荷曲線和平衡三相負荷，設計時合理分布，當負荷變化大時應該進行調整。變壓器的負荷率偏低的問題，可考慮在輕負荷時采用一備一運的運行方式。 </p><p>　　4、結束語綜上所述，供電系統是城市軌道交通中較為關鍵的系統之一，目前城市軌道交通問題的供電問題經過數十年的建設與經營，已經基本解決了可靠性的問題。目前突出的問題是怎樣根據城市軌道交通網絡的總體規(guī)

17、劃和建設進度，對城市軌道交通網絡的供電系統進行節(jié)能方面的研究和規(guī)劃，將供電系統的節(jié)能技術和方法充分的應用到城市軌道交通的供電系統節(jié)能之中，促使城市軌道交通供電系統的節(jié)能優(yōu)化。 </p><p><b>　　參考文獻: </b></p><p>　　[1]周劍鴻; 王曉保; 王志榮; 辛潔晴; 董世光; 張智勇; 王益群; 王術合; 周曉薇; 王晨 海城市軌道交通供電系

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