關(guān)于城際軌道交通牽引供電制式選擇的探討

1、關(guān)于城際軌道交通牽引供電制式選擇的探討 2010 年 04 月 14 日 星期三 09:12中國城際軌道交通建設(shè)已進(jìn)入快速發(fā)展和建設(shè)時期，以環(huán)渤海灣京津冀地 區(qū)、長江三角洲地區(qū)、珠江三角洲地區(qū)三大經(jīng)濟(jì)區(qū)城際軌道交通網(wǎng)為代表的多條城際軌道交通已經(jīng)建成或正在實(shí)施，新調(diào)整的中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃也將城際軌 道交通規(guī)劃發(fā)展擴(kuò)展到長株潭、成渝以及中原城市群、武漢城市圈、關(guān)中城鎮(zhèn)群、海峽西岸城鎮(zhèn)群等地區(qū)。在有些城際軌道交通項(xiàng)目的前期規(guī)劃研究階段，尤其是在

2、地區(qū)內(nèi)城市軌道交通比較發(fā)達(dá)，彼此聯(lián)系比較緊密的情況下，城際軌 道交通牽引供電系統(tǒng)是采用單相工頻 25kV 交流供電還是直流 1500V 供電，往往 會成為重點(diǎn)專題提出。本文試從分析決定城際軌道交通項(xiàng)目牽引供電制式的相關(guān)因素著手，得出決定因素，提出確定牽引供電制式的基本原則與思路。 1 重要概念1.1 城際軌道交通城際軌道交通（又叫城際鐵路），是指在人口稠密的經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)城市間，采用公交化便捷、快速、大運(yùn)量的客運(yùn)軌道交通系統(tǒng)。城際軌道交通

3、有三大基本特點(diǎn)：①快速、公交化。具體表現(xiàn)為短編組、高密度，實(shí)現(xiàn) 1-2h 的時空距離目標(biāo)；②深入城市中心；③和城市的交通系統(tǒng)能夠有機(jī)地、有效地銜接，盡可能做到乘客的零換乘。具體到某一條城際軌道交通線路，根據(jù)其在線網(wǎng)地位、 服務(wù)對象、范圍和質(zhì)量要求的不同，會有相應(yīng)的功能定位，從而形成自身獨(dú)特的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和工程特點(diǎn)。在規(guī)劃一個地區(qū)或城市群的區(qū)域軌道交通網(wǎng)時，往往會按高速客專、城際軌道交通、城市軌道交通三種層次考慮構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)，圍繞線網(wǎng)結(jié)構(gòu)功能清晰

4、、各種交通運(yùn)輸方式全面協(xié)調(diào)發(fā)展的目標(biāo)，在服務(wù)范圍、功能定位、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等方面明確其聯(lián)系和區(qū)別。城際軌道交通既是干線鐵路服務(wù)的補(bǔ)充和完善，又是城市軌道交通服務(wù)的延伸和提高，各線路全面協(xié)調(diào)發(fā)展。1.2 牽引供電制式牽引供電制式是指供電系統(tǒng)向電動車輛或電力機(jī)車供電所采用的電流制、電壓等級和供電方式。歷史上，牽引供電制式曾隨著電動車輛和機(jī)車功率特性要 求、牽引電動機(jī)及電力電子技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展演變，現(xiàn)已基本定型。中國干線 電氣化鐵路和城市軌道交通發(fā)

5、展至今，由于一起步前人就結(jié)合國情，汲取和總結(jié)了國外多年發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)，決策采用單相工頻 25kV 交流制和直流 750V （600V）、1500V 供電這兩種普遍認(rèn)為先進(jìn)的牽引供電制式，并已形成國家標(biāo)準(zhǔn)。（1）單相工頻 25kV 交流制。單相工頻 25kV 交流制一般適用于運(yùn)量大、負(fù)荷重、速度高、運(yùn)輸距離長的干線電氣化鐵路，如普速客貨共線鐵路、200-250km/h 客貨共線鐵路或客運(yùn)專 線、300km/h 及以上高速鐵路或客運(yùn)專線，并已基

6、本形成不同層次的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體的主要技術(shù)特點(diǎn)比較見表 1。項(xiàng) 目 單相工頻 25kV 交流制 直流 1500V 供電制 供電形式 單邊供電 雙邊供電 變電所供電范圍 電壓等級高，變電所供電范圍為 30～80km。 電壓等級低，變電所供電范圍為2～4.5km。 牽引變電設(shè)施 變電設(shè)施數(shù)量少，各種接線結(jié)構(gòu)簡單 變電設(shè)施數(shù)量多，各種接線結(jié)構(gòu)復(fù)雜；當(dāng)采用集中供電時，還需設(shè)置主變電所和環(huán)網(wǎng)電纜，供電 工程投資較大。 牽引網(wǎng)結(jié)構(gòu) 在相同功率前提

7、下，其電流比直流供電要小，牽引網(wǎng)截面積小，結(jié)構(gòu)簡單 復(fù)雜，牽引電流大，牽引網(wǎng)為滿 足載流量要求，截面積大。 接觸網(wǎng)所能適 應(yīng)的車輛速度 可適應(yīng)較高的列車速度，國內(nèi)目前設(shè)計(jì)最高運(yùn)營速度可達(dá)350km/h。 采用架空接觸網(wǎng)，直流供電車輛 最高速度可達(dá) 160km/h。 供電安全性 牽引網(wǎng)電壓等級高，所要求的安全防護(hù)距離較大 牽引網(wǎng)電壓等級低，所要求的安全防護(hù)距離較小 車輛成本 高速動車組費(fèi)用較高 直流制車輛電氣傳動系統(tǒng)簡單，車輛制造成本

8、較低 再生制動能量吸收 牽引網(wǎng)分段，其中一動車組再生制動產(chǎn)生的能量只能被該區(qū)段的其他動車組利用，利用概率小 牽引網(wǎng)是一個整體，其中一動車組再生制動產(chǎn)生的能量被全線其他動車組利用的概率大，可進(jìn)行節(jié)能坡設(shè)置 對隧道凈空的 影響 電壓等級高，對凈空要求稍 大。 電壓等級低，對凈空要求小，采用相同的車輛，在盾構(gòu)施工條件下，開挖直徑小。 對電力系統(tǒng)的 影響 產(chǎn)生三相不平衡和少量諧波， 對系統(tǒng)電能質(zhì)量會有一定影響 產(chǎn)生少量諧波，對電力系統(tǒng)電能 質(zhì)量

9、影響較小 防護(hù)處理 需進(jìn)行電磁防護(hù)，全線可通過 增加架空回流線進(jìn)行防護(hù)，處理相對簡單 需雜散電流防護(hù)，全線需設(shè)監(jiān)測 系統(tǒng)，進(jìn)行全面防護(hù)，防護(hù)復(fù)雜， 運(yùn)營費(fèi)用 變電設(shè)施少，定員少；電壓等級高，電能損耗也少。 主變電所多，需定員多；牽引變電所數(shù)量大，電能損耗大；電壓 等級低，電能損耗也大。 應(yīng)用情況 京津城際、滬寧城際、廣珠城 際、昌九城際 廣佛城際、廣州地鐵、深圳地鐵 等 交流供電由于供電電壓等級高，牽引供變電設(shè)施少，接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡單，