浅谈城市轨道交通供电设计

摘要：进入二十一世纪以来，随着国家经济的飞速发展和城市化进程的加快，城市轨道交通也进入大发展时期。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。

关键词：电源；电力监控；动照

城市轨道交通作为城市公共交通系统的一个重要组成部分，目前有地铁、轻轨、有轨电车以及悬浮列车等多种类型，号称“城市交通的主动脉”。 它具有节能、省地、全天候、运量大、安全等特点，属绿色环保交通体系，符合我国可持续发展的原则，特别适应于大中城市。

一、外部电源及主变电所

目前国内城市轨道交通的供电方式主要有两种类型：集中供电方式和分散供电方式。

当采用分散供电方式时，各牵引变电所、降压变电所分别由既有电网就近引两路相互独立的35kV或10kV电源供电，轨道交通不设主变电所。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。

二、中压供电网络的构成及电压等级

根据接线形式的不同，中压网络有两种基本构成形式：一种是把全线的车站变电所划分成几个供电分区，每个分区通过最靠近主变电所（或电源开闭所）的车站从主变电所（或电源开闭所）引入两路电源，分区内的各车站变电所以环网形式连接；另一种是把两个相邻车站的变电所为一组，两个车站各从上级变电所取得一路主电源，从相邻站得到另一路电源。

根据网络功能的不同，为牵引变电所供电的中压网络可称为牵引网络；为降压变电所供电的网络可称为动力照明网络。

三、牵引网方式的选择

我国目前城市轨道交通的牵引网受流方式分为两种，一种是接触轨受流，另一种是架空接触网受流，接触轨受流方式又分为DC750V与DC1500V两种情况。

这两种相比较接触轨系统景观效果好，系统维护管理方便，但投资较大，且适应行车速度较低，在遇紧急情况时，存在一定的人身安全隐患。架空接触网系统技术成熟，投资小，适应行车速度较高，安全可靠性高。

四、牵引变电所分布方案

正线牵引变电所的数量、位置及容量，需根据线路平纵断面资料、行车组织方案、车辆编组及负荷情况，通过牵引供电计算确定，牵引变电所之间采用双边供电，以提高供电质量和节省能源。

五、电力监控系统

电力监控系统是由设置在控制中心的主站监控系统、设置在各种变电所内的综合自动化子系统以及联系二者的传输通道及供电车间复示终端构成，系统采用计算机型监控装置，结构形式为1：N点对点结构形式。

（1）主站——设在控制中心内的主站监控系统。（2）被控站——设在主变电所、牵引降压混合所、牵引变电所、降压变电所等内的综合自动化系统。（3）传输通道——利用通信专业提供的数据传输通道。（4）供电车间复示终端——通过调度系统转发信息监视全线供电系统设备的运行情况。

各线分设电力监控系统，对本线的主变电所、牵引降压混合变电所、降压变电所、牵引网等主要供电设施的运行状态及杂散电流的相关参数进行实时监视、控制、数据采集及处理，在控制中心集中实现供电设备的自动化调度管理，以确保牵引供电系统和各线的电力变配电系统安全可靠和经济运行。

六、接触网系统

接触网系统是向电动车组提供电能且无备用的供电设备，接触网研究和设计的原则应满足行车速度、提高技术经济性能、实现运行安全可靠要求。 七、动力照明系统

1、降压变电所

车站可根据用电负荷的分布，在负荷集中的一侧设降压变电所，并与牵引变电所合建为混合变电所。车辆段、控制中心根据用电负荷的分布，设置室内降压变电所为用电负荷供电。

2、动力照明

（1）负荷等级划分。1）一级负荷。通信、信号、应急照明、消防设备、事故风机、防灾报警设备、计算机系统、重要排水泵、自动售检票设备、疏散用自动扶梯及垂直电梯、自动报警系统设备等。2）二级负荷。站台站厅公共区照明、附属房间照明、普通风机、一般给排水泵、自动扶梯、电梯、排污泵等。3）三级负荷。空调机、电热设备、广告照明、清扫及维修机械、锅炉设备等。

一级负荷应由双电源双回线路供电，在供电系统某些部分发生故障时也要保证对其供电。

二级负荷平时由变电所任意一段一、二级负荷母线供电。

三级负荷平时由一路电源供电，当只有一路电源时，应及时从电网中切除。

（2）动力照明配电及控制方式。1）动力设备配电及控制方式。动力设备主要采用放射式配电，部分容量较小、相对集中的二、三级负荷可采用树干式供电。重要一级负荷如信号、通信、车站综控室设备、变电所自用电、自动售检票、消防泵等直接由降压所采用双电源供电至设备末端。

动力设备控制方式：消防设备采用就地控制、车站控制室控制、控制中心远程控制三级控制方式；其它动力设备根据具体工艺流程的需要采用就地控制、车站控制室控制、自动控制等三种方式。2）照明设备配电及控制方式。车站照明按功能分为一般照明、应急照明(兼值班照明)、广告照明、标示照明、设备管理用房照明、安全照明等，其配电方式采用放射式与树干式相结合的方式。

应急照明及疏散诱导指示照明采用EPS集中供电，容量满足90分钟供电的需要；车站一般照明光源以日光灯为主，公共场所的灯具选择应以建筑形式相配合；车辆段、停车场等室外场所采用弯灯及投光灯铁塔照明。

照明控制方式：附属房屋照明灯具采用就地控制方式；公共区一般照明采用智能照明控制系统控制；应急照明由防灾自动报警控制。

（3）综合接地系统。各车站均设置综合接地网，以满足牵引变供电设备、车站机电设备、通信信号等信息设备、给排水管及其它接地的要求，接地电阻一般情况下不大于1Ω。对于地上车站综合接地网尽量利用建筑基础内的自然接地体，若不能满足设计要求时应敷设人工接地体。

为保证供电系统运行可靠，必须有一个合理的供电方案，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，国民经济效益显著。