淺談城市軌道交通供電設計

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淺談城市軌道交通供電設計

摘要：進入二十一世紀以來，隨著國家的飛速和城市化進程的加快，城市軌道也進入大發展時期。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。
　　關鍵詞：電源；電力監控；動照
　　
　　城市軌道交通作為城市公共交通系統的一個重要組成部分，目前有地鐵、輕軌、有軌電車以及懸浮列車等多種類型，號稱“城市交通的主動脈”。它具有節能、省地、全天候、運量大、安全等特點，屬綠色環保交通體系，符合我國可持續發展的原則，特別適應于大中城市。
　　一、外部電源及主變電所
　　目前國內城市軌道交通的供電方式主要有兩種類型：集中供電方式和分散供電方式。
　　當采用分散供電方式時，各牽引變電所、降壓變電所分別由既有電網就近引兩路相互獨立的35kV或10kV電源供電，軌道交通不設主變電所。采用集中供電方式時，設主變電所，從電網引入的電源少、接入電源的電壓等級高、一般不涉及城鄉電網變電所改造、由城鄉電網引至城市軌道交通主變電所的電纜徑路數量少、電源可靠性高、電源工程實施方便、使軌道交通自成供電系統、由于受電電壓高，受城鄉電網其它用戶故障影響較少、運營管理方便，產生的高次諧波注入電網影響相對較少。
　　二、中壓供電的構成及電壓等級
　　根據接線形式的不同，中壓網絡有兩種基本構成形式：一種是把全線的車站變電所劃分成幾個供電分區，每個分區通過最靠近主變電所（或電源開閉所）的車站從主變電所（或電源開閉所）引入兩路電源，分區內的各車站變電所以環網形式連接；另一種是把兩個相鄰車站的變電所為一組，兩個車站各從上級變電所取得一路主電源，從相鄰站得到另一路電源。
　　根據網絡功能的不同，為牽引變電所供電的中壓網絡可稱為牽引網絡；為降壓變電所供電的網絡可稱為動力照明網絡。
　　三、牽引網方式的選擇
　　我國目前城市軌道交通的牽引網受流方式分為兩種，一種是接觸軌受流，另一種是架空接觸網受流，接觸軌受流方式又分為DC750V與DC1500V兩種情況。
　　這兩種相比較接觸軌系統景觀效果好，系統維護管理方便，但投資較大，且適應行車速度較低，在遇緊急情況時，存在一定的人身安全隱患。架空接觸網系統技術成熟，投資小，適應行車速度較高，安全可靠性高。
　　四、牽引變電所分布方案
　　正線牽引變電所的數量、位置及容量，需根據線路平縱斷面資料、行車組織方案、車輛編組及負荷情況，通過牽引供電確定，牽引變電所之間采用雙邊供電，以提高供電質量和節省能源。
　　五、電力監控系統
　　電力監控系統是由設置在控制中心的主站監控系統、設置在各種變電所內的綜合自動化子系統以及聯系二者的傳輸通道及供電車間復示終端構成，系統采用計算機型監控裝置，結構形式為1：N點對點結構形式。
　　（1）主站——設在控制中心內的主站監控系統。（2）被控站——設在主變電所、牽引降壓混合所、牽引變電所、降壓變電所等內的綜合自動化系統。（3）傳輸通道——利用通信專業提供的數據傳輸通道。（4）供電車間復示終端——通過調度系統轉發信息監視全線供電系統設備的運行情況。
　　各線分設電力監控系統，對本線的主變電所、牽引降壓混合變電所、降壓變電所、牽引網等主要供電設施的運行狀態及雜散電流的相關參數進行實時監視、控制、數據采集及處理，在控制中心集中實現供電設備的自動化調度管理，以確保牽引供電系統和各線的電力變配電系統安全可靠和經濟運行。
　　六、接觸網系統
　　接觸網系統是向電動車組提供電能且無備用的供電設備，接觸網研究和設計的原則應滿足行車速度、提高技術經濟性能、實現運行安全可靠要求。　　七、動力照明系統
　　1、降壓變電所
　　車站可根據用電負荷的分布，在負荷集中的一側設降壓變電所，并與牽引變電所合建為混合變電所。車輛段、控制中心根據用電負荷的分布，設置室內降壓變電所為用電負荷供電。
　　2、動力照明
　　（1）負荷等級劃分。1）一級負荷。通信、信號、應急照明、消防設備、事故風機、防災報警設備、機系統、重要排水泵、自動售檢票設備、疏散用自動扶梯及垂直電梯、自動報警系統設備等。2）二級負荷。站臺站廳公共區照明、附屬房間照明、普通風機、一般給排水泵、自動扶梯、電梯、排污泵等。3）三級負荷。空調機、電熱設備、廣告照明、清掃及維修機械、鍋爐設備等。
　　一級負荷應由雙電源雙回線路供電，在供電系統某些部分發生故障時也要保證對其供電。
　　二級負荷平時由變電所任意一段一、二級負荷母線供電。
　　三級負荷平時由一路電源供電，當只有一路電源時，應及時從電網中切除。
　　（2）動力照明配電及控制方式。1）動力設備配電及控制方式。動力設備主要采用放射式配電，部分容量較小、相對集中的二、三級負荷可采用樹干式供電。重要一級負荷如信號、通信、車站綜控室設備、變電所自用電、自動售檢票、消防泵等直接由降壓所采用雙電源供電至設備末端。
　　動力設備控制方式：消防設備采用就地控制、車站控制室控制、控制中心遠程控制三級控制方式；其它動力設備根據具體工藝流程的需要采用就地控制、車站控制室控制、自動控制等三種方式。2）照明設備配電及控制方式。車站照明按功能分為一般照明、應急照明(兼值班照明)、廣告照明、標示照明、設備管理用房照明、安全照明等，其配電方式采用放射式與樹干式相結合的方式。
　　應急照明及疏散誘導指示照明采用EPS集中供電，容量滿足90分鐘供電的需要；車站一般照明光源以日光燈為主，公共場所的燈具選擇應以建筑形式相配合；車輛段、停車場等室外場所采用彎燈及投光燈鐵塔照明。
　　照明控制方式：附屬房屋照明燈具采用就地控制方式；公共區一般照明采用智能照明控制系統控制；應急照明由防災自動報警控制。
　　（3）綜合接地系統。各車站均設置綜合接地網，以滿足牽引變供電設備、車站機電設備、通信信號等信息設備、給排水管及其它接地的要求，接地電阻一般情況下不大于1Ω。對于地上車站綜合接地網盡量利用建筑基礎內的接地體，若不能滿足設計要求時應敷設人工接地體。

　　為保證供電系統運行可靠，必須有一個合理的供電方案，使性能價格比合理，操作方便，建設標準適中，機電設備等大部分采用國內技術成熟的產品，有效地控制了投資，國民效益顯著。

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