城市軌道交通供電系統(tǒng)的節(jié)能

1、<p>　　城市軌道交通供電系統(tǒng)的節(jié)能</p><p>　　【摘要】近年來，隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，為了滿足人民生產(chǎn)生活的需要，解決城市內(nèi)部交通擁堵的現(xiàn)狀，城市軌道交通正在我國蓬勃發(fā)展。供電系統(tǒng)是城市軌道交通中較為關(guān)鍵的系統(tǒng)之一，在項目設(shè)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(tǒng)的主要功能和組成，以及城市軌道交通供電系統(tǒng)外部電源方案，并對城市軌道交通供電系統(tǒng)的節(jié)能進行了分析

2、。 【關(guān)鍵字】城市軌道交通，供電系統(tǒng)，節(jié)能措施 </p><p>　　中圖分類號：U213.2文獻標(biāo)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(tǒng)的功能、構(gòu)成、以及系統(tǒng)的外部電源方案等方面對城市軌道交通供電系統(tǒng)進行了簡述。在此基礎(chǔ)上引入了城市軌道交通供電系統(tǒng)中壓網(wǎng)絡(luò)的概念

3、，中壓網(wǎng)絡(luò)有兩大屬性：一是電壓等級，二是構(gòu)成形式。軌道交通配電作為軌道交通的重要構(gòu)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(tǒng)的節(jié)能措施和方式。 </p><p>　　城市軌道交通供電系統(tǒng)具有七大功能，分別是全方位的服務(wù)功能、故障自救功能、系統(tǒng)的自我保護功能、防止誤操作的功能、方便靈活的調(diào)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(tǒng)由主變電所、牽引變電系統(tǒng)以及變配電系統(tǒng)三部分組成。集中式供電中，根據(jù)功能對交通供電系統(tǒng)進行劃分，可以分為：主變電所、外部電源、電力監(jiān)控系統(tǒng)、牽引供電系統(tǒng)，而在分散式供電中，城市軌道交通供電系統(tǒng)可以分為：外部電源、牽引供電系統(tǒng)、(電源開閉所)、電力監(jiān)控系統(tǒng)以及動力照明配電系統(tǒng)。 </p><p>　　2、城市軌道交通供電系統(tǒng)外接電源方式城市的軌道線路交通系統(tǒng)的外部供應(yīng)電源方案需要根據(jù)城市的電力系統(tǒng)電網(wǎng)的不同

5、構(gòu)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(nèi)部電網(wǎng)的特殊組成部分的城市軌道交通系統(tǒng)，其用電的線路范圍多數(shù)在10km到30km。城市軌道交通供電系統(tǒng)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(yīng)的電力負荷，然后再根據(jù)城市道路交通系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)劃中的路網(wǎng)規(guī)劃、城

6、市所處區(qū)域的電力電網(wǎng)結(jié)構(gòu)特點、電網(wǎng)工程和路網(wǎng)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(jié)合而產(chǎn)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(wǎng)來進行電力補充，使整個供電系統(tǒng)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(tǒng)、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(wǎng)絡(luò)。根據(jù)電網(wǎng)的用途不同，一般把為牽引變電所提供電力的的中壓網(wǎng)絡(luò)，稱為牽引供電網(wǎng)絡(luò)；同理，一般把為降壓變電所提供電力的中壓網(wǎng)絡(luò)稱之為動力照明系統(tǒng)。 </p><p>　　中壓網(wǎng)絡(luò)的屬性特點：一是電壓等級，二是構(gòu)成形式。在供電系統(tǒng)中，中壓網(wǎng)絡(luò)不是其獨立的子系統(tǒng)，但是它卻可以成為供電系統(tǒng)的核心。它的設(shè)計牽扯到外部電源方案、主變電所的位置及數(shù)目、牽引變電所及降壓變電

8、所的位置與數(shù)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(wǎng)沿線，依據(jù)運輸工具所需的電力負荷和線路本身的特點架設(shè)專用的變電所，這種用沿途的主變電所來供電的設(shè)計稱為集中安裝式供電方案。一般來說主變電所供應(yīng)的電壓為110kV，經(jīng)過變電所的降壓處理后會變成35kV或10kV，從而供應(yīng)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(tǒng)稱為一個獨立的電力系統(tǒng)，

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(wǎng)沿線直接由城市電力電網(wǎng)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(tǒng)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(tǒng)的節(jié)能措施分析 </p><p>　　3.1采用智能化的軟件系統(tǒng)。在電力監(jiān)控系統(tǒng)中加入遠程抄表功能，采集供電、用電設(shè)備電量進行分類統(tǒng)計，便于分析各類用電設(shè)備的耗電成本，改進可控設(shè)備用電成本。電力系統(tǒng)中采用的能量管理軟件系統(tǒng)EMS，是在數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制系統(tǒng) SCADA 的基礎(chǔ)上加入經(jīng)濟調(diào)度軟件 EDC、高級應(yīng)用軟件PAS、負荷管理軟件 LM 等模塊，根據(jù)系統(tǒng)采集的信息和數(shù)據(jù)進行調(diào)度分析、決策和控制，主要目

11、標(biāo)是提高對電力系統(tǒng)的自動控制水平，提高供電質(zhì)量和改善運行的經(jīng)濟性。在軌道交通供電系統(tǒng)中可借鑒該系統(tǒng)的部分模塊功能，對用電供電設(shè)備進行綜合分析，對高耗能設(shè)備進行重點跟蹤。另外，還可借鑒電力系統(tǒng)的智能系統(tǒng)和專家系統(tǒng)功能。 </p><p>　　3.2牽引直流系統(tǒng)的經(jīng)濟運行。城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)一般采用直流供電制式，正常情況下，牽引變電所、接觸網(wǎng)采用雙機組運行、雙邊供電方式，接觸網(wǎng)損耗最小。整流機組根據(jù)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(lián)運行。在滿足負載率和諧波的前提下，當(dāng)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(wǎng)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(shù)，降低空載損耗。 </p><p>　　3.3合理調(diào)整供電系統(tǒng)運行方式。根據(jù)城市軌道交通供電系統(tǒng)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(xiàn)，

13、操作方便，同時還有利于調(diào)整系統(tǒng)功率因數(shù)。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(tǒng)一半配電變運行，可以減少系統(tǒng)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(guān)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(diào)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(jīng)濟指標(biāo)。供電系統(tǒng)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(xiàn)象發(fā)生，便于供電系統(tǒng)的經(jīng)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?nèi)葑儔浩?，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(shù)分離，并結(jié)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(shù)量，根據(jù)負荷變化增加變壓器的數(shù)量，調(diào)度手段上可根據(jù)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(jīng)濟負荷率，調(diào)整負荷曲線和平衡三相負荷，設(shè)計時合理分布，當(dāng)負荷變化大時應(yīng)該進行調(diào)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(jié)束語綜上所述，供電系統(tǒng)是城市軌道交通中較為關(guān)鍵的系統(tǒng)之一，目前城市軌道交通問題的供電問題經(jīng)過數(shù)十年的建設(shè)與經(jīng)營，已經(jīng)基本解決了可靠性的問題。目前突出的問題是怎樣根據(jù)城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的總體規(guī)

17、劃和建設(shè)進度，對城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的供電系統(tǒng)進行節(jié)能方面的研究和規(guī)劃，將供電系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)和方法充分的應(yīng)用到城市軌道交通的供電系統(tǒng)節(jié)能之中，促使城市軌道交通供電系統(tǒng)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(shù)合; 周曉薇; 王晨 海城市軌道交通供電系

18、統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)中國城市軌道交通新技術(shù)（第三集）2009-02-01中國會議 </p><p>　　[2]劉開國 城市軌道交通供電系統(tǒng)的節(jié)能措施與經(jīng)濟運行電氣時代2009-12-10期刊 </p><p>　　[3]張穎; 張海波 城市軌道交通供電系統(tǒng)中壓網(wǎng)絡(luò)的潮流分析城市軌道交通研究2010-08-15期刊 </p><p>　　[4]王博 城市軌道交通供電系統(tǒng)的設(shè)備構(gòu)

19、成及應(yīng)用中國鐵路2008-12-15期刊 </p><p>　　[5]李建民; 馮湘; 張志軍 基于APF的城市軌道交通供電系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)諧波研究與抑制儀表技術(shù)與傳感器2008-12-15期刊 </p><p>　　[6]李力鵬; 方攸同; 盛家川; 蘇鵬程 城市軌道交通2種供電方式下供電系統(tǒng)功率因數(shù)分析中國鐵道科學(xué)2009-11-15期刊 </p><p>　　[7]董