兰州市轨道交通有限公司 甘肃兰州 730030
摘要：地铁从最早的单条线路建设，已经发展为今天的网络化建设。常规设计采用各条线路单独建设供电系统的模式，已不符合网络化建设的要求。单条线路独立建设主变电站的模式，会使大量的供电资源处于闲置的状态，不利于资源的充分利用，甚至造成资源浪费。因此，就需要探讨如何调用各方资源，如何优化配置，以实现地铁供电系统的资源共享。
关键词：地铁供电系统；资源共享；优化配置
1地铁供电方式分析和比较
城市轨道交通线路的用电负荷呈线状分部，大量由牵引变电所为主组成的牵引供电系统和以降压变电所为主组成的动力照明供电系统沿轨道交通线路分散设置。对于这种负荷分布，通常有三种供电方式，即集中、分散、混合供电。
1.1 集中供电方式是：为地铁供电系统设置专用的主变电站（通常是110KV），将公网电源（一般为110kV）降压后向地铁牵引、降压变电所供电。其特点是电源点少、电压等级高、进线少、电源可靠、供电质量好。而地铁公司供电系统自成体系，独立性强、运营维护和调度管理方便等。
1.2 分散供电方式是：不设置专用主变电站，沿线的各地铁牵引变电所和降压变电所直接从城市电网就近引入供电。该供电方式具有供电距离短、某一回路电源故障影响范围下等优点，但其前提条件是城市电网在地铁沿线有足够的公网变电站、备用容量、出线间隔，并能满足地铁牵引供电的可靠性要求。
1.3 混合供电是分散与集中相结合的供电方式。可利用城市电网的部分资源、节约投资，但供电可靠性不高，管理较为复杂。
结合城市公网的现状、规模和地铁供电系统用电负荷的特殊性，一般城市基本都采用集中供电的方式。
2 地铁供电系统网络资源共享及优化配置的意义
根据地铁设计规范要求，一条30km左右的中运量线路采用集中供电方式进行供电时，需设置两座2×40MVA的主变电站，若果每条线路均单独考虑设置主变电站，那么当一座城市发展到远期网络化线路时，则需要修建十几座甚至几十座主变电站。单独设置主变电站将引来众多问题，一是修建主变电站投资巨大，常规一座主变电站投资需1-2亿人民币。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆二是变电站和输电线路通道所占用的土地资源需求量大。三是给地铁运行维护单位带来长远的维护资金需求和工作量。四是数量众多的电源供给对城市电网的供电资源造成极大的浪费。
3 地铁供电系统网络资源共享及优化配置建议
3.1基于城市的发展规划、公网变电站的现状及发展规划，结合地铁自身网络化的建设规划，对主变电所的布局进行综合考虑。随着城市基础设施（电力、交通等）建设速度加快、建设规模日益加大，按照系统规划、资源共享原则，争取做到分时规划、分区规划，即按照地铁工程的建设年度，规划在一定的区域内同步建设的主变电站外部电源，准备建设的主变电站的数目，综合考虑、统一规划，避免重复建设或无界面建设，造成不必要的浪费所带来的经济损失和不良的社会反响。
3.2共享主电站的站址和输电线路应尽可能的靠近线网的负荷中心。主变电站的站址选择主要涉及供电半径和征地方便两个方面。从供电设计的角度而言 ,其理想的主变电站位置应该是整个供电范围的负荷中心。这样，既有利于保证供电质量，也有利于降低设备投资和运行损耗。但是，地铁线路的电力负荷中心往往处于城市繁华地段 ,征地十分困难，费用也异常昂贵。如何合理地选择站址，有效利用珍贵的土地资源必须引起足够重视。如果能够根据地铁线路网络的布局规划和建设进程，结合城市电网的发展规划和建设周期，及早对地铁线路的供电系统做出规划，对交汇线路考虑主变电站共享，则可以缓减这一矛盾。
3.3主变电站容量的计算和预留。地铁系统主变电站的变压器容量确定一般是按照远期运营需求考虑的。但是一条轨道交通线路从投运到满负荷运营需要很长时间，在此期间，主变压器长期轻载运行，造成大量的设备浪费和空载损耗。究其原因主要有两方面：首先，地铁系统对供电的高度依赖又对其供电系统运行方式提出了容量备用的要求。也就是说，必须考虑其单台或多台主变压器解列时，保证系统的正常运营，这是主变容量选择偏大的主要原因。其次，线路建设初期 ,已考虑了线路远期运量加大所引起的负荷增加。也就是说 ,主变容量是按照地铁远期密集运行模式来计算的，这就造成线路投运后主变长期轻载。
按照国网系统针对大用户制定的两部电价制，仅仅按照主变压器容量征收的固定电费一项，就明显增加了轨道交通的运营成本。因此，对于本期、中期、远期建设结合不紧密的城市而言，在本期，有的即使在中期阶段，主变压器的负荷率一般只有 13-18%左右，其电力资源的浪费是十分惊人的。鉴此，可以根据一座城市线路规划建设的实际进度，完全可以采取线路运行中期更换主变压器容量的方法来解决主变压器长期轻载的问题。即在主变电站建设时采用小容量变压器，土建设计按照大容量主变预留，到负荷上升到一定数量时，用大容量变压器替代。
3.4 完善地铁供电系统结构。如果地铁供电系统按照单线进行配置，那么各条线的供电系统基本独立，当供电系统发生故障时，只能依靠本线供电系统自身的故障应对能力，则对主变电所备用容量要求较大。供电系统资源共享，不同线路间的外部电源可以综合配置，不同线路间的供电系统可以相互支援，进一步提高城市轨道交通线路的建设水平和服务水平，达到电力资源的综合配置，解决与城市公用电网接口问题，提高城市轨道交通供电系统的可靠性，保障轨道交通供电网可靠有序的运行。
4 地铁主变电站共享经济技术分析
地铁线路主变电站资源共享符合城市发展规划的要求 ,也有利于地铁系统网络的建设 ,其中蕴涵了丰富的经济、社会效益。实现地铁主变电站资源共享后所产生的巨大社会经济效益，主要得益于主变电站的数量减小和高压设备利用率的提高。如果能够根据线路网络的总体规划和建设进度，结合城市电网发展规划的总体布局，早日制定出全市范围的地铁供电系统主变电站布点方案，通过城市发展规划来落实主变电站的选址,做到变电站建设用地落地保护，其地铁工程实施的可操作性将进一步得到保证。
结束语
做到主变电站的提前规划、落地实施会牵涉方方面面的问题，就容量预留或土建预留就会牵涉到投资、运营管理、电价政策、电费分配等问题。这就需要建设投资方牵头与相关部门协调联络，制定出一系列有利于地铁主变电站资源共享的政策，鼓励地铁设计、 投资、 建设、 运营等各方按照资源共享原则考虑供电资源的利用，并与电力、城市规划部门协调，在电力建设中考虑地铁的用电容量和受电位置，在城市建设中考虑地铁主变电站的建设用地和输电线路通道的建设用地。
参考文献：
[1]钟诚. 地铁供电系统资源共享及优化配置研究[J]. 建筑工程技术与设计, 2016(24).
[2] 朱军,宋键.城市轨道交通资源共享探讨.城市轨道交通研究,2003 (2) :7
[3]张明锐.上海市轨道交通供电系统现状分析.城市轨道交通研究,2004 (2) :49～50
论文作者:牛新虎
论文发表刊物:《防护工程》2018年第22期
论文发表时间:2018/11/26
标签：变电站论文; 供电系统论文; 地铁论文; 线路论文; 城市论文; 资源共享论文; 变电所论文; 《防护工程》2018年第22期论文;