摘要：地铁供电系统作为地铁正常运营的重要组成部分，关系到地铁运营的各个设备的正常运作。由此可见供电系统的稳定性对地铁的安全运营的重要性。本文主要对地铁供电系统的供电方式及系统构建进行分析，供同行借鉴参考。
关键词：地铁供电；供电方式；系统构建
引言
地铁供电系统一般由两个部分组成，一是从城市电网中拉取的电源，二是地铁内部的供电系统，也就是狭义的供电系统，它一般由牵引供电系统、供电配电系统、杂散电流防护系统、电力监控系统、接地防护系统和主变电所几个部分组成。地铁内的供电系统除了对电动列车进行牵引运作外，对地铁中的通风设施、自控车门、照明消防等功能的正常运作也起到了重要的支撑作用。地铁供电系统的意义就是给各种电压等级和电压制式的设备进行正常供电，保障地铁系统整体的安全运行。
我国目前大城市中地铁发展迅速，主要的外部电源供电方案是35kV（33kV）的集中供电和10kV的分散供电，主要的牵引供电制式有 DC1500 接触轨、DC750V
接触轨等制式，在供电系统和供电制式的选择方面，要根据当地的实际电源情况和网线规划情况来确定。
一、地铁供电系统的要求
地铁供电对于周边的供电系统有一定的要求，供电系统要分布在整个地铁运行沿线，两路电源应该来自不同的变电所或者变电所的不同母线，且每个进线电源的输电量应该满足变电所的一级负荷和二级负荷的要求，两路电源应该同时投入使用，以应对可能发生的特殊情况，同时为了减少运营成本和建设成本，对地铁供电的变电站应该建立在地铁线路的周围，减少进入地铁的电缆长度。
二、地铁供电系统的供电形式
地铁供电系统的构成分为内部系统和外部系统，而其中外部供电系统主要是指的是城市电网，地铁作为城市电网的重要用户，其电源一般是直接从城市电网中取得，不需要单独建立电厂以供电源取用。
（一）集中供电方式
地铁供电系统的集中供电方式是根据地铁运作的用电量和所需要的线路的长短，沿着城市轨道的交通线路建立而成的主变电所。地铁分为35KV 或是 10k V，由于电压的需求等级也不同，主变电所可以将高压电转变成对电压需要不同的地铁，进而进行集中性提供给地铁电源。由于主变电所所承担的供电负荷比较大，因此在地铁的四周建设的主变电所都不多。集中供电方式对于电源的要求比较高，相对来说可靠性也较高。
（二）分散供电方式
分散供电方式区别于集中供电方式式不建设主变电所，而是直接通过城市电网提供供电，在地铁沿线根据所需要用电的情况，进而建立开闭所，再由城市电网系统提供两路电源给建立的每一座开闭所，分散供电方式要求城市电网比较发达且能提供可靠性的电源。
（三）混合供电方式
混合供电方式和集中式供电方式和分散式供电方式相结合而成，其中以集中式供电方式为主，在个别地段利用分散式供电方式以城市电网为其集中式供电的补充，进而使地铁供电系统更加安全、完善、可靠。可以说混合供电方式是最佳的一种供电方式，但是却也存在一定的弊端，比如：混合型供电方式的准备和调控相较于前两种供电方式复杂很多，因此在执行上难度较大，一般情况下会加大地铁供电的难度，因而不如前两种供电方式实用。
三、地铁供电形式选择策略
通过上述对于地铁供电方式的分析可以得出一个结论：集中供电方式和分散性供电方式各有其优缺点，而混合供电方式执行难度较大，所以关于对地铁供电方式的选择还是要根据实际情况分析选择。
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（一）从供电质量上选择
首先从供电质量上来说集中供电方式相较于分散供电方式略高一筹，集中供电方式的电能来源主要是来自于电厂的高压电，因此其供电质量较高；分散性供电的电能来源是城市电网，其电能稳定性较差。
（二）从供电可靠性选择
从供电可靠性程度来讲，集中供电方式发生线路短路或是故障的可能性较小，因为集中供电方式电力的主要来源是电厂高压电，在防护措施方面做得十分到位，因此受到干扰的程度比较低，可靠性较强；分散供电方式的电力主要来源是城市电网，建立了很多的开闭所，干扰程度较大，一旦发生故障，则需要周围的开闭所对其进行补偿供电，进而可靠度不高。
（三）从运营管理方面选择
集中供电方式在调整中比较方便，因此运营管理难度系数不大；分散供电方式的电力来源是城市电网，其接口多，操作也相对比较复杂，因此调整比较麻烦。
（四）从施工方和建设资金上选择
从施工方面来说，集中供电方式相较于分散供电方式简易很多，前者与城市接口少，电缆线所经过的路径也不多，施工较简单。分散供电方式与之相反，其与城市接口多，施工较繁琐；资金方面来说，集中供电的电力来源是高压电，其建设成本较高，分散供电对电压要求低，其成本也较低。
四、中压环网的构建策略
中压环网属于供电系统中的内部供电系统，指的是电力经过外部系统的变压器降压之后直接运用于地铁系统的电力输送线路，中压环网的构建应该符合安全可靠、接线简单、负荷平衡、保护措施到位、调度方便的原则，我国现在常用的中压环网电压大概是10k V和 35k V，所以对于中压环网的建设一般有35k V中压网络、20k V中压网络和 10k V中压网络三种，其输电量、输电距离和造价成本依次递减，所以从各个方面考虑，除了我国早期的分散供电式地铁需要10k V中压环网以外，其他地方都以35k V的中压环网效益为最佳，运营成本低，输电效率高。
五、牵引供电系统的构建策略
牵引供电系统是列车运行的最重要系统，负责对列车的牵引进行供电，使列车能够正常运行。直流牵引供电系统主要是由牵引变电所中的整流机组、直流正负极开关设备、接触轨、馈线、均流电缆、钢轨电位限制装置等构成。
牵引变电所的工作原理是变电所中设立的两套整流机组运行形成的等效 24 脉波方程，通过接触轨向列车提供运行的电力，然后再通过钢轨和回流电缆将电力导回到牵引变电所的负极柜。它是牵引供电系统的核心，要根据列车和车站的实际情况来建立牵引变电所，适时也要建立牵引变电所和降压变电所混合的牵引降压混变电所，在牵引变电所的构建当中要注重 12 脉波整流机组的构建，对牵引变电所的可能故障要有充分的考量，注重效率和成本的结合。
牵引供电系统中的牵引网也是牵引供电系统的重要部分，它主要是由正极的接触网供电，然后经过负极的走行轨回流，完成供电的步骤，牵引供电对于地铁的供电方式主要有接触轨和架空接触网两种形式。
接触轨一般可以根据接触轨和电动车辆受流器的接触面位置分为三种：上部授流接触轨、下部授流接触轨和侧部授流接触轨。低碳钢接触轨和钢铝复合接触轨在目前是选择较多的两种接触轨，目前一般把重量较轻，导电性能比较好的钢铝复合接触轨当作接触轨的主要选择。
架空接触网可以根据接触悬挂结构区别成刚性悬挂和柔性悬挂两种形式，刚性悬挂接触网的优点在于结构较为简单、占用的空间小、载流量较大，寿命比较长，电力传输中遇到的电阻较低；而柔性悬挂接触网，占用的空间较大，所以一般使用柔性悬挂时都需要设立简单的补偿装置以减少在地下线路中的占用空间。
接触轨和架空接触网这两种供电方式有各自的优缺点，在选择供电方式的时候要根据当地的实际情况进行选择。接触轨的使用寿命较长，使用时质量稳定、维修需求较少、使用期间较为安全，受影响的因素小，但是接触轨的主要缺点在于一旦进行线路检修或者故障处理就必须全面停止运作，否则极易对工作人员造成触电危险。而架空接触网的优点在于安装位置较高，对工作人员的安全更有保障，有利于线路检修和故障处理的应急措施，架空接触网的缺点是维修工作量较大，而且磨损程度强，寿命短，容易受到各种因素的影响。在大多数情况下架空接触网的供电方式在安全性和经济效益方面要优于接触轨的供电方式。
六、结束语
集中供电的方式在很多方面要优于分散供电，在现代的地铁建设中如果有条件的话，集中供电的供电方式是较好的选择，但是具体的选择还是要以当地的各种情况为首要考虑条件，将城市发展规划和地铁供电铺设结合起来，以得出最佳的方案。
论文作者:陈小龙
论文发表刊物:《北方建筑》2016年12月第36期
论文发表时间:2017/3/31
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