引言：城市轨道交通所选供电方式的不同，在工程量大小、施工难易程度、供电可靠性以及后期运营管理成本等方面均会表现出较大差异。这就需要提前研究关于轨道交通供电系统的方案，包括供电方式、电压等级、接入方案等，为后期城市轨道交通供电系统建设提供必要的参考。
一、城市轨道交通供电的几种方式
1、集中式供电
在地铁线路附近设立专门的主变电所，作用是将城市电网中的电压进行降低后，为地铁牵引变电所供电。城市轨道交通采取集中供电模式的优点主要有：其一，不需要在城市轨道交通沿线设置多个电源点，无形中降低了供电成本。其二，集中供电模式下轨道交通的外部接线较少，方便进行电源管理，并且不会出现电压差，对提高供电可靠性也有明显作用；其三，城市电网经过主变电所后电压降低，因此并不会对城市电网产生额外影响，后期运营管理起来也相对方便。目前这种供电模式主要应用于广州、深圳、昆明等地的城市轨道交通。
2、分散式供电
分散式供电是直接从城市电网引入多路电源，电压等级通常为10kV，在接入电源后，还需要使用分散式的牵引、降压变电所，保证城市轨道交通正常用电。分散式供电的优点主要有：其一，供电距离短，方便进行电压调整，供电质量更好；其二，可以提供多个备用的电源点，即便是正常使用的电源点出现故障，也可以自动切换到备用电源，不会影响城市轨道交通正常运行或功能的正常使用。目前这种供电模式主要应用于北京、大连等地的城市轨道交通。
3、混合式供电
通过上文分析可以发现，无论是分散式供电还是集中式供电，都有各自的优势与不足。例如分散式供电由于接口较多，后期运营管理难度大、故障率高，并且容易对城市电网带来波动影响；同样的，集中式供电需要投入较多资金建设主变电所，工程量较大，成本较高。混合式供电则整合了这两种供电方式的优点，并最大限度的避免了实际应用中的缺陷，是当前城市轨道交通供电的一种首选方式。
二、中压供电网的电压选择
1、供电方式
在城市轨道交通中，城市电网经过主变电所进行降压后，电压从低压侧引出，一部分直接连入地铁供电系统，形成纵向连接的供电系统；另一部分则连接牵引、降压变电所，形成横向连接的供电系统。两者汇合后，形成中压供电网。虽然现阶段不同城市轨道交通的供电方式存在差异，但是在中压供电网的电压选择上，主要使用110/35（33/10）kV两级电压供电。
2、优缺点分析
中压供电网中110/35（33/10）kV两级电压供电方式的优点主要体现在：首先，轨道交通的牵引电网和照明电网同属于一个供电网络，保障了电压的稳定性，后期维修、运营成本相对较低。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆另外，具有较强的可扩展性，后期根据城市轨道交通建设需求，可以将两级电压供电方式扩展为110/35（33）/10kV的三级电压供电方式，而不需要重新布置电网，显著降低了成本。但是这种供电方式也有一定的缺陷，例如为了降低电压，需要额外建设多个降压变电所，工程量相对增加。
三、牵引网的电压等级选择
根据国际电工委员会制定的标准，城市轨道交通直流牵引系统推荐使用DC750V、DC1500V和DC3000V三种电压。目前我国城市轨道交通直流牵引系统电压制式主要有DC750V和DC1500V两种，两种电压等级各有其使用情况和应用特点，在城市轨道交通建设中，需要综合考虑多方面因素，进而确定牵引网的电压等级。其中，DC750V馈电制式的峰值电流大约在7200A-10000A之间，在地铁实际运行中电压损耗和杂散电流的影响较大，可承受的客流量较小。当地铁的编组形式为4M2T时，该电压等级下的供电距离最大可达2km，需建设较多的牵引变电所，综合造价相对较高；相比之下，DC1500V馈电制式的峰值电流约为DC750V的50%，即维持在3600A-5000A之间，电压损耗和杂散电流的影响相应降低。当地铁的编组形式为4M2T时，该电压等级下的供电距离最大可达4km，与DC750V供电制式相比，牵引变电所数量可大大减少，综合造价相对较低。
四、主变电所接入方案
1、外部电源接入轨道交通主变电站的形式
考虑到城市轨道电网的110kV出线间隔和110kV线路走廊非常稀缺，因此推荐轨道交通外部电源的接入方式为：各主变电所均采用一回专线，一回T接的形式接入系统。为了进一步满足主变电所供电的稳定性，在主变电所的电压输出侧，需要连接内桥接线，作用有二：其一是保护线路；其二是降压、稳压，保证外部电源在接入轨道交通后，能够满足轨道交通正常的用电需求。
2、主变电所主接线及运行方式
目前，主变电所110kV侧常用的接线有三种，即桥形接线、线路-变压器组接线和单母线接线。推荐主变电所110kV侧主接线方式采用线路-变压器组接线，35kV侧主接线方式采用单母线分段接线。它能满足轨道交通供电可靠性的要求，且在主变电所投切主变、检修、设备故障时，对中压环网影响最小，方便维护检修。正常运行时主变电所的低压侧母线分段断路器打开，两段母线分列运行，分别向对应供电分区的牵引变电所和降压变电所供电。
结语：城市轨道交通的建设中，供电方式直接关系到后期轨道交通运行的稳定性和安全性。同时，考虑到城市轨道交通供电系统的复杂性，在设计供电系统时，应当综合考虑选址、成本、供电方式以及电压等级等多方面影响因素。不同供电方式各有优缺点，在确定供电方案时也必须考虑在内，切实提高城市轨道交通供电质量。
参考文献：
[1]王蛟,杨灵芝.城市轨道交通中压环网大分区供电保护方案比选[J].城市轨道交通研究,2018,21(1).
[2]刘福宁,撖奥洋,于立涛,etal.地铁轨道交通牵引供电系统谐波抑制方案研究[J].通信电源技术,2017(4).
论文作者:田青
论文发表刊物:《中国电气工程学报》2019年第1期
论文发表时间:2019/4/22
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