天津市轨道交通系统供电制式的研究.docx

天津市轨道交通系统供电制式的研究摘　要：通过对各种供电方式在安全性、可靠性、经济型、灵活性、技术性能、资源共享及调度管理、国内外轨道交通供电系统的设计及运营概况、运营维护和对土建工程及周围环境的影响等方面进行全面比较后，制定了一系列实用化的综合技术原则和条理化的指导性建议，供天津市快速轨道交通线网规划线路建设时采用或遵循 关键词：城市轨道交通 ， 线网规划 ， 供电制式， 牵引供电系统， 中压环网供电网络， 电压等级1引言 　　在确定城市轨道交通供电制式时，应该坚持以下三个基本原则 　　第一：尊重历史现状和坚持发展的原则：选择何种供电制式，一方面要尊重既有供电系统的现状，这不仅在系统的一致性、可扩展性和运营维护方面有实际的意义，在备品备件的替换性方面也很明显；另一方面，随着技术的发展，更应从发展的角度吸收采用适于一个城市轨道交通系统的供电系统制式 　　第二：技术先进成熟和高可靠性的原则：所选择的供电制式必须满足城市轨道交通系统安全运行的需要 　　第三：在满足技术性能要求的基础上，提高设备国产化率和有效减少工程投资；应具有良好的长期的运营效益，尽量做到供电设备的无维修和少维修。

技术经济比较是选择和确定城市轨道交通系统供电制式的关键所在 2 外部电源电压等级 　　城市轨道交通供电系统若采用35kV电源进线，参照天津地铁1号线的情况，其余每条规划地铁线路一般需新建4座35kV主变电所，每座主变电所中主变压器的安装容量为310～320MVA，并由3回35kV电源线路供电，天津地铁2～8号线共需电力系统提供35kV电源线路84回，占用系统资源较多，同时也增加了轨道交通供电系统管理上的难度；电力部门认为市区电网（外环线以内）在原规划的基础上，需增设4～5座220kV公用变电站和相应的220kV电源线路，这在选址、征地和电源线路路径等方面都是相当困难的；由于天津电网在外环线内220kV变电站的位置和数量还不够充足，天津市规划9条轨道交通线路中除在建地铁1号线的四座主变电所引入35kV电源较方便外，其它轨道交通线路所设主变电所需引入的35kV电源均有一定难度，电力部门建议天津市快速轨道交通线网规划线路的供电系统宜采用110kV电源进线，主变电所的选址宜靠近外环线，110kV电源进线应尽量从外环线以外的电源点引入；而且既有或规划220kV变电站中一般无专用220kV馈线间隔且220kV线路不允许T接，故快速轨道交通线网规划线路的供电系统也不宜采用220kV电源进线。

4 城市轨道交通供电系统外部电源供电方式 4.1 外部电源供电方式简介 　　城市轨道交通供电可采用集中供电方式、分散供电方式或混合供电方式若外部电源采用35kV进线，由于相邻主变电所间难于实现相互支援，主变电所可采用三回独立的电源进线 4.2 技术经济比较 　　从供电可靠性来看，集中供电方式明显高于分散供电方式；从经济方面来看，无论集中供电或分散供电，采用电压等级低的外部电源具有明显优势 　　从轨道交通外部电源共享及与城市电网发展相结合方面来看，集中供电方式所建主变电所数量较少，电力部门易于统一规划电网布局，地铁供电系统与城市电网接口少，调度管理和谐波治理较方便 　　从工程可实施性来看，采用分散供电方式，对于天津市快速轨道交通线网规划8条地铁线路，几十座开闭所外部电源的引入对于天津电网将是一个无法解决的问题，并在天津地铁1号线建设初期就对分散供电方式持反对意见 　　综上所述，建议天津市城市轨道交通供电系统采用集中供电方式 5.中压环网供电网络电压等级选择 　　我国轨道交通线路中的中压环网供电网络采用了35kV、33kV和10kV电压等级 　　中压环网供电网络采用35kV电压等级时，它为国家标准电压级，具有供电可靠和运行方便的特点，而且送电容量较大，送电距离较长，设备可来源于国内，设备价格适中；设备体积较大，占用变电所面积较大，并不利于减小车站体量。

　　中压环网供电网络采用10kV电压等级时，它为国家标准电压级，具有运行方便的特点，设备可来源于国内，设备体积较小，占用变电所面积较小，有利于减小车站体量，设备价格较低；供电可靠性相对较差，送电容量较小，送电距离较短 　　中压供电网络采用33kV或20kV电压等级时，为国际标准电压级，设备基本来源于国外；按天津地铁线路的设计和实施情况，上述两电压等级一般不考虑 　　根据天津市城市电网分布现状和发展规划以及不同电压等级外部电源的送电容量和送电距离要求，可采用的集中供电方式有以下两种情况： 　　1）110/35kV两级集中供电方式 　　主变电所需从城市电网引入2回相互独立的110kV电源进线，每回电源进线各带一台有载调压主变压器，并在高压侧设有载分接开关， 　　2）35/10kV两级集中供电方式 　　主变电所需从城市电网引入3回相互独立的35kV电源进线，每回电源进线各带一台有载调压主变压器，并在高压侧设有载分接开关，主变电所的一次侧采用线路变压器组接线 　　3）中压环网供电网络电压等级的选择 　　从最大限度地使各条轨道交通线路共享主变电所资源，做到新建主变电所的数量最少，供电范围最大。

从供电能力、供电可靠性、资源共享、调度管理和电力部门对天津市规划轨道交通线路的供电可行性进行初步论证等角度出发，选择电压等级为35kV的中压环网供电网络是合适的 　　对于110/35kV主变电所，主变压器安装容量在2×63～2×70MVA水平即可供电给2条地铁线路，天津市快速轨道交通线网规划共需设110/35kV主变电所的数量为8座 　　对于35/10kV主变电所，由于进线电源为35kV，地区电网较难提供单回电源支持20MVA以上负荷水平，而一条地铁线路的负荷（考虑三回电源中两回解列情况）一般为10～20MVA，考虑到35/10kV主变电所的供电范围一般为7公里左右，天津市快速轨道交通线网规划共需设35/10kV主变电所的数量为32座 　　当供电系统采用35kV中压环网供电网络时，不包括主变电所的投资在内，供电系统造价在1450万元/公里水平；当供电系统采用10kV中压环网供电网络时，不包括主变电所的投资在内，供电系统造价在1300万元/公里水平天津市快速轨道交通线网规划2～8号线总计189.5公里，由于采用不同电压等级的中压环网供电系统而引起的投资差异在2.9亿元左右 　　当供电系统采用110/35kV主变电所，天津市快速轨道交通线网规划2～8号线8座主变电所（包括外部电源线路）的总投资在7.2亿元左右；当供电系统采用35/10kV主变电所，2～8号线28座主变电所（包括外部电源线路和5座220kV公用变电站）的总投资在11.2亿元左右；仅主变电所工程投资一项，两者差异就达4.0亿元。

　　通过以上分析可知，采用110/35kV主变电所集中供电方式，外部电源及主变电所投资较省，但35kV中压供电系统投资较高；而采用35/10kV主变电所集中供电方式，10kV中压供电系统投资较省，但外部电源及主变电所投资较高；两者投资差异并不很大 　　采用110/35kV两级集中供电方式还具有如下优点：轨道交通管理部门可在城市建设中统一规划和预留轨道交通主变电所需征用的土地和高压走廊；可指导电力网络的规划和建设，统一考虑各条城市轨道交通线路所设置主变电所的位置和用电负荷，从而使电力网络中所规划地区变电站的位置更加合理 　　综上所述，建议天津市轨道交通线路采用110/35kV两级电压的集中供电方式 　　4) 110/35kV集中供电时主变电所位置及数量分析 　　天津市快速轨道交通线网规划1～8号线的总长度约为221km，预测最大负荷总计约为593.6MVA，各主变电所中的主变压器在远期规模情况下的总安装容量为1083MVA8座主变电所可负担全部天津市快速轨道交通7条地铁线路的供电负荷；由于该方案最大限度地利用了主变电所的供电能力（最多一座主变电所同时向三条轨道交通线路供电），主变压器安装容量相对较小，其安装容量一般在63～70MVA之间。

7结论 　　天津市轨道交通线网规划2～8号线的供电系统应采用110/35kV二电源两级电压集中供电方式和AC35kV牵引动力照明混合网络 　　天津市快速轨道交通线网规划2～8号线的供电系统共需设AC110/35kV主变电所8座，远期规模情况下主变电所中主变压器的总安装容量为927MVA 参考文献 【1】 孙才勤，地铁供电方式及其技术经济比较 《世界轨道交通》2004年 第7期 【2】方彦 李厚春 ，城市轨道交通供电方式的分析和比较《铁道机车车辆》2004年 第4期。