城市軌道交通供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

/城市軌道交通供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用[摘要]城市軌道交通是新型的便捷交通工具，在城市的發(fā)展中慢慢成為城市交通中的重要組成部分，軌道交通供電系統(tǒng)是交通運(yùn)行的重要動力來源，必需得到重視。鑒于此，本文對城市軌道交通供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用進(jìn)行了分析探討，僅供參考。[關(guān)鍵詞]城市軌道交通；供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)；應(yīng)用中圖分類號：U223.6文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-914X（2018）31-0178-01一、城市軌道交通供電系統(tǒng)介紹在城市軌道交通中，供電系統(tǒng)是重要的基礎(chǔ)，因而在建設(shè)時必需賜予充分的重視。我國經(jīng)濟(jì)和交通的旺盛發(fā)展，使得我國的供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案和施工技術(shù)都獲得了快速發(fā)展，供電系統(tǒng)理論、設(shè)計(jì)方案等都更加合理，對軌道交通設(shè)計(jì)也產(chǎn)生了主動的促進(jìn)作用。但是當(dāng)前很多的方法只適合軌道交通供電系統(tǒng)的初步規(guī)劃和方案設(shè)計(jì)。在探究城市軌道交通工程建設(shè)的前期準(zhǔn)備和深化設(shè)計(jì)中，結(jié)合軌道交通供電系統(tǒng)進(jìn)行分析，深化了解和歸納供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，力求設(shè)計(jì)方法更合理，可以很好地完成當(dāng)前軌道交通供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的前期準(zhǔn)備和設(shè)計(jì)工作。二、城市軌道交通供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)現(xiàn)代項(xiàng)目管理理論中關(guān)于城市軌道交通的前期建設(shè)的程序設(shè)計(jì)、規(guī)劃運(yùn)營等，包含了項(xiàng)目的城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃可行性探討，城市軌道交通供電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)須要的資金支持以及籌措的方案等。詳細(xì)的內(nèi)容包括：對城市電網(wǎng)以及電源引入進(jìn)行初步的調(diào)查，對供電系統(tǒng)方案進(jìn)行初步的確定，對供電制式進(jìn)行方案的初步設(shè)計(jì)，對車輛選型、供電牽引等進(jìn)行去頂，估算供電系統(tǒng)的工程建設(shè)的投資，將分部分項(xiàng)的工程投資的估算精度加以限制。最終形成的供電系統(tǒng)的可行性探討報(bào)告中，關(guān)于供電系統(tǒng)的任務(wù)的描述是：確定城市軌道交通供電系統(tǒng)、外部電源、牽引供?方案、PSCADA等關(guān)系；電流腐蝕防護(hù)、接地支配等。關(guān)于工程的，是施工范圍包含了電纜工程、變電所、牽引變電所、降壓變電所、接觸網(wǎng)等，關(guān)于供電系統(tǒng)的項(xiàng)目投資共算的誤差率不能超過10%。供電系統(tǒng)的前期設(shè)計(jì)階段，依據(jù)供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本資料，對線路、行車、車輛等基本條件加以籌劃。例如限制中心、車站、區(qū)間等關(guān)于城市軌道交通的建筑物，以及動力照明負(fù)荷等的估算。三、城市軌道交通供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用1、中壓網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)軌道交通供電系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時，須要計(jì)算直流牽引供電系統(tǒng)的電壓水平。此環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)須要和線路、車輛、行車組織和運(yùn)營管理等相關(guān)專業(yè)協(xié)作，并利用上述相關(guān)專業(yè)供應(yīng)的技術(shù)資料，構(gòu)建等效線路模型。通過“公式法”“概率法”“運(yùn)行圖法”“運(yùn)行圖法+節(jié)點(diǎn)法”等計(jì)算方法進(jìn)行牽引供電模擬計(jì)算，得出整個牽引供電系統(tǒng)的電壓水平和鋼軌電位，作為后續(xù)的設(shè)計(jì)分析推斷，以便滿足相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，從而可以充分實(shí)現(xiàn)整個牽引供電系統(tǒng)中壓環(huán)網(wǎng)的電壓等級和主接線劃分。2、電力監(jiān)控系統(tǒng)城市軌道交通供電系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，為了保障供電系統(tǒng)的牢靠性和穩(wěn)定性。針對其設(shè)立電力監(jiān)控系統(tǒng)，為常見的應(yīng)用措施。當(dāng)前在實(shí)際應(yīng)用的過程中，電力監(jiān)控系統(tǒng)主要為計(jì)算機(jī)軟件加網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)成。實(shí)際運(yùn)行的過程中，通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將各用電區(qū)域、、用電設(shè)施，進(jìn)行監(jiān)控限制。并通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，形成完善的閉環(huán)限制系統(tǒng)。詳細(xì)操作的過程中，電力監(jiān)控系統(tǒng)依據(jù)用電區(qū)域特定設(shè)備的運(yùn)行現(xiàn)狀，以及運(yùn)行質(zhì)量進(jìn)行調(diào)控。3、直流牽引供電設(shè)計(jì)軌道交通供電系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時，也須要全面把控供電系統(tǒng)的各個方案，如牽引供電制式設(shè)置的方案和牽引變電所設(shè)置方案等。依據(jù)相應(yīng)的地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范和電力機(jī)車通用技術(shù)條件等相關(guān)規(guī)范，直流牽引供電變電的方式可以有DC750V和DC1500V2種，后者在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上的優(yōu)勢特別明顯。因此城市軌道交通建設(shè)中提倡DC1500V。結(jié)合我國的當(dāng)前現(xiàn)狀，直流牽引供電系統(tǒng)基本上包含了牽引網(wǎng)供電和走行軌回流，牽引網(wǎng)同時又被分成了架空接觸網(wǎng)和接觸軌。設(shè)計(jì)中要結(jié)合行車專業(yè)供應(yīng)的最大運(yùn)輸量對牽引變電設(shè)置方案以及整流機(jī)組容量進(jìn)行設(shè)置。供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時必需按著軌道交通遠(yuǎn)期最大運(yùn)輸量設(shè)計(jì)牽引變電方案和整流機(jī)組的容量。4、供電系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)經(jīng)過對外部電源方案的規(guī)劃，依據(jù)城市軌道交通的特殊用戶的城網(wǎng)建設(shè)，估算出一條線路的用電范圍在10～40公里之內(nèi)，須要的功率呈現(xiàn)了線狀的分布，接受外部電源方案進(jìn)行了詳細(xì)的工程的計(jì)算，得到了該城市軌道交通線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的實(shí)際用電負(fù)荷，構(gòu)成城市網(wǎng)中實(shí)際工程的電源方案，詳細(xì)依據(jù)實(shí)際的工程狀況進(jìn)行集中供電和分散供電方式的選擇。經(jīng)過對外部電源的方案的技術(shù)選擇，接受集中或者分散的觀點(diǎn)方式，主要要對外部主變電所的電源進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)置，供電分區(qū)的劃分包含了前期供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)和難點(diǎn)，對后期的設(shè)計(jì)進(jìn)行了基礎(chǔ)的開拓，這一項(xiàng)工作是和市規(guī)劃部門進(jìn)行了充分的溝通和協(xié)調(diào)后，達(dá)到的共識。中壓電纜的網(wǎng)絡(luò)部署方案，是將主變電所和降壓變電所加以橫向和縱向的連接，形成全線的變電所的牽引和聯(lián)系，起到了電能的支配和傳輸?shù)淖饔?。電壓等級?gòu)成的形式和屬性包含了多種電壓等級，如10、20、33、35kV的電壓等級。技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較的內(nèi)容包括了系統(tǒng)的走向，線路的方案，站點(diǎn)的電力供應(yīng)等。以此為來選擇適合的電壓等級。依據(jù)探討，牽引供電的制式、牽引網(wǎng)的設(shè)置方案等，依據(jù)地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范中關(guān)于供電制式的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，形成了集中軌道建設(shè)的方式和架空接觸網(wǎng)方式的應(yīng)用。DV1500V電壓等級多用于架空接觸網(wǎng)上，如廣州、天津等城市軌道交通中常用到的施工技術(shù)。DC750V電壓等級較多用于接觸軌，在一些城市?道交通建設(shè)中也較為常用。技術(shù)的進(jìn)步已經(jīng)達(dá)到了接受鋼鋁復(fù)合導(dǎo)電軌道技術(shù)的階段。牽引變電所的設(shè)置依據(jù)牽引網(wǎng)的等級、電壓損失而定，還要考慮雜散電流腐蝕的防護(hù)、線路的能耗、電纜的鋪設(shè)以及運(yùn)營管理等方面，通過統(tǒng)籌設(shè)計(jì)，在故障和正常運(yùn)行的模式下，依據(jù)城市軌道交通直流供電系統(tǒng)的牽引標(biāo)準(zhǔn)，要將牽引電壓損失考慮在最大電壓損失中，同時要將牽引變電所的設(shè)置的數(shù)量作為電壓損失值的關(guān)鍵因素加以考慮。5、外部電源和主變電所設(shè)計(jì)城市軌道交通運(yùn)行須要強(qiáng)大的電源支撐，通常運(yùn)量大的軌道交通須要的電功率和對應(yīng)的用電負(fù)荷需求很少被關(guān)注，對此并未被劃分至城市用電支配內(nèi)。當(dāng)前供電系統(tǒng)的最大困難是如何利用技術(shù)經(jīng)濟(jì)對電源的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行規(guī)劃，隨后在集中供電和分散供電中選出最合適的，或是結(jié)合2種方式來設(shè)計(jì)。依據(jù)《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50157―2013），地鐵的外部電源方案應(yīng)依據(jù)線網(wǎng)規(guī)劃和城市電網(wǎng)規(guī)劃進(jìn)行設(shè)計(jì)。城市軌道交通在主變電所設(shè)計(jì)中，主要考慮以下幾方面的內(nèi)容：（1）地鐵主變電所屬于一級負(fù)荷，應(yīng)由兩回獨(dú)立的外部電源供電，當(dāng)一座主變電所故障時，相鄰主變電所的供電實(shí)力應(yīng)滿足對其支援供電的要求；（2）主變電所應(yīng)盡可能設(shè)置在線路負(fù)荷中心，靠近電源點(diǎn)和換乘站，可削減電能損耗，削減外部電源接入系統(tǒng)的工程投資，利于向多條地鐵線路供電，實(shí)現(xiàn)資源共享；（3）主變電所的供電范圍要有所考慮，主變電所的正常供電距離宜限制在15km左右，故障運(yùn)行方式下的供電距離限制在30km左右。結(jié)束語本文對城市軌道交通供電系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)計(jì)和運(yùn)用做出了詳細(xì)的分析，希望可以為城市軌道交通建設(shè)供應(yīng)參考。參考文獻(xiàn)[1]王曉凱.城市軌道交通供電直流側(cè)短路故障定位的探討[D].北京交通高校，2014.[2]