新型公共交通外部电源供电模式研究

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新型公共交通对外部电源可靠性的要求

目前我国尚无针对新型公共交通的国家或行业标准，但可参考与其相近的电车供电系统行业标准。在CJ／T1—1999《城市无轨电车和有轨电车供电系统》中，关于外部电源的要求主要有两点：第3．2．1条规定，系统应列为交流电源的一级或二级负荷；第4．4．1条规定，电车整流站应有两路交流进线电源，一路常用，一路保安备用，临时电车整流站可用单路交流进线电源。上述第一点是对电车负荷等级的定位，第二点则是对电源的可靠性提出了具体要求。在GB50052—2009《供配电系统设计规范》中，对于一级负荷电源的要求，第3．0．2条规定，一级负荷应由双重电源供电，当一电源发生故障时，另一电源不应同时受到损坏；对于二级负荷电源的要求，第3．0．7条规定，二级负荷的供电系统宜由两回线路供电，在负荷较小或地区供电条件困难时，可由一回6kV及以上专用的架空线路供电。新型公共交通外部电源应满足标准CJ／T1—1999和GB50052—2009的相关要求，即最低要满足“有两路电源，一路常用，一路备用”的要求。

外部电源对变电所的供电模式及适用范围

1双电源或局部双电源加双环网模式及适用范围

新型公共交通各变电所的供电方式通常采用直接双回路10kV电源供电或局部双回路10kV电源加双环网的供电方案。本文以一条10km左右、设有4座牵引变电所的线路为例进行说明。当采用直接双回路10kV电源的供电方式时，每座牵引变电所从城市电网引入2回10kV电源，牵引变电所间无联络；两回电源同时向牵引变电所供电，并相互备用。其网络结构如图1所示。该方案的特点是每座牵引变电所均引入2回10kV电源，且互为备用，供电可靠性较高；但由于引入电源数量较多，电源工程较大，同时由于变电所间不设环网电缆进行联络，因此，该模式适用于电源点较近、车站不设降压变电所（有牵引变电所的车站除外）的线路。但该模式的缺点是：占用电力系统10kV间隔资源及市政电力廊道较多；如果电源点较远，则工程投资较大。局部双回路10kV电源加双环网的供电方式是指：一部分牵引变电所从城市电网引入2回10kV电源，其它牵引变电所则采用2路10kV电缆从临近牵引变电所引入2回10kV电源，并采用2回环网电缆将全线牵引变电所连接起来。其网络结构如图2所示。该方案为国内城市公共交通通常采用的双环网方案，通过10kV环网将引入电源相互联接，形成备用；除两端的变电所外，每个牵引变电所均可从左右两个方向各引入2回10kV电源，供电可靠性最高，运行方式也更加灵活。各车站如负荷较大或附近没有380／220V低压电源时，可在车站设置降压变电所，通过贯通全线的2回10kV环网电缆取得的10kV电源经降压变电所降压成380／220V低压电源。由于该供电模式仅在2座牵引变电所各引入2回10kV电源，引入电源数量较少，同时也可结合沿线外部电源情况，在距离电源点近的车站引入电源，所以外部电源工程量较小，且全线双环网贯通可方便车站降压变电所的接入。该供电模式最适用于沿线电源点较少或距离较远、车站需要设置降压变电所的线路。局部双回路10kV电源加双环网的供电方式全线仅需要在少量牵引变电所引入10kV电源就可满足供电要求，供电可靠性很高，但由于沿线将敷设2回10kV环网电缆，投资也稍高。为了保证每座牵引变电所均有可靠电源，也可在每座牵引变电所各引入1回10kV电源，同时通过2回10kV环网电缆沿线贯通，使相邻两所间形成备用关系。其网络结构如图3所示。但是，因为需要在每座牵引变电所都引入1回10kV电源，所以对电源的要求比图2所示的结构模式要高。

2基于单电源、单环网结构的供电模式

根据新型公共交通外部电源供电要满足“有两路电源，一路常用，一路备用”的要求，同时结合局部双电源加双环网供电模式的优缺点，本文提出了如图4所示的基于单电源、单环网结构的供电模式。该模式是在部分牵引变电所引入1回10kV电源，同时用1回10kV环网电缆将沿线变电所串接起来，没有引入10kV电源的变电所也可通过环网电缆引入10kV电源。在正常情况下，各变电所由1回10kV电源供电；当该10kV电源停电时，闭合环网分段开关，通过单环网由相邻所引入的10kV电源供电，满足“有两路电源，一路常用，一路备用”的要求，也有利于车站降压变电所的接入。该供电模式为局部双电源加双环网供电模式的优化方案，适用于沿线电源点较少或距离较远、车站需要设置降压变电所的线路，可有效节省工程投资，简化中压网络结构，节省运营成本。

3三种模式的优缺点和适用范围

前述的三种外部电源供电模式均可用于新型公共交通，但各有特点，因此具有不同的适用范围。三种外部电源供电模式对比分析如表1所示。从表1可以看出，双电源模式外部引入电源工程量最大，但没有环网工程；以平均每处电源为2km来计算，其工程投资也适中，但外部电源点距离更远或电源点不足时就不宜采用了。局部双电源加双环网模式引入电源数量较少，其可靠性也最高，但因其采用了双环网结构，工程投资也较高，适用于外部电源点较少或距离较远、设有地下或高架车站等对低压照明负荷要求较高的线路。单电源单环网模式是局部双电源加双环网模式的优化方案，在满足供电可靠性的前提下，具有最好的经济性和可实施性。

各条新型公共交通线路在具体设计和实施时，应根据沿线的外部电源情况、本线的牵引和动力照明负荷的分布和大小，以及供电安全和可靠性的要求进行综合分析，采用合理的外部电源供电方式。（本文作者：刘家美 单位：中铁第四勘察设计院集团有限公司）