城市轨道交通供电方案的研究
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第５期（总第１８６期） ２０１４年１０月 机械工程与自动化 ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮ Ｎｏ．５ ０ｃｔ．
文章编号：１６７２—６４１３（２０１４）０５—０２２５—０２
城市轨道交通供电方案的研究
孔凡国，魏盼盼，林品武
（五邑大学机电工程学院，广东 江门 ５２９０２０）
摘要：城市轨道交通在现代城市生活中扮演着越来越重要的角色。由于供电系统的可靠性要求高、引入电源
点多、实施工期长，使其成为轨道交通规划和建设中优先考虑的问题。通过对城市轨道交通的电压等级、中
压网外部电源供电方式等作比较和分析，提出适合城市轨道交通的供电方案。
关键词：城市轨道交通；中压供电网络；供电方案
中图分类号：Ｕ２３１ ．８ 文献标识码：Ａ
０ 引言
随着我国经济的飞速发展和城市人口数量的急剧
增加，大城市的交通拥堵已经成为制约城市健康发展
的难题，而轨道交通能较好地解决这一问题，并且舒适
便捷，故其引起了人们的广泛重视。据统计，全国有
２Ｏ多个城市已有或正在建设城市轨道交通。轨道交
通运输容量较大，运送速度较快，既方便快捷也安全舒
适。在当今城市的发展过程中，城市轨道交通在公共
交通系统中起着不可替代的作用。而城市轨道交通依
靠供电系统来获取动力来源，只有供电系统可靠安全
供电，城市轨道交通才可以正常运行。
１ 轨道交通供电方式的分析与比较
作为城市电网的一个用户，城市轨道交通用电通
常都是从城市电网直接获取的，不需要建设独立的电
厂。城市电网对城市轨道交通的供电方式有３种，分
别是集中式供电、分散式供电以及混合式供电。
１．１ 集中式供电
在城市轨道交通的沿线，根据用电需求的不同以
及线路距离的长短，建设专门的主变电所。主变电所
应有两路独立电源，一般为１１０ ｋＶ或６３ ｋＶ，经过降
压变为ＡＣ１０ ｋＶ或ＡＣ３５ ｋＶ的电压等级，再供送给
牵引供电系统。集中式供电的特点为电源可靠性较
高、电压等级较高、供电质量比较好、需要城网提供的
电源点少、改造电网工程量少。此外，还利于轨道交通
供电形成自己的网络，管理、运营维护也变得简单。采
用集中式供电的有上海、广州、南京、香港等地的地铁。
１．２分散式供电
按照轨道交通供电的不同需求，直接从城市电网 中获取多路电源，从而组成供电系统。电压级一般为
１Ｏ ｋＶ。分散式供电需要沿线有足够多的电源获取
点，预备容量也要大，以确保双路电源让每一座牵引、
降压变电所都能得到。分散式供电的供电距离短，发
生故障时的影响范围小，但它需要沿线的电源获取点
较多，预备容量大，同时改造量大，与城市电网的接口
多，给维护管理造成很多麻烦。北京城铁、沈阳地铁、
大连轻轨、北京八通线等即采用这种供电方式。
１．３混合式供电
通常以集中式为主，将上述两种方式相结合，一些
地区作为集中供电的补充使用城网电源，如此供电系
统更加稳定完善，但保护和管理也随之复杂。天津地
铁、北京地铁一线等采用混合式供电。
集中式供电与分散式供电的分析和比较如表１所
示。
表１ 集中式供电与分散式供电的比较
集中式供电 分散式供电 供电可靠性 可靠性较高 可靠性较低 供电质量 供电质量好 供电质量一般 对城网的影响 较小 较大 实施难易程度 易于实施 实施较难 轨道交通内部供电有独立 与城市电网的接口多， 运营管理 系统，调度和运营管理比较 调度和运营管理麻烦， 方便 处理故障问题复杂 除外电源投资外还要建设 电源开闭所可与牵引变 主变电所，进线电压等级 投资 电所合建，设备相对便 高，相应的设备绝缘要求 宜，一次性投资较低 高、价格高，一次性投资高
通过表１的比较可得出如下结论：
（１）采用集中式供电方式的可靠性较高，统一调
收稿日期：２０１４—０１—０２；修回日期：２０１４—０４—１９ 作者简介：孔凡国（１９６６一），男，江西九江人，教授，博士，主要从事数字化设计与制造、制造业信息、机电控制等方面的科研和教学工作。
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度和集中管理也比较方便。
（２）集中式供电可以减少轨道交通和公用电网之
间的相互影响，能够提供较好的供电质量。
（３）选用集中式供电，主变电所需要的投入较大，
但维护简单易行，运转成本低。
１．４确定外部电源方案的原则
作为城网的用户，轨道交通的用电范围常常在几
千米到几十千米。城市轨道交通供电方案主要有以上
３种，究竟采用哪种方式，需根据路网的线路规划、城
市电网的构成和分布以及工程实施的实际情况来全面
分析确定。
２中压供电方式
依照网络不同的功能，由牵引网络为牵引变电所
供电，由动力照明网络为降压变电所供电。中压网络
不是独立的，却在供电系统设计中占据核心地位，它与
外部电源方案的选择、主变电所数量和位置的确定、牵
引降压变电所的数量以及主接线等联系紧密。
中压网络有两种供电方式：①分别给牵引供电和
动力照明供电设置独立的变电所，这样方便治理牵引
供电的谐波，接线也可简化，牵引供电采用３５（３３）
ｋＶ，而动力照明供电网络则采用１０ ｋＶ，即１１０／３５
（３３）／ｌｏ ｋＶ三级电压供电方式；②牵引和动力照明共
用一条线路，建牵引与降压混合变电所，采用３５（３３、
１０）ｋＶ电压等级。
中压网采用三级电压或两级电压供电是有区别
的，它们的特点如下：
（１）牵引和动力照明在一个供电网络，发生故障
的几率比较低。而三级电压供电将牵引和动力照明网
络分开，使供电可靠性高，但需要的设备品种多，发生
故障率高。不过，不管是牵引部分还是动力照明部分
发生故障，整个轨道交通系统均无法正常运行。
（２）中压网采用单一的电压，虽然在其他设备上
有一定投入，但总投入仍比三级电压少。
（３）采用一种较高的电压，供电的容量比较大，供
电覆盖范围广，运行维护量小，成本低。
３ 中压网电压等级的选择
我国现行中压配电标准电压等级有３５ ｋＶ、２０ ｋＶ、
１Ｏ ｋＶ、６ ｋＶ和３ ｋＶ。不同电压等级中压网络的综合 比较见表２。
表２ 不同电压等级的中压网络的综合比较
项目 ３５ ｋＶ ３３ ｋＶ ２０ ｋＶ １０ ｋＶ 国家、国 国家、 适用标准 国家标准 国家标准 际标准 国际标准 对外部电压 一般城网均 等级要求 可以没有 可以没有 可以没有 已有１０ ｋＶ 设备国产化 国内 国外 国内 国内 环网柜情况 无 有 有 有 设备尺寸及占 用变电所面积 较大 较小 较小 较小
适中，比 设备价格 适中 最高 最低 ３５ ｋＶ低 适中，比 输电容量 较大 较大 较小 １０ ｋＶ大 适中，比 输电距离 较长 较长 较短 １０ ｋＶ长 城市轨道 交通应用 国内有采用 国内外均有 国外采用 国内外均有
城市电网的分布及容量关系着中压供电网络电压
等级如何选择、外电源供电方式怎么确定，国内常用的
有１０ ｋＶ、３５ ｋＶ两个电压等级。使用较高电压等级
的中压供电网络，传输半径就会比较大，同时减少损
失，所需主变电站所数量也就少，这样既可以节省宝贵
的土地资源，也减少了电力消耗。而电能消耗在运营
成本中占很大比重，从缩减成本的角度来看，中压网的
电压等级选用较高的电压等级比较好。
４结论
通过对轨道交通的外部电源供电方式以及中压供
电网络的电压等级进行分析和比较，从投入和运营的
经济因素和电网运行的可靠性视角，为一个城市的轨
道交通方便地选择合适的供电方案提供理论依据，而
具体方案还要视城市的实际情况而定。
参考文献： ［１］ 张莹，陶艳．城市轨道交通供电技术ＦＭ］．北京：人民交通 出版社，２０１０． Ｅ２－１宋奇吼，李学武．城市轨道交通供电［Ｍ］．北京：中国铁道 出版社，２０１２． ［３］欧阳慧林．城市轨道交通供电方案研究［－Ｊ－Ｉ．广东输电与 变电技术，２００９（５）：６４—６７． ［４３郑瞳炽，张明锐．城市轨道交通牵引供电系统［Ｍ］．北京： 中国铁道出版社。２０００．
Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｓｃｈｅｍｅ ｆｏｒ Ｕｒｂａｎ Ｔｒａｃｋ Ｔｒａｎｓｐ０ｒｔａｔｉ０ｎ Ｓｙｓｔｅｍ
ＫＯＮＧ Ｆａｎ－ｇｕｏ，ＷＥＩ Ｐａｎ－ｐａｎ，ＬＩＮ Ｐｉｎ－ｗｕ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ＆Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｙｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉａｎｇｍｅｎ ５２９０２０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｒｂａｎ ｔｒａｃｋ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ｐｌａｙｓ ａ ｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｏｌｅ ｉｎ ｔｈｅ ｍｏｄｅｒｎ ｃｉｔｙ ｌｉｆｅ．Ｈｉｇｈ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ｍｕｌｔｉ－ｐｏｗｅｒ－ ｓｏｕｒｃｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ，１ｏｎｇ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｅｒｉｏｄ ｍａｋｅ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｓｙｓｔｅｍ ｂｅ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ ｔｏ ｂｅ ｔａｋｅｎ ｉｎｔｏ ａｃｃｏｕｎｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｕｒｂａｎ ｔｒａｃｋ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ．Ｂｙ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｖｏｌｔａｇｅ ｃｌａｓｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｃｈｅｍｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ｍｉｄ－ｖｏｌｔａｇｅ ｎｅｔｗｏｒｋ ｔｏ ｐｏｗｅｒ ｓｏｕｒｃｅ，
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