城市轨道交通供电分析论文

【摘要】随着经济的迅猛发展和人口的急剧增加，许多大城市为了缓解城市交通压力，大力建设轨道交通，然而轨道交通需要耗费巨大的用电量，因此，采用何种供电方式才能最大限度地节约用电量，是许多专家开始深思熟虑的问题，笔者也就此谈谈自己的看法。今天小编为大家精心挑选了关于《城市轨道交通供电分析论文(精选3篇)》的相关内容，希望能给你带来帮助!

城市轨道交通供电分析论文 篇1：

现代城市轨道交通供电制式分析

摘要：对现代城市轨道交通系统中的供电系统的供电模式和供电方式进行了分析和比较，为城市轨道交通系统的设计和建设提供借鉴和参考。

关键词：轨道交通　供电模式　供电方式

1863年伦敦的世界上第一条地铁建成通车以来，全球30多个国家和地区的一百多座城市已经或正在建设地铁和城市轻轨。在目前的城市轨道系统中，供电系统是十分重要的一个环节。

1　城市轨道交通供电模式

城市轨道交通供电系统的作用是变压、整流、传输或馈送电流。目前的供电模式有集中供电模式和分散供电模式。

1.1集中供电模式

即设置专门的主变电所，城轨电力系统所有电能均通过主变电所获取。其优点有：

(1)受电点少，要求公用电网提供的备用容量低：

(2)隧道外电缆敷设量少，通道易解决，隧道内敷设量多，有利于电缆的施工和维护：

(3)受外部电网影响小，有利于形成轨道交通电网，可靠性、安全性高；

(4)供电资源共享，可提高供电可靠性；

(5)与公用电网相互影响小，可监测和处理谐波源；

(6)在运行过程中便于集中管理，电网损耗相对较低。

经济性方面，集中供电模式下，对交叉和邻近线路供电，节约投资土地资源，可以充分利用公用电网的电力资源，但需要建立主变电所和电力通道，投资相对较高。

1.2分散供电方式

即不设置专门的主变电所，根据城市电网的实际情况，分别从不同地点获取电能。该方式不便于集中管理和实施综合控制技术(如行车调度、电力调度、环境控制等一体化管理)。其优点是可以降低城轨交通系统建设的一次性投资，充分利用国家的电力资源。随着国家电网运行水平的提高，分散供电方式也逐步得到广泛应用。

不论何种供电模式，城市轨道交通系统的变电所主要有：主变电所，即高压变电所、牵引压价混合变电所、配电所，即降压变电所。

设置主变电所时，每一座主变电所由110kV电网的两条独立线路供电，每路电源各带一台三相三绕组110kV／35kV主变压器。

不设置主变电所时，一般是牵引降压混合变电所由沿线城市电力网引进一路10kV电源。

目前，北京城市轨道交通采用的是分散供电模式，上海和广东采用的是集中供电模式。2城市轨道交通供电方式

在《地铁设计规范》(GB50157-20031和《城市轨道交通直流牵引供电系统)(GBt0411～005)中规定，牵引供电标准电压为直流750V(DC500～900V)供电制和直流1500V(DCl000～1800V)供电制两种，这也符合国际电工委员会(IEC)和国际铁路联盟(UIC)的规定。受流方式为架空接触网方式和第三轨方式。一般来说，直流750V多用于接触轨方式，北京地铁系统多用该种方式，随着钢铝复合导电轨技术在接触轨上的应用，接触轨也开始采用直流1500V电压等级，如深圳三号线；直流1500V常应用于架空接触网，如广州轨道交通一、二号线，南京轨道交通一号线等。

2.1直流750V供电制的优点

(1)直流750架空接触网受风速影响小，而直流1500V架空接触网在8级风速影响下即应限速，在9级风时车辆应停止运行，受风速影响较大；

(2)对车辆的变频变压控制(VVVF)逆变器功率元件的电压等级而言，选用直流750V相较直流1500V而言较低，使得元件成本低，采购和维护费用低；

(3)因为采用钢作为接触轨材料，可以节省部分导体材料的费用。

2.2直流1500V供电制的优点

(1)牵引变电所的供电距离较直流750V制式增加一倍，可达3.5km，则变电所总数可以减少一半；

(2)所需供电的电流减少一半，则供电线电量损失大幅减小；

(3)所有的电气设备电流容量减小，车辆的轻量化设计符合现代轨道交通系统设计理念；

(4)安装在车体内的高电压电气设备的体积较小，有利于设各布置，在采用大牵引功率时，尤为显著’

(5)采用架空接触网受流方式的列车车速相较直流750V接触轨高，如东京地铁这两项相比最高速度提高15.4％～27.4％，运行速度提高13.7％～22.2％，技术速度提高11％～32％；

(6)增大系统的电压可以有效减少走行轨与道床间的杂散电流，减轻对地下金属构筑物的危害；

(71易于组成地下、地面和高架等不同形式的轨道交通工具的运行形式，因此直流1500V供电制式应成为现代城市轨道交通系统的主流发展方向。

3　结束语

在现代城市轨道交通系统供电制式的比较和选择上，要分别从安全性、可靠性、经济型、发展性等方面综合考虑。供电系统必须保证轨道交通的安全运营和供电质量，这其中包含了人身安全、电气设备的安全和供电系统抗外界影响的能力。另外，在安全运行的基础上减少电力损失，增强环保效率，提高经济效益是建设城市轨道交通供电系统的目的和意义所在。最后，比较各种供电制式，全面协调所需建设运行要求，找到可持续推广的途径。

参考文献：

[1]王小峰.城市轨道交通供电系统的设计方法[J].电气化轨道，2010(4).

[2]GB／T10411-2005城市轨道交通直流牵引供电系统[M].中国标准出版社。2005.

[3]GB50157-2003地铁设计规范[M].中国计划出版社，2003.

[4]李建民.城市轨道交通供电系统模式的分析与研究[J].都市快轨交通，2004(6).

[5]朱俐琴.城市轨道交通系统供电制式与受流方式分析[J].电力机车与城轨车辆。2003(3).

作者：吴子睿 王俊淼 江可

城市轨道交通供电分析论文 篇2：

关于城市轨道交通供电节能方式分析

【摘要】随着经济的迅猛发展和人口的急剧增加，许多大城市为了缓解城市交通压力，大力建设轨道交通，然而轨道交通需要耗费巨大的用电量，因此，采用何种供电方式才能最大限度地节约用电量，是许多专家开始深思熟虑的问题，笔者也就此谈谈自己的看法。

【关键词】轨道交通；用电量；节约

一、引言

现在全国各大主流城市都在快速发展轨道交通，并逐渐形成网络。相对于其他的交通方式来说，轨道交通具有安全舒适，快速便捷，节能环保等特点。经数据调查显示，在同等运能的条件下，轨道交通消耗的能量只相当于公交车的1/2，汽车的1/9。并且轨道交通的一个最显著的特点就是它消耗电能而不是燃油。这符合科学发展观，走建设资源节约型，环境友好型社会的道路。

尽管城市轨道交通是一种节能的交通，但由于它体系庞杂，设备较多，工作量大等特点，使得轨道交通的总耗电量还是相当惊人的。因此，作为城市的一耗能大户，应该积极探索节能措施，加强节能管理，提高能源利用率，同时还不能耽误乘客的出行，造成不便，做到能源节约与服务大众两不误。

二、 城市轨道交通耗能现状

城市轨道交通系统90%以上是靠电能来运行，其耗能方式主要可以分为两大类：车辆运行的牵引耗电和其它设备耗电。就拿北京来说，1992年北京地铁的一号线正式投入使用，其全年牵引耗电量为80196300kw·h，在轨道交通系统总耗电量的比重超过50%，而诸如动力照明等电力消耗不到总量的一般。另外空调设备是轨道交通系统的又一大耗能方面。尤其是到了夏季，部分地区高温时间持续长久，轨道交通的空调系统一般都得工作5～6个月左右，这期间的用电量也是相当巨大的的，约占总用电量的1/3。在轨道交通系统运营结束之后，由于一些设备需要维修或调试，以及部分设备的静态运行，也都有电能的消耗。

三、 城市轨道交通节能的方式

根据城市轨道交通的耗能特点，主要可以从以下三个方面考虑：（1）在不必要的时候可以减少机电设备数量和设备运行时间；（2）研发新技术提高设备工作效率以减低电力消耗；（3）开发新能源，替代部分电能。

目前，国内已采取的节能措施主要有以下几条：

1. 设计合理交通线路

设计合理的交通线路主要是指在设计交通线路时，尽可能考虑到轨道的曲线半径不能过大，否则列车在行驶过程中的曲线阻力就会增大，从而导致列车的电能消耗增加；优化线路节能坡也是一项非常关键的环节，在列车进站时设置上坡路线，可以将列车的动能转化成势能，列车出站时设置下坡路线，再将势能转化成势能。设置合理的进出站坡度，可以有效地实现能量转化，从而降低列车的牵引能量消耗。此外，在设计线路纵坡的时候也要对泵站等设备的位置布局做好充分考虑和合理安排，以达到优化、经济、节能的目的。

2. 采取车辆節能

目前国内轨道交通系统采用的基本上都是调频调压控制的交流牵引系统。以往列车在调速时由于附加电阻会消耗掉大量电能，并且附加电阻发热会提高隧道内的温度从而导致通风量和制冷所需电能大幅度增加。而调频调压控制的交流牵引系统利用再生制动，有效地避免了上述问题。该系统结合列车制动工况的概率较高、不同车辆同时处于不同牵引、行车密度大等特点，可回收的车辆制动能量在理论上达25%左右。

建造轻体车辆。在造车的材料上选择不锈钢，造出来的列车自重要比一辆普通铸钢造出来的列车轻3t有余，这种轻体车辆自然而然可以相对减少轮轨磨耗和维修量以达到节能的目的。

3. 供电系统节能

在安装牵引供电系统的过程中，可以根据具体的情况和需要适量地减少系统电缆的长度和开关设备的数量，因为这样可以降低线路和设备的损耗，从而达到节能的效果。在应对变电所的空载能耗以及牵引网的电能损失问题时，对各类型变电所进行了合理地设置，并且采用导电率较高的钢铝复合接触轨。在动力照明方面，将供电系统简化，节约配电设备，并选用高效节能的照明产品。

4.通风空调系统节能

通过对比当地的气候条件和通风空调的系统方案，若果条件允许，尽量利用列车活塞效应，自然通风，这样可以减少风机的运行时间从而降低能耗。由于通风空调系统的负荷是随着列车的对数以及客流的变化而变化的，而通风空调系统的设备一般是按远期高峰小时运行情况进行配置，这样就很容易导致设备容量有较大的富裕量，采用风机变频控制系统有效地解决了这一问题。另外，采用节能运行模式，利用非空调季节室外天然的冷源来给轨道系统进行内部驱热，由于轨道交通内部的发热量大，具有全年热负荷的特性，仅这一项在一个季度就能节约不少的电能。

5. 其他系统节能

目前，国内正从轨道交通系统的各个方面考虑节能措施，比如设备监控系统节能、给排水系统、自动扶梯和车站综合UPS电源系统节能等。值得一提的是，其中采用的自动扶梯是公共交通重载荷型自动扶梯，具有变频调速功能，当扶梯无人乘坐时，其速度由0.65m/s降至0.13m/s，当有人乘坐时，扶梯通过传感器自动感知，内部变频器又将速度由0.13m/s升至0.65m/s，这样就保证了在无人时起到节能的效果，有认时也不耽误电梯的正常工作。

四、 未来节能方式的发展方向

根据我国目前城市轨道交通的现状以及能源利用情况和技术水平来看，节能仍然是一项长远而艰巨的任务，因为还有许多细微的环节还未被关注，但是由于长年久月量的积累，这些细小环节可能也会攒出一个大数字。因此笔者认为，基于上面已有的技术外，还应该从以下几个方面考虑：

1.加快开发高效、低耗的新型设备与设备系统

面对耗能如此巨大的城市轨道交通系统，加速研究开发高效、低耗的新型设备及系统显得尤为重要。这主要得靠设备供货商的研发团队积极创新，突破传统技术，研发出能够降低能耗的新型设备。目前我国的供电系统的能量回收装置大都是从国外进口，仅引进这一项技术就需要大量资金，因此，必须加速这方面核心技术的研究，将这门技术掌握在自己的手中。

设备系统的节能主要是指在设备系统的设计开发阶段，勇于创新，大胆尝试各种节能方案，例如在控制系统的设计中采用智能环境控制系统，实时调控车站与隧道内部的温度、湿度、照明；在通风空调系统中采用集成通风空调系统等。

2.鼓励城市轨道交通采用新型能源

目前，诸如太阳能，风能，地热能等多种新型能源已经被广泛地应用于各行各业，并获得很高的经济效益。若果能将这些新型能源应用到城市轨道交通的供电当中，那将会是一场技术革新，所产生的经济效益和社会效益是无法估量的。

3. 建设节能评价体系

由于在轨道交通线路设计的时候必须综合考虑实地的地理条件，气候状况，人口密集度等诸多要素，这就为能耗水平评价带来一定的困难。可以把与能耗相关的所有因素进行分类，根据因素影响的大小建立相关的数学模型，再通过详细计算后形成量化的线路能耗评价体系。

五、结语

随着全球的能源越来越少，节能成为当今世界一个共同的课题。在城市轨道交通系统中，仍有许多空间存在节能的潜力。然而节能涉及到各方各面的专业技术，必须全面审视，从细微环节入手，不放过每一个可以节能的环节，将系统节能与运营管理有机结合起来，为中国的快速发展再辟一条健康的绿色通道。

参考文献：

[1]刘开国.城市轨道交通供电系统的节能[J]. 大众用电，2009（05）：14-15.

[2]刘开国.城市轨道交通供电系统的节能措施与经济运行[J]. 电气时代，2009（12）：82-84.

作者：赵磊

城市轨道交通供电分析论文 篇3：

城市轨道交通供电系统电力谐波的分析与治理

摘要：城市轨道交通电力监控系统的最终目的，是为了确保电力设备运行的可靠性、安全性，实现供电安全。做好城市城市轨道交通电力监控工作，设计高效的电力监控系统，具有十分重要的现实意义。本章分析了城市轨道交通供电系统中的电力谐波，通过分析电力谐波产生的原因和危害，提出抑制城市轨道交通供电系统中的电力谐波的措施。

关键词：轨道交通;供电系统;电力谐波;分析与治理

城市轨道交通具有运输量大、快速高效、舒适安全的特点，这使得城市轨道交通成为越来越多人的出行选择，城市轨道交通不仅改善了城市的交通状况，更为人们的出行提供了很大的便利。我国城市轨道交通发展起步较晚，在应用中还存在很多的问题，城市轨道交通供电系统中过多的电力谐波不仅会影响电网的供电质量，还会对整个城市轨道交通造成严重影响，因此城市轨道交通供电系统的电力谐波也成为人们主要关注的问题。

一、城市轨道交通供电系统电力谐波的分析

城市轨道交通供电系统主要包括三个组成部分：中压环网系统、牵引供电系统和动力照明系统。其中，牵引供电系统是城市轨道交通供电系统的核心，主要负责通过国家电力网向城市轨道交通车辆输送电能。城市轨道交通牵引供电系统通过整流设备向电动车组输送直流电源，这是主要的潜波源，当电网中的谐波超过一定的范围就会对城市轨道交通供电系统产生严重的损害。

二、城市轨道交通供电系统电力谐波产生的原因

在城市轨道交通供电系统中，使用了大量的牵引整流器、整流逆变器和照明装置，这些装置都导致城市轨道交通供电系统中产生大量的电力谐波，另外，在城市轨道交通供电系统中还有大量的非线性负荷，这些非线性负荷不仅吸收了大量的基波，还在供电系统中产生大量的谐波功率，这些非线性负荷是供电系统中主要的谐波源，是导致城市轨道交通供电系统产生电力谐波的主要原因。

在城市轨道交通供电系统中，牵引变电站中的整流装置由于不能瞬间完成换相，脉动数不足等原因，导致供电系统中出现大量幅值不连续的谐波，供电系统中的抑制谐波装置不能很好地发挥作用，这是城市轨道交通供电系统中存在大量谐波的主要原因。

三、城市轨道交通供电系统电力谐波的危害

1.干扰供电系统中的很多设备

城市轨道交通供电系统的电力谐波对供电系统中的很多装置都造成强烈的干扰。电力谐波严重干扰通信系统，影响通信效果和质量，导致整个通信系统紊乱，给城市轨道交通造成重大的损失。另外，电力谐波严重干扰着供电系统中的断路器、熔断器、灭弧装置等设备，降低断路器的断路能力，降低熔断器的电流保护作用，阻碍灭弧装置的灭弧功能，这些都使得城市轨道交通供电系统存在着大量的安全隐患。

2.造成电力计量值不准

当用户端是线性用户时，电力谐波通过供电系统注人用户端，用户端在吸收基波电能的基础上，注人用户端的电力谐波也可以被电表计量出来，计量值通常要高于用户端所用的基波电能，这时用户就要多交电费，而且大量的电力谐波对用户端的设备都有一定的冲击和损坏。当用户端是非线性用户时，用户端设备自身会消耗一部分电力谐波，并且向电网中也输送一部分的电力谐波，这时电表在计量时，需要在基波电能的基础上扣除部分电力谐波，导致电表的计量值小于本身损耗的基波电能，虽然用户所交的电费可能少了，但是这给电力系统带来了很大的损失。

3.增加供电系统的损耗

供电系统中大量的电力谐波，使得电力系统中的很多设备产生附加功率损耗，给一些设备造成冲击，损坏或者干扰这些设备的正常工作。供电系统中的谐波电流在线路上会产生谐波电压压降，容易造成熔断器、断路器等电力设备欠压运行，大大降低了这些设备的运行效率和功能。并且在城市轨道交通供电系统中大量的电力谐波形成一股强烈的谐波电流，会产生大量的热量，使一些绝缘设备受损，加速老化，对一些不能抗高温的设备造成严重损害，这种情况很容易造成供电系统短路，给整个城市轨道交通系统带来无法挽回的损失，严重影响供电质量和安全性。

四、抑制城市轨道交通供电系统电力谐波的措施

1.增加整流装置的脉动数，抑制谐波源

在城市轨道交通供电系统中，整流装置是主要的谐波源，整流装置的脉动数不足是产生电力谐波的主要原因，因此增加整流装置的脉动数是抑制谐波源的有效手段。电力谐波电流与电力谐波次数是成反比的，整流装置的脉动数与电力谐波次数成正比，因此增加整流装置的脉动数可以增大电力谐波次数，这时又由于电力谐波电流减少，使得电力谐波次数变得相对较低，幅值较大的电力谐波次数得到消除，从而很好地抑制了谐波源。对于城市轨道交通供电系统中的一些带有整流装置的设备，要尽量增加一些整流装置的脉动数，这样可以有效地抑制谐波源，消除幅值较大的电力谐波，从而达到降低电力谐波的目的。

2.在整流装置附近安装滤波器

城市轨道交通供电系统中的整流器在工作时，会产生正向电流和反向电流，正向电流是由交流电变换为直流电，反向电流是由直流电变换为交流电，整流装置在产生反向电流时，供电系统中的电力谐波会大量增加，所以在一些整流装置的附近安装滤波器，减少电力谐波，是目前电力系统中抑制谐波源的主要措施。滤波器由电阻、电容和电感等原件组成，在电网中一般采用三相星型方式连接，通常安装在整流装置和电网连接的附近，在供电系统中，使用最为广泛的是有源电力滤波器，这种滤波器不但可以很好地抑制谐波，还可以对不同频率和次数的电力谐波进行无功补偿，这种动态抑制电力谐波的装置发挥着重大的作用。虽然安装滤波器是抑制谐波最有效的方式，但是大量的滤波器给供电系统也带来了巨大的负担，不但经济投入较大，也极大地增加了供电系统的电能损耗。为了更好地治理供电系统中的电力谐波，系统在安装整流装置时要结合整流装置的电流相位方向，调整它们的位置，可以使整流装置产生的电力谐波之间相互抵消，这样相互抑制，在供电系统的作用较为明显。

3.提高电表计量的精确度

在选择电能计量装置时要综合考虑它的精确度、量程、稳定性和抗干扰能力。引进先进的技术，改善电能计量装置的计量检测，提高点表计量的精确度和稳定性，科学合理地设计电表计量结构，降低误差，保证电表计量的良好运行。

4.在电网中增加谐波回路

在電网中增加谐波回路可以很好地抑制高次谐波。供电系统中很多非线性元件和负载都会产生大量的高次谐波，在电网中增加谐波回路，可以在回路中消除高次谐波，减少电网中的电力谐波。在电网中进行无功补偿时，可以在电容器组上连接扼流装置，形成谐振回路，通过调节谐振频率，降低电力谐波。

结语：城市轨道交通极大地改善了人们的出行条件，因此也受到了越来越广泛的关注，而城市轨道交通中的电力谐波严重影响了整个城市轨道交通的良好运行。电力谐波对供电系统中的很多设备都造成干扰，使得电力计量值不准，增加供电系统的损耗，通过增加整流装置的脉动数、在整流装置附近安装滤波器、提高电表计量的精确度、在电网中增加谐波回路等方式可以有效地抑制电力谐波。电力谐波的治理对城市轨道交通供电系统有着重要的意义，我们要进一步发展电流谐波抑制技术，保障城市轨道交通供电系统的供电质量和正常运行。

作者：杨瑞春