重庆跨座式单轨交通工程供电系统

摘要：跨座式单轨交通工程以其线路、车辆的结构特征，决定了其供电系统的安装形式独具一格，其独特的结构特点和各种优点，使得这种制式的轨道交通不断得以推广和应用，这同时带动了相关配套企业的蓬勃发展。

关键词：跨座式单轨交通、供电系统、接触网

中图分类号：TU984文献标识码： A

一、重庆跨座式单轨交通线路简介

重庆市主城区现投入运营的轨道交通线路有一、二、三、六号线路，其中一、六号线路是地铁制式，二、三号线路是跨座单轨制式。跨座式单轨交通工程以其工程建设造价低、建设周期短、乘坐舒适、维护方便等优点，被社会各界广为关注，不仅如此，其独特的景观效果也为这座美丽的山城添色不少。

重庆二号线是全国最早的跨座式单轨交通工程，线路全长约29.85 km，设车站25座（地下站3座），是重庆市主城区东西交通干线；三号线现已运营55.5公里，已成为世界上最长的跨座式单轨交通线路，待全线完工后，线路将长达66.3km，设车站46座（地下站12座），是重庆市主城区南北交通大动脉。

轨道三号线

轨道二号线

二、供电系统的组成

重庆跨座式单轨交通工程的供电系统在施工过程中，分为5大子系统进行施工，即: 电源系统（变电主所110kV

系统）、牵引供电系统、低压配电系统、电力监控系统、综合接地系统。系统框图如下：

三、供电系统的技术特点

（一）供电方式

重庆跨座式单轨交通工程采用集中供电方式。由于跨座式单轨线路结构的独特性，其供电线路、接触网安装与一般的地铁工程有所区别，以刚性接触悬挂方式安装。列车采用DC1500V独轨模式供电，系统额定电压DC1500V，最高工作电压DC1800V。

整个供电系统主接线图如下：

（二）技术特点：

１、电源系统（变电主所）

重庆跨座式单轨交通工程每一期工程建设至少设置1座110/35kV主变电所，主变电所引入2个独立的110kV电源点、2条110KV输电线路，形成双电源供电。主变电所2台110/35kV变压器一次侧采用线路变压器组接线方式，二次侧采用单母线分段主接线；110kV系统采用大电流接地，35kV系统采用小电阻接地的方式。主变压器将110kV电源降压为35kV后，经过35kV环网电缆向牵引降压混合变电所、降压变电所供电。

２、牵引供电系统

重庆跨座式单轨供电系统工程的独特之处在于其接牵引供电系统，这是由于其单轨线路和高架车站的结构决定的。牵引供电系统由牵引降压混合变电所、降压所、供电线路系统组成。供电线路又包括接触网系统、环网系统，接触网系统采用DC1500V独轨模式供电。

（１）牵引降压混合变电所

每一期工程建设至少设置2座35kV/DC 1500/AC 400V牵引降压混合变电所，为降低线损，牵引降压混合变电所设置在车站建筑内，牵引降压混合变电所将来自110/35kV主变电所馈出的35kV电源降压整流为DC1500V向接触网供电，为跨座式单轨车辆提供牵引电能，同时将35kV降压为AC400V向车站其他系统设备供电。

为了有效利用车辆制动产生的电能，在三号线南延伸段，牵引降压混合变电所设置了逆变-电阻型再生能量吸收装置，将车辆制动时产生的电能逆变为交流电，供车站的设备使用。

（２）降压变电所

降压变电所也设置在车站内，只是比牵引降压混合变电所少了DC1500V部分的整流变压器、直流开关柜等设备和DC1500V回路，仅仅将来自110/35kV主变电所馈出的35kV电源降压为AC400V向车站其他设备系统供电。

（３）供电线路系统

1）接触网系统

跨座式单轨线路接触网系统的核心材料、配件主要有接触线、整体夹持T型汇流排、绝缘子，并由隔离开关、断路器、避雷器和直流馈线电缆、回流电缆等通用器材组成接触网系统。汇流排的正、负极汇流排安装在单轨ＰＣ轨道梁两侧。接触网将来自牵引降压混合变电所馈出的DC1500V经正极馈送给列车，经接触网负极反馈回牵引降压混合变电所。单轨跨座式轨道交通接触网与其它形式的轨道交通接触网一样，是无备用供电设施，必须保证其良好的性能和弓网关系。

由于接触网完全被车体所包络，接触网的安装空间很小，既要满足绝缘距离的要求，又要满足车辆限界的要求，对设备制造精度、安装精度要求很高，这是由于跨座式单轨线路的结构做决定的。如汇流排与绝缘子压板的间隙在竖直方向间隙不大于3、水平方向不大于2.4，绝缘子预埋管之间偏差为±1.5，垂直偏差为±3°，安装后的汇流排变形允许偏差直线段为±0.3/m，曲线段为±0.5/m。接触网安装安装工程图如下：

汇流排安装照片 接触网与其他系统整体配合

2）环网系统

环网系统即35kV线缆网络及其配套装置，将主变电所输出的35kV电源输送到各个牵引降压混合变电所、降压变电所，在区间线路，环网电缆敷设在ＰＣ梁下端的电缆托架上。

3、低压配电系统

低压配电系统（380/220V，TN-S系统）始于牵引降压混合变电所、降压变电所的400V低压开关柜馈出断路器下端，为车站各区域的照明、设备动力、控制系统提供电源，动力照明的配电方式基本上采用放射式供电，个别分散负荷采用树干式供电。该系统根据低压不同的负荷等级采用以下供电方案：

（1）一级负荷：双电源、双电缆，供电末端自动切换，来电自复；

（2）二级负荷：双电源、单电缆；

（3）三级负荷：单电源、单电缆。

4、电力监控系统（SCADA）

SCADA系统是供电系统的监视、控制和测量单元，它是为系统能安全、可靠地供电服务的。重庆单轨线路的 SCADA 系统由控制中心主站、变电所综合自动化及通道3部分构成。电力监控采用计算机监控装置，结构为1：N的点对点结构形式。

SCADA系统采用二级管理、三种控制方式，二级管理为线路运营控制中心管理和变电所级管理；三种控制方式为线路运营控制中心控制、变电所站控制、间隔设备层三级控制。车站控制室对PSCADA系统没有管理、控制权限，仅具有监视功能。

重庆三号线在“两路口”控制中心设置一套综合监控系统，集成了SCADA系统及其它系统，SCADA系统负责电源系统、牵引供电系统（110kV~400V）、低压配电系统（400V至终端设备）的电力数据采集、监控、调度、事故分析等有关的电力管理工作。

5、接地系统

接地系统分建筑接地和区间线路接地2类。车站、车场的建筑接地由设备接地和人工接地组成；区间线路和车场停车线为自然接地，所有地体的锌层厚度≥80µm。

（1）建筑接地

车站、车场建筑内设备的接地端子分别接入设备房间的接地箱，接地箱再接入预埋在建筑结构钢筋上的不锈钢板（150×150，厚度≥10），连形成保护回路，该回路接地电阻不大于4Ω。列车在车站、车场制动时车体和某些设备或将产生静电，列车停靠后，静电通过固定在PC梁侧面的车体接地板接地，接地板通过电缆与车站建筑预留、焊接在建筑结构钢筋上的不锈钢板（150×150，厚度≥10）相连形成保护回路，该回路接地电阻不大于4Ω，保证人员及车辆运营安全。

人工接地就是在车站四周再埋入预先制作好的接地装置，将建筑结构钢筋预留的50×5镀锌扁钢焊接到该装置上，使建筑的综合接地电阻得以降低，车站建筑预留的不锈钢板通过结构钢筋网接入人工接地装置，组成车站综合接地系统。人工接地装置的引上线和水平接地体装置材料为50×5镀锌扁钢，垂直接地体为DN50热镀锌钢管，整个接地装置的电阻不大于1Ω。

人工接地装置电阻检测

车站的接地系统示意图如下：

（2）区间线路接地

区间线路和车场停车线及其他结构、设施接地通过墩柱、建筑结构基础内钢筋接地，为自然接地，接地电阻不大于10Ω，高架区段墩柱还装设避雷器，避雷器通过墩柱基础预留的50×5镀锌扁钢接入大地。

（三）与其它系统接口：

1、与建筑的接口

供电系统与建筑专业的接口分界在设备安装的预埋件和线缆孔洞等处，设备基础、电缆孔等与建筑有关的开孔及封闭采取防火、防烟处理。

2、与车辆系统的接口

与车辆系统的接口的分界点即为接触线与列车的受电弓，供电系统提供相关的电力参数，配合列车保护参数设置，提供直流系统高压短路参数（单、双边供电）。列车则提供车辆的设置参数、制动装置参数等，同时提供车辆直流开关动作原理、时间及整定值。

3、与FAS系统的接口

供电系统与FAS系统的接口分界点在变电所低压开关柜接线端子处，变电所为FAS专业预留火灾告警联跳信号的接入位置，FAS系统负责火灾告警信号节点与低压开关柜的连接。

4、电网系统的接口

电力公司与轨道运营公司的接口分界点为主变电所110kV电源开关靠近线路侧刀闸，该刀闸（含线路接地刀闸）及靠线路侧设备由辖区内电力公司调度管理，其余设备由轨道运营公司自行调度。

小结：

在我国经济大发展时期，凭借城市轨道交通基础设施的建设浪潮，跨座式单轨交通以其不可比拟的优势，在重庆得以推广、与应用，为国内外的城市轨道交通开拓了一条新的思路，这其中的相关配套企业也随之创新、与时俱进，共同与城市轨道交通事业蓬勃发展。

参考文献：

[1]《城市轨道交通供电》(第三版) 宋奇吼 李学武编著 中国铁道出版社2012

[2]《城市轨道交通牵引电气化概论》 刘文正主编北京交通大学出版社2012.3

[3]《重庆市跨座式单轨交通系统设备工程施工质量验收评定办法》重庆市城乡建设委员会2010.12

[4]《跨座式单轨交通系统设备工程施工及验收规范》（GB50614-2010）住建部质检总局联合2010.8