劉二江

摘? 要：由于剛性的接觸網(wǎng)，直接影響著地鐵實(shí)際運(yùn)營(yíng)期間的穩(wěn)定及安全，故必須確保地鐵維持穩(wěn)定、安全的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)。文章主要圍繞著地鐵供電系統(tǒng)中環(huán)網(wǎng)供電技術(shù)的有效應(yīng)用開展深入研究與探討，通過西安市地鐵五號(hào)線一期工程環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)布置實(shí)例說明環(huán)網(wǎng)供電應(yīng)用情況，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)從業(yè)人員對(duì)這一課題的深入研究提供有價(jià)值的參考。

關(guān)鍵詞：地鐵;供電系統(tǒng);環(huán)網(wǎng);供電技術(shù)

中圖分類號(hào)：U231.8 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2019）29-0165-02

Abstract： Because the rigid catenary directly affects the stability and safety of the subway during the actual operation， it can ensure the stable and safe operation of the subway. This paper mainly focuses on the effective application of Ring Network power supply technology in subway power supply system， and illustrates the application of ring power supply through the layout of ring power supply system in the first phase of Xi'an Metro Line 5 project. It is hoped that it can provide a valuable reference for the relevant practitioners to conduct in-depth research on this subject.

Keywords： subway; power supply system; Ring Network; power supply technology

現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)各項(xiàng)科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步發(fā)展，城市總體建造水平得以顯著提升，地鐵逐漸成為了人們常見的出行工具，據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止2019年6月，全國(guó)內(nèi)地已開通地鐵城市達(dá)33個(gè)，開通運(yùn)營(yíng)里程約4600公里，且多個(gè)城市已獲得規(guī)劃審批、建造里程持續(xù)增加。那么，在滿足于國(guó)內(nèi)城市規(guī)劃建設(shè)及人們便捷化出行等各項(xiàng)需求的同時(shí)，地鐵整體運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)可靠性、安全性及穩(wěn)定性，逐漸成為了社會(huì)各界所普遍關(guān)注的內(nèi)容。在地鐵實(shí)際營(yíng)運(yùn)期間，供電系統(tǒng)往往占據(jù)重要位置，為地鐵正常營(yíng)運(yùn)提供供配電的電力系統(tǒng)服務(wù)。環(huán)網(wǎng)供電將線路供電系統(tǒng)分為若干供電分區(qū)，兩個(gè)主所之間設(shè)置應(yīng)急聯(lián)絡(luò)斷路器進(jìn)行相互支援的應(yīng)急聯(lián)絡(luò)，各所之間通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)進(jìn)行應(yīng)急聯(lián)絡(luò)，構(gòu)建完整環(huán)形供電網(wǎng)絡(luò)，保證地鐵可靠及穩(wěn)定性的營(yíng)運(yùn)狀態(tài)。通過環(huán)網(wǎng)的供電技術(shù)有效運(yùn)用，可維持地鐵可靠及穩(wěn)定性的營(yíng)運(yùn)狀態(tài)。

1 概述環(huán)網(wǎng)供電

1.1 概念界定

環(huán)網(wǎng)供電網(wǎng)絡(luò)通過高壓電纜將主變電所與變電所進(jìn)行縱向連接，各變電所之間通過高壓電纜進(jìn)行橫向連接，為實(shí)現(xiàn)靈活供電及確保供電可靠性，連接點(diǎn)通過可正常閉合分段的斷路器實(shí)現(xiàn)應(yīng)急情況下的聯(lián)絡(luò)。環(huán)網(wǎng)供電的系統(tǒng)通常會(huì)設(shè)電流保護(hù)與縱差保護(hù)。若某段環(huán)網(wǎng)的電纜有短路故障問題出現(xiàn)，主要保護(hù)功能的縱差保護(hù)便會(huì)快速地將故障段區(qū)分開來，確保非故障段維持正常的電力供電狀態(tài)，從而確保供電可靠性及可持續(xù)性。

1.2 供電方式

環(huán)網(wǎng)運(yùn)行方式分開環(huán)運(yùn)行和閉環(huán)運(yùn)行，配電系統(tǒng)內(nèi)部，因繼電保護(hù)設(shè)備在整定方面有著一定難度，故多數(shù)為開環(huán)運(yùn)行，具體開環(huán)點(diǎn)經(jīng)計(jì)算分析確定，實(shí)際應(yīng)用期間一般會(huì)選定接近于環(huán)網(wǎng)干線中間的位置，用于故障點(diǎn)有效隔離?，F(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)已投運(yùn)10kV-35kV中壓配電環(huán)網(wǎng)均選為開環(huán)運(yùn)行方式。

1.3 技術(shù)應(yīng)用準(zhǔn)則

（1）隔離準(zhǔn)則。供電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)可靠性直接關(guān)系電客車能否安全、平穩(wěn)運(yùn)行，故供電系統(tǒng)必須遵循安全隔離準(zhǔn)則，以確保故障問題自動(dòng)隔離，利用設(shè)置的保護(hù)開關(guān)，對(duì)配電線路的故障可起到一定隔離作用，保證系統(tǒng)的故障問題不會(huì)對(duì)主干線產(chǎn)生影響。

（2）均衡性準(zhǔn)則。通過供電分區(qū)劃分，環(huán)網(wǎng)又可分為多個(gè)子單元，供電子單元的設(shè)置保證所有線路處于互不干擾及相互支撐狀態(tài)，保證用電負(fù)荷均衡的分配，便于維持電力系統(tǒng)最為穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài);此外，供電范圍的劃分便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)線路故障的數(shù)據(jù)信息，有效排除及處理故障問題，保證不會(huì)對(duì)地鐵正常的營(yíng)運(yùn)產(chǎn)生影響。

（3）互補(bǔ)性準(zhǔn)則。從環(huán)網(wǎng)供電概念界定中即可了解到，它是以地鐵營(yíng)運(yùn)整個(gè)體系為基本點(diǎn)，以變壓器作為核心，載體為環(huán)形的供電網(wǎng)絡(luò)，用以構(gòu)建起環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)，防止因某一線路故障影響運(yùn)營(yíng)，環(huán)網(wǎng)供電方案的應(yīng)用有效彌補(bǔ)單一供電方案的不足，以相互連接的方式實(shí)現(xiàn)不同線路之間有效互補(bǔ)。

2 具體應(yīng)用

2.1 應(yīng)用要點(diǎn)

地鐵屬于人們常用交通工具之一，為人們?nèi)粘３鲂刑峁┍憷麠l件，地鐵發(fā)展符合城市總體發(fā)展戰(zhàn)略，構(gòu)成地鐵的各系統(tǒng)需以滿足正常平穩(wěn)運(yùn)營(yíng)為宗旨，作為直接給電客車運(yùn)行提供動(dòng)力源的供電系統(tǒng)尤是如此，這就需要供電系統(tǒng)能夠獨(dú)立穩(wěn)定運(yùn)行，環(huán)網(wǎng)供電恰是解決這一問題的優(yōu)秀方案。

（1）在主變電所方面。主變電所的設(shè)置要同時(shí)結(jié)合地方主變電站位置及地鐵線路負(fù)荷中心，結(jié)合營(yíng)運(yùn)需求科學(xué)合理進(jìn)行設(shè)置，根據(jù)選擇位置進(jìn)行合理供電分區(qū)設(shè)置，為環(huán)網(wǎng)供電網(wǎng)絡(luò)的引入及環(huán)網(wǎng)電纜敷設(shè)奠定基礎(chǔ)。

（2）在中壓網(wǎng)絡(luò)方面。中壓網(wǎng)絡(luò)是聯(lián)系主變電所及各級(jí)牽引、混合所的供電網(wǎng)，是供電網(wǎng)絡(luò)的主脈絡(luò)，整個(gè)供電系統(tǒng)能否安全穩(wěn)定運(yùn)行，中壓網(wǎng)絡(luò)起著非常重要的作用。

（3）在供配電系統(tǒng)方面。供配電系統(tǒng)，屬于環(huán)網(wǎng)供電應(yīng)用重點(diǎn)部分，可維持地鐵內(nèi)部電力系統(tǒng)有效、安全、穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，維持地鐵內(nèi)部正常的電力供應(yīng)，保證所有配電系統(tǒng)均可有效運(yùn)轉(zhuǎn)，為地鐵正常運(yùn)營(yíng)提供保障。

（4）在牽引供電系統(tǒng)方面。牽引供電系統(tǒng)是直接參與電客車正常運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵部分，其能源供給通過環(huán)網(wǎng)供電將主變電所及牽引變電所以及牽引混合變電所進(jìn)行有效連接，從而確保地鐵運(yùn)營(yíng)的可靠性。

2.2 應(yīng)用對(duì)策

地鐵通常通過電力系統(tǒng)來維持其正常運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，供電一旦出現(xiàn)故障，便會(huì)對(duì)地鐵正常營(yíng)運(yùn)產(chǎn)生直接影響，甚至?xí)T發(fā)嚴(yán)重的地鐵事故問題，這就需要無論是建設(shè)階段還是運(yùn)營(yíng)階段，都必須重視環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)的可靠性，保證環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)的有效運(yùn)行，以確保地鐵正常、安全及穩(wěn)定的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)。

（1）在環(huán)網(wǎng)接線方面。按照“N-1”供電安全準(zhǔn)則，落實(shí)好電網(wǎng)供電目標(biāo)，保證供電系統(tǒng)整體穩(wěn)定性及供電可靠性的能力和程度。與單環(huán)網(wǎng)的接線方式相比，雙環(huán)網(wǎng)的接線方式能夠?yàn)榈罔F內(nèi)部電力系統(tǒng)提供兩個(gè)獨(dú)立電源，一個(gè)電源維持正常運(yùn)行狀態(tài)，而另一個(gè)作為備用電源。當(dāng)供電系統(tǒng)有運(yùn)行故障問題出現(xiàn)后，備用電源會(huì)被及時(shí)啟用，防止對(duì)地鐵正常營(yíng)運(yùn)產(chǎn)生影響。該環(huán)網(wǎng)接線的方式，屬于手拉手式聯(lián)絡(luò)的一種接線方式，借助雙行雙環(huán)的網(wǎng)絡(luò)來替代平行樹干的模式，供電系統(tǒng)的內(nèi)部關(guān)聯(lián)能夠得到增強(qiáng)，能夠降低電力故障問題對(duì)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的不利影響。雙環(huán)網(wǎng)的接線方式，把相同變電站及不同變電站內(nèi)部不同母線有效關(guān)聯(lián)。在供電系統(tǒng)處于正常安全運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，所有聯(lián)絡(luò)開關(guān)處于打開的狀態(tài)，供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，聯(lián)絡(luò)開關(guān)進(jìn)行閉合操作，由變電站與相應(yīng)線路來實(shí)現(xiàn)電力供應(yīng)，滿足正常供電，確保正常營(yíng)運(yùn)狀態(tài)。

（2）在中壓交流的環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)方面。中壓交流的環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)，主要以牽引系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、照明系統(tǒng)為獨(dú)立的出發(fā)點(diǎn)，通過環(huán)網(wǎng)供電技術(shù)應(yīng)用，可完成電力供電系統(tǒng)總體運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)組建，也就是實(shí)現(xiàn)牽引、照明、動(dòng)力相互混合的一種方式完成電力供電網(wǎng)絡(luò)的組建。電力系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行時(shí)，所有位置電壓均處于同等級(jí)狀態(tài)，依據(jù)地鐵實(shí)際運(yùn)營(yíng)狀況變化，如結(jié)合地鐵遠(yuǎn)期的營(yíng)運(yùn)計(jì)劃，在一路電力系統(tǒng)未正常運(yùn)行時(shí)，相應(yīng)的電路會(huì)承載該負(fù)荷，為其相應(yīng)的電力設(shè)備提供維持正常運(yùn)行的電力供應(yīng)，兩路電力的系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)合并，為地鐵正常營(yíng)運(yùn)提供保障。此外，環(huán)網(wǎng)設(shè)備的容量應(yīng)當(dāng)與地鐵高峰最大的供電負(fù)荷相契合，所有設(shè)備相互間應(yīng)有一定關(guān)聯(lián)，可自動(dòng)規(guī)避掉電力故障問題，以充分發(fā)揮環(huán)網(wǎng)供電的保障作用。

2.3 應(yīng)用實(shí)例

以西安地鐵五號(hào)線一期工程為例，中壓供電網(wǎng)絡(luò)采用牽引動(dòng)力照明混合供電網(wǎng)絡(luò)。全線中壓供電網(wǎng)絡(luò)采用分區(qū)雙環(huán)網(wǎng)接線形式。全線中壓供電網(wǎng)絡(luò)分成4個(gè)供電分區(qū)，每個(gè)供電分區(qū)中最靠近主變電所的車站變電所直接從主變電所引入電源，同一供電分區(qū)內(nèi)的車站變電所之間采用雙路接線。同一主變電所的各供電分區(qū)之間不進(jìn)行連接。為了保證主變電所解列的故障情況下，相鄰主變電所能通過中壓環(huán)網(wǎng)越區(qū)為解列主變電所供電范圍內(nèi)的負(fù)荷救援供電。需要在主變電所間的供電分區(qū)交界的車站變電所設(shè)置應(yīng)急聯(lián)絡(luò)開關(guān)，在故障情況下通過應(yīng)急聯(lián)絡(luò)開關(guān)來重新分配供電分區(qū)。

西安地鐵五號(hào)線一期工程分別設(shè)置和平村主變電所、榮家寨主變電所兩個(gè)主變電所，在正常運(yùn)行方式下，兩個(gè)主變電所各承擔(dān)2個(gè)供電分區(qū)的供電。每個(gè)供電分區(qū)中最靠近主變電所的車站變電所直接從主變電所的兩段35kV母線引入兩個(gè)獨(dú)立的35kV電源，該分區(qū)內(nèi)其他車站變電所通過環(huán)網(wǎng)接線從相鄰變電所引入兩個(gè)電源。

為確保供電可靠性，避免因主變電所檢修或故障情況下引起的供電中斷，在和平村主變電所和榮家寨主變電所之間的供電分區(qū)交界的車站變電所設(shè)置應(yīng)急聯(lián)絡(luò)開關(guān)，保障供電連續(xù)、可靠、安全。主變電所內(nèi)的兩臺(tái)主變壓器，正常情況下同時(shí)運(yùn)行，共同承擔(dān)本站供電區(qū)域的負(fù)荷，當(dāng)一臺(tái)主變壓器退出運(yùn)行時(shí)，由另一臺(tái)主變壓器承擔(dān)本供電區(qū)域的關(guān)鍵負(fù)荷，滿足整體供電的可靠性及運(yùn)行方式的靈活性。

3 結(jié)束語

綜上所述，通過以上分析論述我們對(duì)于地鐵供電系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)供電技術(shù)的應(yīng)用情況，有了比較清晰地認(rèn)識(shí)及了解。從總體上來說環(huán)網(wǎng)供電對(duì)于地鐵供電系統(tǒng)有著重要的作用，能夠維持地鐵穩(wěn)定可靠地電力供應(yīng)，確保地鐵穩(wěn)定營(yíng)運(yùn)狀態(tài)。為了在后續(xù)地鐵供電系統(tǒng)中更好地應(yīng)用環(huán)網(wǎng)供電技術(shù)，還需廣大技術(shù)人員積極投身于實(shí)踐探索當(dāng)中，繼續(xù)積累相關(guān)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，不斷發(fā)揮環(huán)網(wǎng)供電技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，為地鐵供電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高效化運(yùn)行提供技術(shù)保障。

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