地鐵供電系統(tǒng)中環(huán)網(wǎng)供電技術(shù)的應(yīng)用探討

李欣 徐韜

（重慶市軌道交通（集團）有限公司 重慶市渝北區(qū) 401121）

地鐵供電系統(tǒng)中環(huán)網(wǎng)供電技術(shù)的應(yīng)用探討

李欣 徐韜

（重慶市軌道交通（集團）有限公司 重慶市渝北區(qū) 401121）

城市的發(fā)展進程不斷提高，城市人口持續(xù)不斷的增加，交通問題越來越嚴(yán)重。為了解決交通堵塞的問題，各個城市都在大力建設(shè)地鐵等公共交通。本文通過對環(huán)網(wǎng)供電技術(shù)的分析，對其技術(shù)在地鐵供電系統(tǒng)中應(yīng)用進行了探討，了解了各種供電方式的優(yōu)劣，并提出了相應(yīng)的意見和建議。

地鐵；供電系統(tǒng)；環(huán)網(wǎng)；供電技術(shù)

1 引言

目前，城市化發(fā)展迅猛，城市交通堵塞現(xiàn)象嚴(yán)重，地鐵的增加成為必然。而城市軌道交通供電電源一般取自城市電網(wǎng)，通過城市電網(wǎng)一次電力系統(tǒng)和軌道交通供電系統(tǒng)實現(xiàn)電力的輸送或變換，最后以適當(dāng)?shù)碾妷旱燃壓鸵欢ǖ碾娏餍问剑ㄖ绷骰蚪涣鳎┕┙o車輛和其他的用電設(shè)備。為保障地鐵供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定的運行，采用了先進的環(huán)網(wǎng)供電技術(shù)。

2 環(huán)網(wǎng)供電技術(shù)

2.1 環(huán)網(wǎng)供電的概念

城市的地鐵主干線一般采用在同一組母線上，可以將起點與終點相互連接形成環(huán)形電路，其環(huán)形電路是可以閉合的環(huán)形線路。因為環(huán)形線路的配電線路是一個連續(xù)的閉合圈，只有在每個區(qū)段內(nèi)設(shè)置其各自的斷路器，使得母線分為不同的段來保證地鐵主干線運行過程中的靈活性。在一般情況下，我們采用分段斷路器將母線分為兩段，再將兩個端口連接在線路保護器的兩端。在線路發(fā)生故障時，線路保護器可以將故障電路與正常的主線路相互隔離，可以保障正常電路的正常工作。

2.2 環(huán)網(wǎng)供電的方式

環(huán)形電網(wǎng)可以將運行形式劃分為開環(huán)運行方式和閉環(huán)運行方式兩種。在地鐵中，其供電系統(tǒng)主要的運行方式是閉環(huán)運行。閉環(huán)運行供電，其具有不間斷供電的特性。繼電保護裝置，采用開環(huán)的運行方式來解決在整定方面存在的困難。開環(huán)點的選取，是十分復(fù)雜的，要經(jīng)過一系列的計算和設(shè)計才能確定。在實際開展的工作過程中，我們把環(huán)網(wǎng)干線的中間位置作為開環(huán)點來進行設(shè)置，保證開環(huán)點可以很好的隔離故障點?，F(xiàn)如今，我們國內(nèi)的中壓（10～35kV）環(huán)形電網(wǎng)都采用的是開環(huán)的運行模式。

2.3 三種供電方式

按照供電運行方式，整個環(huán)網(wǎng)的供電可分為運行全部正常的正常運行方式、運行中出現(xiàn)故障卻還可以運行的故障運行方式和運行中出現(xiàn)大故障而采取應(yīng)急方式的應(yīng)急運行方式。

2.3.1 正常運行方式

地鐵在正常使用時，電正常從城市的供電站送出，第二次分配電的情況正常。在這種情況下，對系統(tǒng)中的正常電源情況，正常設(shè)備條件和正常線路狀況下來供電的運行方式就是正常運行方式。

2.3.2 故障運行方式

故障運行方式是在變電站和第二次分配電其中一個出現(xiàn)故障或停電時，未出現(xiàn)故障的一方為出現(xiàn)故障的一方提供保護，使得故障的區(qū)段可以正常的負(fù)荷用電，從而保證地鐵的供電系統(tǒng)運行正常。

2.3.3 應(yīng)急運行方式

應(yīng)急運行方式是在變電站和第二次分配電的兩個主變電站都出現(xiàn)故障導(dǎo)致停電時，采用環(huán)網(wǎng)開關(guān)或者主變電站正常的一側(cè)來進行調(diào)整，使得故障區(qū)段可以負(fù)荷供電使得供電系統(tǒng)正常運行。

3 地鐵供電方式

地鐵供電系統(tǒng)中的供電方式分為：分散式供電方式；集中式供電方式；混合式供電方式。圖1為電力系統(tǒng)和地鐵供電系統(tǒng)示意圖。

圖1 電力系統(tǒng)和地鐵供電系統(tǒng)示意圖

3.1 分散式供電方式

地鐵沿線所引入的城市電網(wǎng)電源比較多，可以通過分散式供電方式在區(qū)域內(nèi)的變電所采用直接降壓的方式對地鐵車站內(nèi)實行供電。這種供電方式比較經(jīng)濟，所需資金較少，方便城市電網(wǎng)的統(tǒng)一規(guī)劃管理，但是這種供電方式在正常的供電過程中常會受到外界因素的干擾，從而導(dǎo)致供電異常。在地鐵的供電系統(tǒng)中，其與城市的電網(wǎng)連接較多，出現(xiàn)供電故障時很難獲得快速并合適的解決方法，難以實現(xiàn)城市電網(wǎng)的統(tǒng)一規(guī)劃和管理；而地鐵工作過程中的整流機在工作，會產(chǎn)生大量的可以影響城市電網(wǎng)正常運行的告辭諧波。

3.2 集中式供電方式

地鐵沿線的長度過長，其供電的電容量會受到限制，為了保證供電的可靠性，必須在地鐵站內(nèi)建立專門承擔(dān)向地鐵中的中壓環(huán)形電網(wǎng)供電的供電站，這種供電方式為集中式供電方式。采用集中式供電方式，供電的抗干擾性強，不受外界因素影響，可靠性強；可以進行自由的調(diào)度管理，可以最大效能的發(fā)揮地鐵供電站的高效性和可靠性；可以通過專用的載調(diào)壓變壓器為特定電路進行供電，供電的自由度較大，供電質(zhì)量高；這種供電方式的建設(shè)工程量較小，檢修工作比較方便，容易實現(xiàn)。但是，集中式供電方式對于資金的投入要求過大，要求地鐵站內(nèi)的整個供電系統(tǒng)具有高效的調(diào)度統(tǒng)籌能力。

3.3 混合式供電方式

將分散式和集中式的供電方式進行合理有效的結(jié)合，從而形成一種全新的混合式供電方式。這種供電方式有兩種形式：①建立完整的分散式供電站的體系：將集中供電站變成分散供電站的取電點，在地鐵站的中壓環(huán)線中供電方法主要采用集中供電的方式。②采用混合的方式，將分散式和集中式的供電方式并聯(lián)起來，在地鐵的整個環(huán)線供電網(wǎng)中，集中式供電和分散式供電各占一部分。這種混合式供電方式，可以中和前兩種供電方式的優(yōu)點，更適用于地鐵的供電系統(tǒng)。

4 地鐵供電系統(tǒng)中環(huán)網(wǎng)供電技術(shù)的應(yīng)用

4.1 地鐵中壓交流環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)

在地鐵供電系統(tǒng)中，最基本的要求就是供電系統(tǒng)運行穩(wěn)定，同時也要保證其系統(tǒng)的調(diào)度方便。在設(shè)計供電網(wǎng)絡(luò)時，為達到設(shè)計要求，要保證供電系統(tǒng)具有較高的經(jīng)濟性，線路盡可能的連接簡單；在設(shè)計地鐵供電系統(tǒng)的線路時，應(yīng)當(dāng)按照最高標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計，并且留有一定的備用線路，線路運行過程要靈活可靠；在設(shè)計線路容量時，容量空間要有所保留，以便在實際建設(shè)過程中可以根據(jù)實際狀況進行修改；當(dāng)線路上發(fā)生故障時，供電系統(tǒng)要在備用線路承載了最大負(fù)荷的情況下，也可以正常工作；所有的設(shè)備都必須保證可以在電網(wǎng)可承受的最大負(fù)荷下正常工作。在地鐵中壓交流環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)，不僅要保證一般情況下的牽引變電所和主供電所其中一個發(fā)生故障，另一個來完成整個電網(wǎng)的供電任務(wù)；還要保證在牽引變電所和主供電所同時發(fā)生故障的情況下，地鐵供電系統(tǒng)可以正常的供電。

4.2 環(huán)網(wǎng)接線

“N-1安全原則”是一個必須在電網(wǎng)的供電過程中滿足的基本原則。在實際工作中，通過調(diào)整電網(wǎng)的設(shè)備運行率和接線方式來保障電網(wǎng)的安全運行。傳統(tǒng)的供電網(wǎng)絡(luò)，在接線方式上采用的是一種單環(huán)網(wǎng)的接線方式，這種方式的電網(wǎng)接線，供電的穩(wěn)定性十分差，在線路出現(xiàn)故障時，在檢修上十分麻煩，必須進行人工倒閘、維修，花費大量的時間和金錢，才能恢復(fù)電路的供電。在現(xiàn)階段的地鐵運行中，這種傳統(tǒng)的供電網(wǎng)絡(luò)不能滿足地鐵運行的基本需求。新型的供電網(wǎng)絡(luò)，采用了雙環(huán)形的供電方式，擁有兩個獨立的平行電源，采用并聯(lián)的方式將兩個電源或者一個電源的不同母線連接起來，即便是一個電源出現(xiàn)了問題，另一個備用電源也可以完成整個電網(wǎng)的供電任務(wù)。這種供電方式，可以很好的保證地鐵供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在供電系統(tǒng)中，利用合并開關(guān)的方式，可以將線路的故障段與正常段相互隔離，不影響其他路段的正常供電，可以極大地保證供電的可靠性。合并開關(guān)的方式，是在供電系統(tǒng)正常工作時，打開所有的開關(guān)，當(dāng)一個路段出現(xiàn)故障，為保證地鐵供電系統(tǒng)的正常，通過開關(guān)的轉(zhuǎn)換，將線路的負(fù)荷轉(zhuǎn)移到另一個供電線路，即實現(xiàn)了線路的故障段與正常段的相互隔離。保留有備用線路的接線方式，可以在正常工作的線路出現(xiàn)故障時，采用備用的線路來正常供電，這樣不僅提高了線路的利用率，還使得地鐵供電的可靠性更加得以保障。

5 結(jié)束語

在地鐵供電系統(tǒng)中，采用環(huán)網(wǎng)供電技術(shù)，每一個用電點都有兩路和電源連接形成環(huán)形電網(wǎng)，不僅保證了供電的可靠性，還對電路損失和電壓超負(fù)荷情況有所改善?，F(xiàn)在，要不斷在地鐵的供電系統(tǒng)中投入技術(shù)和精力，提高產(chǎn)品的設(shè)計水平，保證產(chǎn)品的制造質(zhì)量，開發(fā)出更先進有效的產(chǎn)品，從而促進整個地鐵供電系統(tǒng)中環(huán)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和普及應(yīng)用。

[1]程杰，張曹勇.地鐵供電系統(tǒng)中的并行送電技術(shù)探討[J].城市軌道交通研究，2010（4）.

[2]張永康.地鐵供電系統(tǒng)外部電源供電方式的分析與比較[J].城市軌道交通研究，2011（6）.

[3]于松偉，楊興山.城市軌道交通供電系統(tǒng)設(shè)計原理與應(yīng)用[M].西南交通大學(xué)出版社，2008.

U231.8

A

1004-7344（2016）10-0039-02

2016-3-20

李欣（1984-），男，助理工程師，本科，主要從事軌道交通供電專業(yè)。

徐韜（1978-），男，中級，本科，主要從事軌道交通供電工作。