蘇州軌道交通1—4號線主變電所故障情況下供電方式調(diào)整策略

黃呂昊

(蘇州市軌道交通集團(tuán)有限公司運(yùn)營一分公司，215101，蘇州∥助理工程師)

蘇州軌道交通1—4號線主變電所的設(shè)置并非全部為單線單設(shè)模式，一個主變電所可向多條線路供電。當(dāng)某個承擔(dān)多線路電力供應(yīng)的主變電所發(fā)生故障時，其影響范圍較廣,處置較為復(fù)雜。本文根據(jù)蘇州軌道交通1—4號線主變電所的設(shè)置情況，通過模擬研究主變電所故障情況下線網(wǎng)供電方式調(diào)整策略。

1 蘇州軌道交通1—4號線主變電所設(shè)置現(xiàn)狀

1) 1號線主變電所設(shè)置現(xiàn)狀：蘇州樂園主變電所110 kV兩路進(jìn)線分別為Ⅰ段(寒山變)和Ⅱ段(閶胥變)，星塘街主變電所110 kV兩路進(jìn)線分別為Ⅰ段(南施變)和Ⅱ段(姚幕變)。主變壓器二次側(cè)接線采用單母線接線方式。母線采用單母線分段形式，設(shè)母線分段開關(guān)。主變電所供電區(qū)域?yàn)椋禾K州樂園主變電所給天平車輛段至養(yǎng)育巷站35 kV環(huán)網(wǎng)供電，107A/B斷路器給3號線獅子山開閉所供電，1010 A/B斷路器給5號線供電；星塘街主變電所給樂橋站至鐘南街站35 kV環(huán)網(wǎng)供電，107A/B斷路器給5號線供電。

2) 2號線主變電所設(shè)置現(xiàn)狀：清塘主變電所110 kV兩路進(jìn)線分別為Ⅰ段(陸慕變)和Ⅱ段(虎丘變)，施家主變電所110 kV兩路進(jìn)線分別為Ⅰ段(越溪變)和Ⅱ段(滄浪變)，賞湖主變電所110 kV兩路進(jìn)線分別為Ⅰ段(寶湖變)和Ⅱ段(郭巷變)。主變壓器二次側(cè)接線采用兩級母線方式。 一級母線采用單母線分段形式，不設(shè)母線分段開關(guān)； 二級母線采用單母線分段形式，并設(shè)母線分段開關(guān)，兩段母線分列運(yùn)行。主變電所供電區(qū)域?yàn)椋呵逄磷冸娭魉o騎河站至勞動路站35 kV環(huán)網(wǎng)供電，104A/B斷路器給4號線供電，施家主變電所給胥江路站至寶帶橋南站35 kV環(huán)網(wǎng)供電，103A/B斷路器給3號線開閉所供電，賞湖主所給尹中路站至桑田島站供電(桑田島停車場現(xiàn)已被拆除)。

3) 3號線主變電所設(shè)置現(xiàn)狀：通園主變電所110 kV兩路進(jìn)線分別為Ⅰ段(閶門變)和Ⅱ段(寶帶變)。主變壓器二次側(cè)接線采用單母線接線方式。母線采用單母線分段形式，設(shè)母線分段開關(guān)。主所供電區(qū)域?yàn)椋?號線蘇州樂園主變電所給滸墅關(guān)車輛段至橫山站供電，2號線施家主變電所給橫塘站至東振路站供電，通園主變電所給金厙橋站至唯亭停車場供電。

4) 4號線主變電所設(shè)置現(xiàn)狀：秋楓主變電所110 kV兩路進(jìn)線分別為Ⅰ段(江城變)和Ⅱ段(菀坪變)。主變壓器二次側(cè)接線采用單母線接線方式。母線采用單母線分段形式，設(shè)母線分段開關(guān)。主所供電區(qū)域?yàn)椋?號線清塘主變電所給元和停車場至樂橋站供電，2號線施家主變電所給三元坊站至花港站和支線紅莊站至天鵝蕩停車場供電。4號線秋楓主變電所給江陵西路至松陵車輛段供電。

蘇州軌道交通1—4號線主變電所供電分區(qū)劃分如圖1所示。

圖1 蘇州軌道交通1—4號線主變電所供電分區(qū)劃分圖Fig.1 Diagram of power supply zoning of main substations of Suzhou Rail Transit Line 1-Line 4

2 主變電所故障情況下供電方式調(diào)整模擬分析

以2號線施家主變電所1#主變母排故障退出運(yùn)行為例進(jìn)行模擬。此為典型的1臺主變故障影響多條線路的情況，涉及到2—4號線供電方式調(diào)整。參見圖1進(jìn)行分析。

2號線電環(huán)調(diào)所涉及的影響區(qū)域及供電方式調(diào)整步驟如下：

1) 2號線受影響區(qū)域：胥江路站至寶帶橋南站的低壓一類負(fù)荷短時切換，部分二類和三類負(fù)荷短時停電；同時造成接觸網(wǎng)A8至A9、B8至B9及C6大雙邊供電。

2) 2號線電環(huán)調(diào)向供電局區(qū)域調(diào)度、3號線和4號線電環(huán)調(diào)、供電和機(jī)電生產(chǎn)調(diào)度等通報胥江路站至寶帶橋南站的影響情況。

3) 2號線電環(huán)調(diào)對故障點(diǎn)進(jìn)行隔離，將施家主變電所母聯(lián)120備自投功能退出，將主變電所35 kV Ⅰ-Ⅰ進(jìn)行隔離。斷路器分別為101A、102A、103A、104A、105A和106A，隔離開關(guān)分別為1011A、1021A、1031A、1041A、1051A和1061A。

4) 恢復(fù)受影響區(qū)域：將清塘主變電所母聯(lián)備自投功能退出，確認(rèn)勞動路站35 kV Ⅰ段正常帶電。分開施家主所35 kV Ⅱ-Ⅰ 122A斷路器，閉合勞動路站1021A隔離開關(guān)、102A斷路器。再閉合施家主變電所35 kV Ⅱ-Ⅰ 122A斷路器。

3號線電環(huán)調(diào)所涉及影響區(qū)域及供電方式調(diào)整步驟如下：

1) 3號線影響區(qū)域：橫塘站至東振路的低壓一類負(fù)荷短時切換，部分二類和三類負(fù)荷短時停電；同時造成接觸網(wǎng)A8—A11、B8—B11及C5大雙邊供電。

2) 3號線電環(huán)調(diào)與2號線電環(huán)調(diào)確認(rèn)103A開關(guān)狀態(tài)，向供電和機(jī)電生產(chǎn)調(diào)度通報橫塘站至東振路站的影響情況。

3) 3號線電環(huán)調(diào)對故障點(diǎn)進(jìn)行隔離，確認(rèn)施家主變電所103A斷路器和1031A隔離開關(guān)在分位，分盤蠡路站開閉所35 kV進(jìn)線121A斷路器和1211A隔離開關(guān)。

4) 恢復(fù)受影響區(qū)域：通知1號線電環(huán)調(diào)將蘇州樂園主變電所母聯(lián)備自投功能退出，確認(rèn)橫山站35 kV Ⅰ段正常帶電，分盤蠡路站開閉所35 kV饋線123A斷路器，閉合橫山站1021A隔離開關(guān)和102A斷路器，合盤蠡路站開閉所35 kV饋線123A斷路器，由蘇州樂園主變電所恢復(fù)橫塘站至東振路站35 kV Ⅰ段供電。

4號線電環(huán)調(diào)所涉及影響區(qū)域及供電方式調(diào)整步驟如下：

1) 4號線影響區(qū)域：4號線三元坊站至花港站(含南門站跟隨所)、支線紅莊站至木里站(含石湖莫舍站跟隨所)及天鵝蕩停車場的低壓一類負(fù)荷短時切換，部分二類和三類負(fù)荷短時停電，花港站跟隨所1#跟隨變電所帶負(fù)荷短時停電；同時造成接觸網(wǎng)A5—A10、B5—B10、C3、C4、A18—A21、B18—B21及C9短時大雙邊供電，天鵝蕩停車場D21短時停電，靜調(diào)電源柜短時停電。

2) 4號線電環(huán)調(diào)與2號線電環(huán)調(diào)確認(rèn)104A斷路器開關(guān)狀態(tài)，向供電和機(jī)電生產(chǎn)調(diào)度、4號線三元坊站至花港站(含南門站跟隨所)、支線紅莊站至木里站(含石湖莫舍站跟隨所)、天鵝蕩停車場及場調(diào)通報影響情況。

3) 4號線電環(huán)調(diào)對故障點(diǎn)進(jìn)行隔離，將石湖東路站35 kV母聯(lián)103備自投功能退出，確認(rèn)施家主變電所104A斷路器和1041A隔離開關(guān)在分位，分開石湖東路站101A、108A、109A斷路器及1011A、1081A、1091A隔離開關(guān)。分開紅莊站101A斷路器和1011A隔離開關(guān)。

4) 恢復(fù)受影響區(qū)域：將石湖東路站35 kV母聯(lián)103備自投功能退出，將秋楓主所35 kV母聯(lián)103備自投功能退出，確認(rèn)樂橋站35 kV Ⅰ段正常帶電，分開石湖東路站1 010 A斷路器，閉合三元坊站1 021 A隔離開關(guān)和102 A斷路器，閉合石湖東路站1010A斷路器，由清塘主變電所恢復(fù)三元坊站至寶帶路站、石湖東路站、文溪路至天鵝蕩停車場35 kV Ⅰ段供電。確認(rèn)江陵西路站35 kV Ⅰ段正常帶電，閉合花港站1021A隔離開關(guān)和102A斷路器。由秋楓主變電所恢復(fù)花港站至紅莊站35 kV Ⅰ段供電。確認(rèn)此時紅莊站35 kV Ⅰ段正常帶電，閉合支線紅莊站1081A隔離開關(guān)和108A斷路器。由秋楓主變電所恢復(fù)支線紅莊站至越溪站35 kV Ⅰ段供電。(此供電方式調(diào)整需由秋楓主變電所先恢復(fù)第四供電分區(qū)后，再由第四供電分區(qū)給第七供電分區(qū)供電)。

3 主變電所故障情況下供電方式調(diào)整原則

通過案例模擬分析，得出當(dāng)主變電所1臺主變故障情況下的3種調(diào)整方式：

1) 主變電所母聯(lián)備自投，通過本所的母聯(lián)恢復(fù)，由本所另外1臺主變給其供電。原則上給其一、二類負(fù)荷供電，將三類負(fù)荷切除。但蘇州軌道交通除1號線控制中心三類負(fù)荷在自切位會自動切除外，各車站、車輛段三類負(fù)荷均在手切位，需手動切除。

2) 通過閉合35 kV環(huán)網(wǎng)聯(lián)絡(luò)開關(guān)，由本線路另外一個主所給其供電。例如：施家主變電所1#主變故障，施家主變電所母聯(lián)120未自投，通過閉合勞動路站的環(huán)網(wǎng)聯(lián)絡(luò)開關(guān)，由清塘主變電所1#主變給其供電。

3) 通過閉合由主變電所饋出的下一級變電所母聯(lián)103，由另外一段35 kV母排恢復(fù)供電。

4 線網(wǎng)供電方式調(diào)整注意事項(xiàng)

1) 在非正常供電情況下，建議將故障主變電所及支援主變電所母聯(lián)備自投退出，防止疊加故障時擴(kuò)大影響區(qū)域。

2) 依靠其它主變電所支援供電時，如需恢復(fù)多個供電分區(qū)供電，則應(yīng)依次對其送電。防止因同時對多個供電分區(qū)送電而造成變壓器勵磁涌流動作，造成不必要的送電失敗。

3) 在運(yùn)營期間進(jìn)行支援供電組織成功后，非必要情況下不得再次變更線網(wǎng)供電方式，避免對行車、客運(yùn)服務(wù)再次造成影響。運(yùn)營結(jié)束后方可結(jié)合供電部門建議靈活調(diào)整供電方式。

4) 1號線和2號線主變電所環(huán)網(wǎng)供電方式只能通過母排調(diào)整，3號線和4號線環(huán)網(wǎng)供電方式調(diào)整可使用母排或相應(yīng)開閉所來進(jìn)行。對于只涉及開閉所調(diào)整的，不考慮采用母排調(diào)整，通過相對應(yīng)開閉所調(diào)整不影響其它線路供電方式，影響范圍不會擴(kuò)大。例如:1號線蘇州樂園主所給1號線供電分區(qū)供電，通過1號線蘇州樂園主所母排給3號線獅子山開閉所供電，由3號線獅子山站開閉所給3號線部分供電分區(qū)供電;2號線施家主變電所給2號線供電分區(qū)供電，還通過2號線施家主變電所母排給3號線盤蠡路站開閉所供電，由3號線盤蠡路站開閉所給3號線部分供電分區(qū)供電;當(dāng)1號線所有蘇州樂園、星塘街主變電所全部退出運(yùn)行時，不考慮閉合由2號線供給3號線的環(huán)網(wǎng)開關(guān)，再閉合1號線供給3號線的環(huán)網(wǎng)開關(guān)，實(shí)現(xiàn)由2號線施家主變電所反送電至3號線獅子山開閉所，再由3號線獅子山開閉所返送電至1號線蘇州樂園主所母排上，形成2號線支援3號線支援1號線全線的方式。

5) 盡可能由本線路其它主變電所進(jìn)行恢復(fù)支援供電，本方案不考慮極端情況下。極端情況下可由其它線路主變電所通過相應(yīng)的開閉所反送電至母排上進(jìn)行支援供電。

5 結(jié)語

本文通過模擬2號線施家主變電所1#主變母排故障退出運(yùn)行，分析了相關(guān)線路的供電方式調(diào)整策略和調(diào)整原則。各種供電方式調(diào)整策略的優(yōu)缺點(diǎn)為：

第一種供電方式調(diào)整策略是母聯(lián)直接備自投。其優(yōu)點(diǎn)是電環(huán)調(diào)無需操作設(shè)備，只需隔離故障點(diǎn)，與各專業(yè)確認(rèn)設(shè)備影響即可；其缺點(diǎn)是單電源雙回路。

第二種供電方式調(diào)整策略是通過電環(huán)調(diào)合環(huán)網(wǎng)聯(lián)絡(luò)開關(guān)。其優(yōu)點(diǎn)是雙電源雙回路，如再遇疊加故障可再次調(diào)整供電方式；其缺點(diǎn)是需與各專業(yè)人員確認(rèn)好條件后再操作，因而耗時較長。

第三種供電方式調(diào)整策略是按環(huán)網(wǎng)供電分區(qū)調(diào)整。其優(yōu)點(diǎn)是具備條件的可以先送電，如再次發(fā)生故障也只影響局部供電區(qū)域，不影響已恢復(fù)的其它供電區(qū)域；其缺點(diǎn)是增加了設(shè)備操作步驟，增大了設(shè)備故障率、耗時較長，而且是單電源雙回路。

采用第一種策略，電環(huán)調(diào)無需介入由系統(tǒng)直接啟動備自投功能，電環(huán)調(diào)確認(rèn)自投成功則無需調(diào)整；當(dāng)備自投失敗時，電環(huán)調(diào)介入時優(yōu)先采用第二種策略，閉合相應(yīng)的環(huán)網(wǎng)聯(lián)絡(luò)開關(guān)進(jìn)行恢復(fù)供電；當(dāng)環(huán)網(wǎng)開關(guān)拒合時，電環(huán)調(diào)采用第三種策略，閉合下一級進(jìn)線所母聯(lián)開關(guān)，進(jìn)行恢復(fù)送電，由另一路進(jìn)線電源承擔(dān)受影響變電所范圍全部一級和二級、三類負(fù)荷。

1) 一級負(fù)荷(first class load):中斷供電將造成人身傷亡，或?qū)p壞主要設(shè)備且長期難以修復(fù)，或?qū)窠?jīng)濟(jì)帶來巨大損失。如地鐵通信系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、牽引供電系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)、防災(zāi)報警系統(tǒng)、機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、站臺門、主所用電、AFC(自動售檢票)設(shè)備電源、防淹門、消防泵、主廢水泵、區(qū)間水泵、風(fēng)亭風(fēng)井雨水泵、事故風(fēng)機(jī)及其風(fēng)閥、排煙風(fēng)機(jī)及其風(fēng)閥、射流風(fēng)機(jī)、車站應(yīng)急照明、站臺扶梯電源。

2) 二級負(fù)荷(second class load):中斷供電將影響地鐵系統(tǒng)的正常工作。如地鐵非事故風(fēng)機(jī)及其風(fēng)閥、排污泵、非應(yīng)急自動扶梯、設(shè)備區(qū)照明和管理區(qū)照明、自動售檢票、樓梯升降機(jī)、設(shè)備房維修電源、人防風(fēng)機(jī)電源、客服中心磁力鎖電源。

3) 三級負(fù)荷(third class load):不屬于一級和二級負(fù)荷者應(yīng)為三級負(fù)荷。如地鐵冷水機(jī)組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔風(fēng)機(jī)、廣告照明、電開水器、公共區(qū)清掃電源、區(qū)間維修電源、窗式排風(fēng)扇、殘衛(wèi)電動門電源。