地鐵供電系統中環網供電技術的應用探討

李欣 徐韜

（重慶市軌道交通（集團）有限公司 重慶市渝北區 401121）

地鐵供電系統中環網供電技術的應用探討

李欣 徐韜

（重慶市軌道交通（集團）有限公司 重慶市渝北區 401121）

城市的發展進程不斷提高，城市人口持續不斷的增加，交通問題越來越嚴重。為了解決交通堵塞的問題，各個城市都在大力建設地鐵等公共交通。本文通過對環網供電技術的分析，對其技術在地鐵供電系統中應用進行了探討，了解了各種供電方式的優劣，并提出了相應的意見和建議。

地鐵；供電系統；環網；供電技術

1 引言

目前，城市化發展迅猛，城市交通堵塞現象嚴重，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，通過城市電網一次電力系統和軌道交通供電系統實現電力的輸送或變換，最后以適當的電壓等級和一定的電流形式（直流或交流）供給車輛和其他的用電設備。為保障地鐵供電系統的安全穩定的運行，采用了先進的環網供電技術。

2 環網供電技術

2.1 環網供電的概念

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形電路，其環形電路是可以閉合的環形線路。因為環形線路的配電線路是一個連續的閉合圈，只有在每個區段內設置其各自的斷路器，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 環網供電的方式

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

2.3 三種供電方式

按照供電運行方式，整個環網的供電可分為運行全部正常的正常運行方式、運行中出現故障卻還可以運行的故障運行方式和運行中出現大故障而采取應急方式的應急運行方式。

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，對系統中的正常電源情況，正常設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故障或停電時，未出現故障的一方為出現故障的一方提供保護，使得故障的區段可以正常的負荷用電，從而保證地鐵的供電系統運行正常。

2.3.3 應急運行方式

應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故障導致停電時，采用環網開關或者主變電站正常的一側來進行調整，使得故障區段可以負荷供電使得供電系統正常運行。

3 地鐵供電方式

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

圖1 電力系統和地鐵供電系統示意圖

3.1 分散式供電方式

地鐵沿線所引入的城市電網電源比較多，可以通過分散式供電方式在區域內的變電所采用直接降壓的方式對地鐵車站內實行供電。這種供電方式比較經濟，所需資金較少，方便城市電網的統一規劃管理，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，從而導致供電異常。在地鐵的供電系統中，其與城市的電網連接較多，出現供電故障時很難獲得快速并合適的解決方法，難以實現城市電網的統一規劃和管理；而地鐵工作過程中的整流機在工作，會產生大量的可以影響城市電網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，必須在地鐵站內建立專門承擔向地鐵中的中壓環形電網供電的供電站，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；可以進行自由的調度管理，可以最大效能的發揮地鐵供電站的高效性和可靠性；可以通過專用的載調壓變壓器為特定電路進行供電，供電的自由度較大，供電質量高；這種供電方式的建設工程量較小，檢修工作比較方便，容易實現。但是，集中式供電方式對于資金的投入要求過大，要求地鐵站內的整個供電系統具有高效的調度統籌能力。

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起來，在地鐵的整個環線供電網中，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點，更適用于地鐵的供電系統。

4 地鐵供電系統中環網供電技術的應用

4.1 地鐵中壓交流環網系統

在地鐵供電系統中，最基本的要求就是供電系統運行穩定，同時也要保證其系統的調度方便。在設計供電網絡時，為達到設計要求，要保證供電系統具有較高的經濟性，線路盡可能的連接簡單；在設計地鐵供電系統的線路時，應當按照最高標準來設計，并且留有一定的備用線路，線路運行過程要靈活可靠；在設計線路容量時，容量空間要有所保留，以便在實際建設過程中可以根據實際狀況進行修改；當線路上發生故障時，供電系統要在備用線路承載了最大負荷的情況下，也可以正常工作；所有的設備都必須保證可以在電網可承受的最大負荷下正常工作。在地鐵中壓交流環網系統，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生故障，另一個來完成整個電網的供電任務；還要保證在牽引變電所和主供電所同時發生故障的情況下，地鐵供電系統可以正常的供電。

4.2 環網接線

“N-1安全原則”是一個必須在電網的供電過程中滿足的基本原則。在實際工作中，通過調整電網的設備運行率和接線方式來保障電網的安全運行。傳統的供電網絡，在接線方式上采用的是一種單環網的接線方式，這種方式的電網接線，供電的穩定性十分差，在線路出現故障時，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，才能恢復電路的供電。在現階段的地鐵運行中，這種傳統的供電網絡不能滿足地鐵運行的基本需求。新型的供電網絡，采用了雙環形的供電方式，擁有兩個獨立的平行電源，采用并聯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了問題，另一個備用電源也可以完成整個電網的供電任務。這種供電方式，可以很好的保證地鐵供電系統的穩定性。在供電系統中，利用合并開關的方式，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。合并開關的方式，是在供電系統正常工作時，打開所有的開關，當一個路段出現故障，為保證地鐵供電系統的正常，通過開關的轉換，將線路的負荷轉移到另一個供電線路，即實現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 結束語

在地鐵供電系統中，采用環網供電技術，每一個用電點都有兩路和電源連接形成環形電網，不僅保證了供電的可靠性，還對電路損失和電壓超負荷情況有所改善。現在，要不斷在地鐵的供電系統中投入技術和精力，提高產品的設計水平，保證產品的制造質量，開發出更先進有效的產品，從而促進整個地鐵供電系統中環網技術的發展和普及應用。

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[3]于松偉，楊興山.城市軌道交通供電系統設計原理與應用[M].西南交通大學出版社，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。

徐韜（1978-），男，中級，本科，主要從事軌道交通供電工作。