現(xiàn)代有軌電車供電系統(tǒng)易產生問題的總結分析

由 勇

沈陽渾南有軌電車運營有限公司

電力工程

現(xiàn)代有軌電車供電系統(tǒng)易產生問題的總結分析

由 勇

沈陽渾南有軌電車運營有限公司

現(xiàn)代有軌電車在城市交通中扮演著越來越重要的角色，對發(fā)展交通、緩解城市擁堵具有重要的意義。在交通越來越便捷的時代，現(xiàn)代有軌電車的功能也日益得到彰顯，它既作為城市骨干交通模式，承擔大量的公共交通客流；在城市經濟活動密集的中心區(qū)域，有軌電車又能提供便利的交通服務；同時它又作為快速軌道交通在城市特殊地區(qū)的延伸或加密。這些功能讓有軌電車受到越來越多的青睞，也讓它的建設如火如荼。

現(xiàn)代有軌電車設備系統(tǒng)分為車輛、軌道、通信、信號、供電等諸多系統(tǒng)，供電系統(tǒng)作為給有軌電車提供動力能源的設備系統(tǒng)，在其中起著關鍵的作用。現(xiàn)就以沈陽渾南現(xiàn)代有軌電車供電系統(tǒng)為例，簡要介紹其供電系統(tǒng)的構成以及對運營近4年來供電系統(tǒng)出現(xiàn)的諸多問題進行總結分析。

一、沈陽渾南現(xiàn)代有軌電車供電系統(tǒng)的簡要介紹

有軌電車供電負荷為一級負荷。供電系統(tǒng)采用分散供電方式，設置10 座電源開閉所，每座開閉所自城市電網引入1 個電源，10 個外電源中，其中4 個電源為專用線路，6 個電源為共用線路。相鄰2個電源之間為備用關系。

中壓供電網絡采用單環(huán)網接線型式，全線共設置為 10 個供電分區(qū)。正線共設置 37 座牽引變電所，變電所獨立選址。車輛段與停車場各設置一座牽引降壓混合變電所。牽引供電系統(tǒng)采用 DC750V 電壓制式，牽引網采用柔性架空接觸網，走行軌回流。牽引變電所間距除滿足向牽引用電負荷可靠供電外，考慮雜散電流腐蝕防護要求，通過合理設置牽引變電所間距，控制走行軌縱向電壓降。

二、供電系統(tǒng)出現(xiàn)各種問題的總結分析

1、變電所結構及雨水倒灌問題

正線37個變電所中有34個是半地下結構，變電所標高低于正線標高，為了防止正線雨水順著電纜路徑倒灌變電所，變電所室內電纜夾層及變電所室外電纜井均設置了排水泵，并對室內電纜夾層及室外電纜井的電纜進出口均進行了封堵。即使這樣，在2016年7月25日沈陽50年一遇的特大暴雨中，正線順著電纜路徑倒灌進來的雨水還是沖開了有軌電車一號線A5變電所電纜封堵口，倒灌進了A5變電所，致使A5變電所積水1.5米，供電設備被淹，造成嚴重損失。水淹情況如圖一所示：

圖一

總結分析：半地下式的變電所最大的安全隱患就是雨水的倒灌。沈陽雖然位于北方，但7、8月雨季也是大雨、暴雨的多發(fā)期，強大的雨水造成的水壓嚴重威脅半地下式變電所，當然電纜孔洞封堵質量也是一方面問題。

解決方法：變電所在設計階段即設計為地上變電所，可極大避免水淹隱患；每年雨季前對所有變電所的電纜孔洞封堵情況進行一次全面排查；大雨、暴雨預警前所有變電所留人值守；組建應急搶險組，配置機動車、發(fā)電機及大功率水泵，有險情時第一時間趕赴現(xiàn)場。

2、正線變電所圍欄及進所道路問題

正線37個變電所都位于公路兩側，距離公路10米至20米不等，都沒有設置圍欄，經常有人在變電所門口及周圍大小便及亂堆垃圾，使變電所周圍衛(wèi)生條件極差。另外，有些變電所附近人煙稀少，土地沒有開發(fā)，有些農民甚至把莊稼種到了變電所門口及四周。

公路到變電所門口沒有鋪專用路，進所臨時路高低不平，雨雪天路況極差，嚴重影響人員進出變電所及變電所內衛(wèi)生，并且存在較大安全隱患。

解決方法：在設計階段考慮設置變電所圍欄、公路到變電所門口專用路；現(xiàn)公司正和沈陽渾南區(qū)政府建設局溝通這兩件事，問題有望在年內解決。

3、雜散電流腐蝕防護系統(tǒng)傳感器安裝位置問題

供電系統(tǒng)中的雜散電流腐蝕防護系統(tǒng)對防止電車走行軌、地下或地面的金屬構件腐蝕起著關鍵的作用，傳感器是系統(tǒng)中的關鍵部件，安裝在正線變電所對面上下走行軌中間綠化帶的電纜井里或正線站臺電纜井里。開通運營后雜散電流傳感器陸續(xù)進水損壞，后廠家對全線雜散電流傳感器進行更新?lián)Q代，傳感器提高防水等級，更換后效果良好，但隨著使用時間的增加，陸續(xù)又出現(xiàn)損壞現(xiàn)象。主要原因為正線電纜井里積水潮濕，傳感器又是電子產品，即使防水等級很高，時間長久也會因水淹或受潮故障。

解決方法：在設計階段即把雜散電流傳感器安放在地面以上，傳感器采用防護等級在IP65及以上的外殼，可以有效防止灰塵及雨水的侵入。現(xiàn)階段，維修部供電室正在進行雜散電流傳感器安裝位置改造，把雜散電流傳感器由地下電纜井里移到正線上下走行軌中間綠化帶上。

4、繼電保護定值問題

繼電保護的整定一般應進行計算后才能準確給出。隨著電網改造，電力系統(tǒng)的短路容量不斷增大，這就給短路電流的計算帶來一定困難，所以有些地區(qū)不再進行詳細的計算，只根據一些經驗數(shù)據進行整定，有時對繼電保護的正常投入會造成一定影響。

10KV進線與出線的繼電保護的整定值配合也很重要，否則很容易發(fā)生越級跳閘。為了保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，供電部門對用戶10KV進線的繼電保護要求都比較高，10KV進線的速斷與過流必須滿足上一級電網的要求，時間越短越好。這就給10KV出線開關的保護整定帶來一定困難，有些地方用戶變電站10KV進線與出線的速斷只靠動作電流來配合，速斷沒有時間差，當電網短路容量大時，完全靠動作電流來配合，就容易出現(xiàn)越級跳閘。在變壓器10KV測出現(xiàn)短路故障，其短路電流與10KV母線基本相等，如果速斷沒有時間配合就容易發(fā)生越級跳閘，或同時跳閘。

10KV進線與出線的過流靠過流值與時間差來保證繼電保護的選樣性。過流配合的時間差一般應小于0.5秒，雖然現(xiàn)在10KV開關都選用真空斷路器，其固有動作時比較少，但開關的固有動作時間、繼電保護出口時間、中間繼電器的動作時間以及操作機構的動作時間與繼電保護整定時間都有一定關系。所以10KV進線與與出線過流保護的時間差整定太小，也容易發(fā)生越級跳閘。

沈陽渾南有軌電車供電系統(tǒng)10kV中壓供電網絡采用單環(huán)網接線型式，環(huán)網進出線采用了過流及選跳保護。定值表單如表1：

如表1所示，外電源過流延時與環(huán)網進出線、選跳延時時間均為0.2S，如果某個變電所母線出現(xiàn)短路故障，根本無法實現(xiàn)選擇性跳閘，會出現(xiàn)環(huán)網多個變電所多個開關跳閘的情況。在和設計院進行溝通后，設計院對我公司供電系統(tǒng)定值表進行了修改：根據沈陽供電局對有軌電車供電線路過流時限為0.5S，外電源進線過流時限調整為0.38S，環(huán)網進出線過流時限調整為0.3S，選跳I段調整為0.1S，由于時間極差已無法配合，取消選跳II段保護功能。調整后的定值表單如表2：

此新定值單可以滿足進線與出線過流靠過流值與時間差來保證繼電保護的選樣性。

以上就是沈陽渾南現(xiàn)代有軌電車運營有限公司運營近4年來供電系統(tǒng)出現(xiàn)的各種問題中比較有代表性的問題。這些問題有的已解決，有的正在解決中，這些問題很多都是設計的問題，如果在設計階段就把這些問題解決掉，公司就可以節(jié)省大量的人力、物力和財力。現(xiàn)階段國內有軌電車發(fā)展非常迅速，但可借鑒的經驗非常少，本文站在運營公司的角度，希望能給國內有軌電車的同行們一些參考、一些借鑒。

表1

表2