地鐵接觸網方式牽引供電系統開關設置的分析

周栩鵬 陳東 劉筧

摘 要：地鐵接觸網方式牽引供電系統開關設置的合理性對于地鐵平穩運行、電能消耗等方面具有重要意義。本文首先對地鐵接觸網方式牽引供電系統開關設置注意事項作出簡要闡述，然后結合實例，對地鐵接觸網方式牽引供電系統開關設置調整方法進行分析，希望對業內在設置供電系統開關時起到一定參考作用。

關鍵詞：地鐵接觸網；牽引變電所；供電系統；開關設置

中圖分類號：U231.8 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）11-0112-02

前 言

在地鐵接觸網方式牽引供電系統中，牽引變電所可以將35kV交流電經過變壓器與整流器之后轉化為直流750V/1500V，進而滿足接觸軌/接觸網的電能需求，而接觸網主要指的是沿地鐵線路架設的電力機車供電設施，本身具有傳輸電能和弓網受流的功能。

1 地鐵接觸網方式牽引供電系統開關設置注意事項

在地鐵牽引供電系統中，電能會從牽引變電所經饋電線與接觸網輸送給電動列車，之后由電動列車，經過鋼軌與回流線返回牽引變電所，在牽引網中，主要包含了接觸網、饋電線、軌道回路和回流線。在牽引變電所接觸網中，單邊供電、雙邊供電是主要供電方式?，F階段，在地鐵接觸網方式牽引供電系統中，地鐵列車使用的1500V直流電多為交流35kV轉化為低電壓后整流而成，一般情況下，斷路器設置在高壓側每一回路和直流側每一回路中，在地鐵系統中，設置供電系統開關時需要注意三個方面：①如果在地鐵接觸網某一時段進行停電檢修，同方向可能會有停運現象，那么相鄰段的接觸網帶電會造成電力成本投入加大；②在地鐵列車收車之后，其負載是0，不存在峰值峰谷；③地鐵列車負載是直流回路中的唯一負載，和一般供電線路存在差別[1]。

2 地鐵接觸網方式牽引供電系統開關設置調整方法

2.1 開關設置情況

該地鐵可以分為多個供電分區，主要為兩個以上的主變電所，在110kV轉變為35kV后，在各個供電分區變電所中，可以沿左右線隧道分兩路敷設電纜，可以將線路敷設到牽引變壓器，在經過高壓斷路器并將其改變為低電壓后，經過整流裝置，可以將其轉化為1500V直流電，在經過直流斷路器之后，可以配出到接觸網。各個牽引變電所饋出電纜共有4路，每路都有設置直流開關柜。圖1為該地鐵中其中一個牽引變電所的供電系統融開關設置示意圖。

結合圖1，在供電系統正常運行過程中，每座牽引變電所中都有并列運行的兩臺整流裝置，在正線接觸網前后，有兩段供電相鄰，有絕緣錨段關節設置在接觸網此位置，對于這兩段接觸網來說，前后相鄰兩座牽引變電所可以向其進行供電。如果有一座牽引變電所解列，那么相鄰牽引變電所會越區供電，如果有牽引變電所需要檢修，那么另一臺整流裝置可以不受影響，繼續平穩運行[2]。

2.2 開關設置調整

2.2.1 開關設置分析

在收車之后，一般情況下，直流牽引供電網負載為0，地鐵維護人員需要對其開展日常維護工作，在此過程中，接觸網為停電狀態，如果僅僅在直流開關位置斷電，那么就可能會有一條地鐵線的多臺3000kV·A變壓器出現長時間的空載運行狀況，這種空載運行情況可能會影響電流能耗與功率因數，可能會讓地鐵運營公司投入成本增加，減少地鐵運營的經濟效益。若每晚均進行停電，那么將線路直流斷路器與牽引變壓器高壓側斷路器予以依次斷開，地鐵列車收車后，其接觸網負載是0，那么直流斷路器操作將淪為多余。而在清晨，地鐵列車需要在接觸網送電后開始運行，在此之前，接觸網存在空載現象。無論是夜晚還是清晨的操作，均有在無負載情況下進行的高壓斷路器操作，直流斷路器的操作沒有必要。且在調試過程中，直流斷路器觸頭可能會因電弧發生燒灼現象。

如果有一段接觸網出現故障，那么依照當前開關設置情況，需要對兩相鄰雙邊供電牽引變電所直流斷路器予以斷開，結合圖1，如左線接觸網I一端變電所斷路器與斷路器211，為讓接觸網得到正常供電，可以切除故障段接觸網。但是，該地鐵在行駛方向上的軌道只有一條，如果有行車故障出現，可能會讓后方列車在附近車站停止運行，且搶修時間會對整條線路運行情況造成影響。在地鐵列車運行中，其時間間隔通常為6～8min之間，結合實際情況，在出現故障時，前后相鄰地鐵列車其中一列會處于接觸網相鄰段遠端，另一列可能不在另一相鄰段接觸網上，遠端單邊供電可以讓故障接觸網前后相鄰段需求得到滿足，所以，將兩臺直流斷路器分別設置在向前后兩端接觸網供電兩回路中并沒有太大的作用。

2.2.2 具體調整方法

結合前文分析，需要對地鐵接觸網方式牽引供電系統開關設置進行適當調整，可以保留控制饋出直流上網電纜斷路器左線與右線各一個，結合圖1，可以將右線接觸網的212予以保留，將左線接觸網的211予以保留，設定故障為短路最為嚴重的情況，可以選定其分斷能力，將直流進線柜斷路器轉變為隔離開關。在調整之后，其地鐵接觸網方式牽引供電系統開關設置如圖2所示。

結合圖2，對此供電系統開關設置進行改進，可以讓其滿足相關設計功能。在直流牽引供電線路中，所使用的設備數量和故障出現的概率大小成正比例關系，因此，在地鐵接觸網方式牽引供電系統相關功能要求得到滿足的前提下，需要讓設備數量盡量減少，利用多種改進方法，在牽引變電所中，可以減少約4臺的直流斷路器，結合前文，對相關故障情況進行討論。

針對清晨送電的合閘操作問題和空載運行分閘操作問題，因為負載是0，那么在實際操作中可以利用高壓斷路器完成相關操作，在供電系統相關線路出現故障時，可以操作直流斷路器[3]。

如果區間接觸網出現故障，雙邊供電相鄰變電所對應左右線的直流斷路器會跳閘，讓故障點斷開，結合圖2，如在右線出現故障時，斷路器212就會斷開；如在左線出現故障時，斷路器211就會斷開，同時，和斷路器對應的隔離開關會斷開，和故障接觸網前后相鄰兩段的變電所會對其進行單邊供電。在圖2中，如果左線接觸網Ⅰ切除，那么相鄰變電所會供電給接觸網Ⅱ。

在一臺整流裝置出現故障時（如非正極短路），并不會對另一臺整流裝置造成影響，在此條件下，不會有變壓器上端35kV高壓斷路器因為整流裝置發生故障而跳閘，對此，將整流裝置直流側隔離開關斷開，可以讓故障整流裝置得到切除，進而保證無故障整流裝置可以平穩運行，持續進行工作。

如果有整流裝置正極對地短路故障發生，因為兩臺整流裝置處于并聯狀態，可能在接觸網中可能會有反向電流出現，對此，需要斷開直流斷路器，結合圖2，直流斷路器212、211與高壓斷路器123、121可能會出現同時跳閘情況，對故障點進行切除，讓隔離開關3211、3213、3212與3214斷開，讓隔離開關3221、3222閉合，可以讓前后兩個牽引變電所實現越區供電，進而保證地鐵接觸網方式牽引供電系統得到平穩運行。

3 結 論

綜上所述，在地鐵接觸網方式牽引供電系統開關設置中，需要注意停電檢修時的停運情況與空載運行情況，通過減少作用較小的直流斷路器，在無故障時，在聯鎖上進行高壓側停送電操作，可以讓地鐵接觸網系統滿足基本要求，讓地鐵運營電能消耗成本得到減少，提升地鐵運營的經濟效益和社會效益。

參考文獻

[1]李 簫.淺述地鐵供電系統及其常見問題與解決措施[J].通訊世界，2017（23）：280.

[2]張喜龍.地鐵牽引供電系統可靠性分析[J].江西建材，2017（13）：205+210.

[3]史志成.地鐵接觸網方式牽引供電系統開關設置探討[J].電氣時代，2017（07）：47～48+53.

收稿日期：2018-3-5

作者簡介：周栩鵬（1986-），男，助理工程師，本科，主要從事接觸網維修工作。

陳 東（1983-），男，助理工程師，本科，主要從事變電檢修工作。

劉 筧（1987-），女，助理工程師，本科，主要從事變電檢修工作。