地鐵供電系統環網供電技術的應用研究

劉二江

摘? 要：由于剛性的接觸網，直接影響著地鐵實際運營期間的穩定及安全，故必須確保地鐵維持穩定、安全的運營狀態。文章主要圍繞著地鐵供電系統中環網供電技術的有效應用開展深入研究與探討，通過西安市地鐵五號線一期工程環網供電系統布置實例說明環網供電應用情況，希望能夠為相關從業人員對這一課題的深入研究提供有價值的參考。

關鍵詞：地鐵;供電系統;環網;供電技術

中圖分類號：U231.8 文獻標志碼：A? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2019）29-0165-02

Abstract： Because the rigid catenary directly affects the stability and safety of the subway during the actual operation， it can ensure the stable and safe operation of the subway. This paper mainly focuses on the effective application of Ring Network power supply technology in subway power supply system， and illustrates the application of ring power supply through the layout of ring power supply system in the first phase of Xi'an Metro Line 5 project. It is hoped that it can provide a valuable reference for the relevant practitioners to conduct in-depth research on this subject.

Keywords： subway; power supply system; Ring Network; power supply technology

現階段，國內各項科學技術不斷進步發展，城市總體建造水平得以顯著提升，地鐵逐漸成為了人們常見的出行工具，據統計，截止2019年6月，全國內地已開通地鐵城市達33個，開通運營里程約4600公里，且多個城市已獲得規劃審批、建造里程持續增加。那么，在滿足于國內城市規劃建設及人們便捷化出行等各項需求的同時，地鐵整體運營系統可靠性、安全性及穩定性，逐漸成為了社會各界所普遍關注的內容。在地鐵實際營運期間，供電系統往往占據重要位置，為地鐵正常營運提供供配電的電力系統服務。環網供電將線路供電系統分為若干供電分區，兩個主所之間設置應急聯絡斷路器進行相互支援的應急聯絡，各所之間通過聯絡開關進行應急聯絡，構建完整環形供電網絡，保證地鐵可靠及穩定性的營運狀態。通過環網的供電技術有效運用，可維持地鐵可靠及穩定性的營運狀態。

1 概述環網供電

1.1 概念界定

環網供電網絡通過高壓電纜將主變電所與變電所進行縱向連接，各變電所之間通過高壓電纜進行橫向連接，為實現靈活供電及確保供電可靠性，連接點通過可正常閉合分段的斷路器實現應急情況下的聯絡。環網供電的系統通常會設電流保護與縱差保護。若某段環網的電纜有短路故障問題出現，主要保護功能的縱差保護便會快速地將故障段區分開來，確保非故障段維持正常的電力供電狀態，從而確保供電可靠性及可持續性。

1.2 供電方式

環網運行方式分開環運行和閉環運行，配電系統內部，因繼電保護設備在整定方面有著一定難度，故多數為開環運行，具體開環點經計算分析確定，實際應用期間一般會選定接近于環網干線中間的位置，用于故障點有效隔離。現階段，國內已投運10kV-35kV中壓配電環網均選為開環運行方式。

1.3 技術應用準則

（1）隔離準則。供電系統運營可靠性直接關系電客車能否安全、平穩運行，故供電系統必須遵循安全隔離準則，以確保故障問題自動隔離，利用設置的保護開關，對配電線路的故障可起到一定隔離作用，保證系統的故障問題不會對主干線產生影響。

（2）均衡性準則。通過供電分區劃分，環網又可分為多個子單元，供電子單元的設置保證所有線路處于互不干擾及相互支撐狀態，保證用電負荷均衡的分配，便于維持電力系統最為穩定的運行狀態;此外，供電范圍的劃分便于及時發現線路故障的數據信息，有效排除及處理故障問題，保證不會對地鐵正常的營運產生影響。

（3）互補性準則。從環網供電概念界定中即可了解到，它是以地鐵營運整個體系為基本點，以變壓器作為核心，載體為環形的供電網絡，用以構建起環網供電系統，防止因某一線路故障影響運營，環網供電方案的應用有效彌補單一供電方案的不足，以相互連接的方式實現不同線路之間有效互補。

2 具體應用

2.1 應用要點

地鐵屬于人們常用交通工具之一，為人們日常出行提供便利條件，地鐵發展符合城市總體發展戰略，構成地鐵的各系統需以滿足正常平穩運營為宗旨，作為直接給電客車運行提供動力源的供電系統尤是如此，這就需要供電系統能夠獨立穩定運行，環網供電恰是解決這一問題的優秀方案。

（1）在主變電所方面。主變電所的設置要同時結合地方主變電站位置及地鐵線路負荷中心，結合營運需求科學合理進行設置，根據選擇位置進行合理供電分區設置，為環網供電網絡的引入及環網電纜敷設奠定基礎。

（2）在中壓網絡方面。中壓網絡是聯系主變電所及各級牽引、混合所的供電網，是供電網絡的主脈絡，整個供電系統能否安全穩定運行，中壓網絡起著非常重要的作用。

（3）在供配電系統方面。供配電系統，屬于環網供電應用重點部分，可維持地鐵內部電力系統有效、安全、穩定的運行狀態，維持地鐵內部正常的電力供應，保證所有配電系統均可有效運轉，為地鐵正常運營提供保障。

（4）在牽引供電系統方面。牽引供電系統是直接參與電客車正常運營的關鍵部分，其能源供給通過環網供電將主變電所及牽引變電所以及牽引混合變電所進行有效連接，從而確保地鐵運營的可靠性。

2.2 應用對策

地鐵通常通過電力系統來維持其正常運營狀態，供電一旦出現故障，便會對地鐵正常營運產生直接影響，甚至會誘發嚴重的地鐵事故問題，這就需要無論是建設階段還是運營階段，都必須重視環網供電系統的可靠性，保證環網供電系統的有效運行，以確保地鐵正常、安全及穩定的運營狀態。

（1）在環網接線方面。按照“N-1”供電安全準則，落實好電網供電目標，保證供電系統整體穩定性及供電可靠性的能力和程度。與單環網的接線方式相比，雙環網的接線方式能夠為地鐵內部電力系統提供兩個獨立電源，一個電源維持正常運行狀態，而另一個作為備用電源。當供電系統有運行故障問題出現后，備用電源會被及時啟用，防止對地鐵正常營運產生影響。該環網接線的方式，屬于手拉手式聯絡的一種接線方式，借助雙行雙環的網絡來替代平行樹干的模式，供電系統的內部關聯能夠得到增強，能夠降低電力故障問題對整個系統運行的不利影響。雙環網的接線方式，把相同變電站及不同變電站內部不同母線有效關聯。在供電系統處于正常安全運行狀態時，所有聯絡開關處于打開的狀態，供電系統出現故障時，聯絡開關進行閉合操作，由變電站與相應線路來實現電力供應，滿足正常供電，確保正常營運狀態。

（2）在中壓交流的環網系統方面。中壓交流的環網系統，主要以牽引系統、動力系統、照明系統為獨立的出發點，通過環網供電技術應用，可完成電力供電系統總體運行網絡組建，也就是實現牽引、照明、動力相互混合的一種方式完成電力供電網絡的組建。電力系統獨立運行時，所有位置電壓均處于同等級狀態，依據地鐵實際運營狀況變化，如結合地鐵遠期的營運計劃，在一路電力系統未正常運行時，相應的電路會承載該負荷，為其相應的電力設備提供維持正常運行的電力供應，兩路電力的系統能夠實現合并，為地鐵正常營運提供保障。此外，環網設備的容量應當與地鐵高峰最大的供電負荷相契合，所有設備相互間應有一定關聯，可自動規避掉電力故障問題，以充分發揮環網供電的保障作用。

2.3 應用實例

以西安地鐵五號線一期工程為例，中壓供電網絡采用牽引動力照明混合供電網絡。全線中壓供電網絡采用分區雙環網接線形式。全線中壓供電網絡分成4個供電分區，每個供電分區中最靠近主變電所的車站變電所直接從主變電所引入電源，同一供電分區內的車站變電所之間采用雙路接線。同一主變電所的各供電分區之間不進行連接。為了保證主變電所解列的故障情況下，相鄰主變電所能通過中壓環網越區為解列主變電所供電范圍內的負荷救援供電。需要在主變電所間的供電分區交界的車站變電所設置應急聯絡開關，在故障情況下通過應急聯絡開關來重新分配供電分區。

西安地鐵五號線一期工程分別設置和平村主變電所、榮家寨主變電所兩個主變電所，在正常運行方式下，兩個主變電所各承擔2個供電分區的供電。每個供電分區中最靠近主變電所的車站變電所直接從主變電所的兩段35kV母線引入兩個獨立的35kV電源，該分區內其他車站變電所通過環網接線從相鄰變電所引入兩個電源。

為確保供電可靠性，避免因主變電所檢修或故障情況下引起的供電中斷，在和平村主變電所和榮家寨主變電所之間的供電分區交界的車站變電所設置應急聯絡開關，保障供電連續、可靠、安全。主變電所內的兩臺主變壓器，正常情況下同時運行，共同承擔本站供電區域的負荷，當一臺主變壓器退出運行時，由另一臺主變壓器承擔本供電區域的關鍵負荷，滿足整體供電的可靠性及運行方式的靈活性。

3 結束語

綜上所述，通過以上分析論述我們對于地鐵供電系統環網供電技術的應用情況，有了比較清晰地認識及了解。從總體上來說環網供電對于地鐵供電系統有著重要的作用，能夠維持地鐵穩定可靠地電力供應，確保地鐵穩定營運狀態。為了在后續地鐵供電系統中更好地應用環網供電技術，還需廣大技術人員積極投身于實踐探索當中，繼續積累相關的實踐經驗，不斷發揮環網供電技術應用優勢，為地鐵供電系統實現高效化運行提供技術保障。

參考文獻：

[1]鐘素梅.環網供電技術在地鐵供電系統中的應用[J].科技創新與應用，2016，25（19）：161-162.

[2]曹寶安.地鐵供電系統中環網供電技術的應用探討[J].建材發展導向：上，2017，33（10）：229-230.

[3]陳歡.地鐵供電系統的供電方式及其選擇淺析[J].農家參謀，2018，17（06）：147-148.