接觸網(wǎng)小單元供電在市域鐵路的應用

何文廣，潘甌瑜

（中鐵通軌道運營有限公司，浙江溫州 325000）

溫州市域鐵路S1線采用同相供電裝置，提升供電質(zhì)量，但該裝置屬首次用于市域鐵路，設備穩(wěn)定性還有待檢驗。溫州市為中亞熱帶季風氣候區(qū)，每年7～10月又多受臺風影響，導致該時間段多發(fā)生異物影響接觸網(wǎng)設備安全。S1線從西至東穿過整個溫州重要城區(qū)，城區(qū)有眾多生活區(qū)和建設區(qū)，易發(fā)生建設侵線和異物，為牽引供電系統(tǒng)安全運行，帶來巨大壓力。本文簡要介紹了如何利用接觸網(wǎng)小單位供電為市域鐵路牽引供電系統(tǒng)提供有效保障。

1 溫州市域鐵路S1線牽引系統(tǒng)布局情況

溫州市域鐵路S1線一期工程線路全長53.507 km，全線近期設置車站18座，其中地面車站2座，高架車站13座，地下車站3座，預留車站2座，近期工程平均站間距3.13 km，遠期平均站間距2.73 km；在溫州站和靈昆站各設置一座110/27.5 kV牽引變電所，在桐嶺站和瑤溪站各設置一座27.5 kV分區(qū)所，在桐嶺站和雙歐大道站各設置一座27.5 kV開閉所，為全線接觸網(wǎng)正線8個供電分區(qū)和桐嶺車輛段3個供電分區(qū)提供牽引，27.5 kV牽引供電臂長度如表1所示。

1.1 S1線接觸網(wǎng)隔離開關(guān)設置情況

1）溫州市域鐵路S1線在絕緣錨段關(guān)節(jié)處、分相關(guān)節(jié)處，上網(wǎng)處設置了電動隔離開關(guān)，納入遠動管理。

2）兩站之間根據(jù)區(qū)間長短均設1～2處絕緣關(guān)節(jié)，保障當某區(qū)間發(fā)生接觸網(wǎng)故障時，能及時切斷該區(qū)間牽引供電，縮小故障范圍，把對市域鐵路的運營損失降到最低。

3）在對應的上下行供電分區(qū)之間設置上下行并聯(lián)隔離開關(guān)，確保其中一個供電分區(qū)因牽引變電所的饋出電纜故障不能為該供電分區(qū)提供牽引供電時，將上下行并聯(lián)隔離開關(guān)閉合（此時需打開上網(wǎng)處隔離開關(guān)），同時為兩個供電分區(qū)供電，縮短故障延時，先保障安全供電。

4）在溫州市域鐵路S1線，采用同相供電裝置的情況下，只要是同一個牽引變電所饋出不同供電分區(qū)均可實現(xiàn)自由互聯(lián)，極大地減小了牽引供電難題；但同相供電裝置的不穩(wěn)定也為牽引供電帶來較大難題。

5）同一個牽引變電所處設置的電分相，只起到絕緣錨段關(guān)節(jié)的作用，未起到電分相的作業(yè)功能(每處電分相，兩臺隔離開關(guān)，小號側(cè)的隔離開關(guān)均閉合；因為地方電網(wǎng)經(jīng)過降壓變電所的斯科特變壓器將110 kV電壓變換為27.5 kV和6 kV（或10 kV）電壓，6 kV（或10 kV）電壓再經(jīng)過同相供電裝置轉(zhuǎn)換為27.5 kV，變成一個相別的電。

6）上下行供電分區(qū)末端設置開關(guān)站（或者是開閉所），來提升末端牽引電壓，提高供電質(zhì)量。

1.2 S1線牽引變電所情況

溫州S1線在牽引變電所采用單相組合式同相供電技術(shù)，是新一代牽引供電系統(tǒng)3項關(guān)鍵技術(shù)中的最核心技術(shù)，其實施可避免動車組過電分相時因開關(guān)切換引起的暫態(tài)過電壓和過電流等對車載設備和供電設備的不良影響，提高市域鐵路供電系統(tǒng)和動車組運行安全性和可靠性。

S1線共設置2個牽引變電所，溫州站主變電所、靈昆站主變電所；兩個主變電所分別給4個供電分區(qū)進行牽引供電。同相供電技術(shù)方案如圖1所示。

圖1 溫州市域鐵路S1線同相供電技術(shù)方案Fig.1 Technical scheme of in-phase power supply for Wenzhou Rail Transit Line S1

1.3 S1線開通運行情況

S1線根據(jù)施工情況，進行分段開通運營，以桐嶺站至奧體中心站為第一期，桐嶺站至機場站為第二期，桐嶺站至雙甌大道站為第三期。在第一期、第二期分段開通期間利用奧體中心站和機場站的折返線進行上下行運轉(zhuǎn)；此時，牽引供電利用接觸網(wǎng)隔離開關(guān)進行越區(qū)供電(溫州至瑤溪上下行供電分區(qū)向機場至瑤溪上下行供電分區(qū)供電)，這樣就增加牽引供電的靈活性及可操控性。

在2020年上半年因S2線跨S1線建設需要，停用靈昆站至甌江口站區(qū)段，且接觸網(wǎng)需停電，來滿足S2線上跨S1線連續(xù)梁的澆筑施工；為保障桐嶺站至機場站的安全運營，利用接觸網(wǎng)小單元供電方案，停用了靈昆站主變電所牽引供電(保留環(huán)網(wǎng)供電)，且打開機場隧道口至靈昆站區(qū)間的4個絕緣錨段關(guān)節(jié)的4個隔離開關(guān)(上下行各2處絕緣錨段關(guān)節(jié))，來保障S2線跨S1線的施工安全，同時也便于靈昆站至雙甌大道站(含末端)的接觸網(wǎng)設備檢查維護工作。

2 S1線接觸網(wǎng)小單元供電的組織模式

根據(jù)S1線牽引供電運營現(xiàn)狀，設備維修部門根據(jù)應急搶修要求，制定了接觸網(wǎng)小單元供電應急組織方案。對全線8個正線供電分區(qū)，3個桐嶺車輛段供電分區(qū)進行接觸網(wǎng)牽引供電應急組織，利用環(huán)供優(yōu)勢，迅速恢復接觸網(wǎng)設備供電。

將各個接觸網(wǎng)小單元可能出現(xiàn)的故障位置進行細化分解，并制定小單元倒閘步驟及停電范圍，標明故障標識里程范圍和接觸網(wǎng)支柱桿號，第一時間讓運營控制中心（Operation Control Center，OCC）人員了解故障狀況并作出處理，及時組織搶修。

在編制接觸網(wǎng)平面布置圖時，應在圖上標明故障里程和接觸網(wǎng)隔離開關(guān)編號等，輔助供電人員進行應急指揮，如圖2所示。

圖2 S1線1A3、1B3供電分區(qū)(靈昆站主變電所至瑤溪分區(qū)所)Fig.2 Power Supply Divisions 1A3 and 1B3 of Line S1 (from main substation of Lingkun Station to Yaoxi Sectioning Post)

對整個S1線牽引供電系統(tǒng)進行分解與劃分，保障各個供電分區(qū)、所能夠積極聯(lián)絡，保障供電安全。S1線1A3供電分區(qū)接觸網(wǎng)小單元供電模型，如表2所示。

表2 S1線1A3供電分區(qū)接觸網(wǎng)小單元供電模型Tab.2 Model of Power Supply from the Small Units of Catenaries of Power Supply Division 1A3 of Line S1

3 市域鐵路利用接觸網(wǎng)小單元供電優(yōu)勢及意義

確保在某一供電分區(qū)內(nèi)的某區(qū)段發(fā)生接觸網(wǎng)設備故障時，根據(jù)故障標識位置顯示，迅速利用接觸網(wǎng)隔離開關(guān)切除故障區(qū)段，縮短故障時長，減小故障影響，并保障牽引供電穩(wěn)定。

當接觸網(wǎng)設備發(fā)生故障時，一時無法準確判斷故障位置，可以利用小單元供電分段供電的模式，由OCC組織對該供電分區(qū)進行分段送電來查找故障位置。

當牽引變電所(含主變電所主變壓器、同相供電裝置、饋線電纜等）故障時，可以利用電分相里的接觸網(wǎng)隔離開關(guān)或者分區(qū)所進行越區(qū)供電，極大地保障接觸網(wǎng)供電安全。(溫州市域鐵路靈昆站主變電所的電源是由地方電網(wǎng)T接供電，并非國鐵的專供線路，而且靈昆站主變電所位于靈昆島上，靈昆島易受雷雨天氣影響，導致雷擊跳閘；故當?shù)胤诫娋W(wǎng)發(fā)生故障時，主變電所將會停電，增加了牽引變電所故障的可能性)

根據(jù)《城市軌道交通行車組織管理辦法》(交運規(guī)[2019]14號)第32條規(guī)定：“當風力達9級以上時，城市軌道交通地面及高架線路應停運”。目前整個S1線75.67%為高架線路,且含有23.3%的高架線路在入海口和靈昆島上，這里常年飽受強烈季風侵擾，在每年的7～10月間又要遭受臺風的侵襲，給牽引供電安全帶來巨大壓力；此時，利用接觸網(wǎng)小單元供電將減小S1線運營損失，并為溫州市的城市交通帶來極大便利，有效緩解主城區(qū)與周邊區(qū)縣的交通壓力，方便了市民在惡劣天氣下的交通出行選擇。

將每個供電分區(qū)細化分解，指導故障處理的同時，規(guī)范了應急送電流程，確保各級人員在緊急狀態(tài)下能夠進行正確的判斷并操作，確保人員和設備安全。

當溫州市域鐵路未來建成S2線、S3線組成大型市域鐵路交通網(wǎng)時，利用接觸網(wǎng)小單元供電的優(yōu)勢，將會極大地緩解城市軌道交通高壓牽引供電系統(tǒng)的供電安全壓力，并為市域鐵路的安全運營提供堅實的保障。

4 結(jié)束語

在城市軌道交通利用高壓(27.5 kV交流制式)牽引供電模式時，在線路試運營前，應組織人員編制接觸網(wǎng)小單元供電應急方案并進行試驗。一是為后期的運營、搶修、維保提供有力的支持依據(jù)；二是在設計建設階段應同時考慮市域鐵路不同線路的接軌入網(wǎng)，保障各個供電分區(qū)有多個供電來源，減小停電風險；三是組織整個供電系統(tǒng)人員進行學習懸掛，掌握接觸網(wǎng)小單元供電原理，熟練使用接觸網(wǎng)小單元應急方案。

接觸網(wǎng)小單元供電應急方案為市域鐵路的牽引供電安全提供了有力保障，并且成為供電維保人員應急搶險的指導依據(jù)。