蘇州軌道交通1—4號線主變電所故障情況下供電方式調整策略

黃呂昊

(蘇州市軌道交通集團有限公司運營一分公司，215101，蘇州∥助理工程師)

蘇州軌道交通1—4號線主變電所的設置并非全部為單線單設模式，一個主變電所可向多條線路供電。當某個承擔多線路電力供應的主變電所發生故障時，其影響范圍較廣,處置較為復雜。本文根據蘇州軌道交通1—4號線主變電所的設置情況，通過模擬研究主變電所故障情況下線網供電方式調整策略。

1 蘇州軌道交通1—4號線主變電所設置現狀

1) 1號線主變電所設置現狀：蘇州樂園主變電所110 kV兩路進線分別為Ⅰ段(寒山變)和Ⅱ段(閶胥變)，星塘街主變電所110 kV兩路進線分別為Ⅰ段(南施變)和Ⅱ段(姚幕變)。主變壓器二次側接線采用單母線接線方式。母線采用單母線分段形式，設母線分段開關。主變電所供電區域為：蘇州樂園主變電所給天平車輛段至養育巷站35 kV環網供電，107A/B斷路器給3號線獅子山開閉所供電，1010 A/B斷路器給5號線供電；星塘街主變電所給樂橋站至鐘南街站35 kV環網供電，107A/B斷路器給5號線供電。

2) 2號線主變電所設置現狀：清塘主變電所110 kV兩路進線分別為Ⅰ段(陸慕變)和Ⅱ段(虎丘變)，施家主變電所110 kV兩路進線分別為Ⅰ段(越溪變)和Ⅱ段(滄浪變)，賞湖主變電所110 kV兩路進線分別為Ⅰ段(寶湖變)和Ⅱ段(郭巷變)。主變壓器二次側接線采用兩級母線方式。 一級母線采用單母線分段形式，不設母線分段開關； 二級母線采用單母線分段形式，并設母線分段開關，兩段母線分列運行。主變電所供電區域為：清塘變電主所給騎河站至勞動路站35 kV環網供電，104A/B斷路器給4號線供電，施家主變電所給胥江路站至寶帶橋南站35 kV環網供電，103A/B斷路器給3號線開閉所供電，賞湖主所給尹中路站至桑田島站供電(桑田島停車場現已被拆除)。

3) 3號線主變電所設置現狀：通園主變電所110 kV兩路進線分別為Ⅰ段(閶門變)和Ⅱ段(寶帶變)。主變壓器二次側接線采用單母線接線方式。母線采用單母線分段形式，設母線分段開關。主所供電區域為：1號線蘇州樂園主變電所給滸墅關車輛段至橫山站供電，2號線施家主變電所給橫塘站至東振路站供電，通園主變電所給金厙橋站至唯亭停車場供電。

4) 4號線主變電所設置現狀：秋楓主變電所110 kV兩路進線分別為Ⅰ段(江城變)和Ⅱ段(菀坪變)。主變壓器二次側接線采用單母線接線方式。母線采用單母線分段形式，設母線分段開關。主所供電區域為：2號線清塘主變電所給元和停車場至樂橋站供電，2號線施家主變電所給三元坊站至花港站和支線紅莊站至天鵝蕩停車場供電。4號線秋楓主變電所給江陵西路至松陵車輛段供電。

蘇州軌道交通1—4號線主變電所供電分區劃分如圖1所示。

圖1 蘇州軌道交通1—4號線主變電所供電分區劃分圖Fig.1 Diagram of power supply zoning of main substations of Suzhou Rail Transit Line 1-Line 4

2 主變電所故障情況下供電方式調整模擬分析

以2號線施家主變電所1#主變母排故障退出運行為例進行模擬。此為典型的1臺主變故障影響多條線路的情況，涉及到2—4號線供電方式調整。參見圖1進行分析。

2號線電環調所涉及的影響區域及供電方式調整步驟如下：

1) 2號線受影響區域：胥江路站至寶帶橋南站的低壓一類負荷短時切換，部分二類和三類負荷短時停電；同時造成接觸網A8至A9、B8至B9及C6大雙邊供電。

2) 2號線電環調向供電局區域調度、3號線和4號線電環調、供電和機電生產調度等通報胥江路站至寶帶橋南站的影響情況。

3) 2號線電環調對故障點進行隔離，將施家主變電所母聯120備自投功能退出，將主變電所35 kV Ⅰ-Ⅰ進行隔離。斷路器分別為101A、102A、103A、104A、105A和106A，隔離開關分別為1011A、1021A、1031A、1041A、1051A和1061A。

4) 恢復受影響區域：將清塘主變電所母聯備自投功能退出，確認勞動路站35 kV Ⅰ段正常帶電。分開施家主所35 kV Ⅱ-Ⅰ 122A斷路器，閉合勞動路站1021A隔離開關、102A斷路器。再閉合施家主變電所35 kV Ⅱ-Ⅰ 122A斷路器。

3號線電環調所涉及影響區域及供電方式調整步驟如下：

1) 3號線影響區域：橫塘站至東振路的低壓一類負荷短時切換，部分二類和三類負荷短時停電；同時造成接觸網A8—A11、B8—B11及C5大雙邊供電。

2) 3號線電環調與2號線電環調確認103A開關狀態，向供電和機電生產調度通報橫塘站至東振路站的影響情況。

3) 3號線電環調對故障點進行隔離，確認施家主變電所103A斷路器和1031A隔離開關在分位，分盤蠡路站開閉所35 kV進線121A斷路器和1211A隔離開關。

4) 恢復受影響區域：通知1號線電環調將蘇州樂園主變電所母聯備自投功能退出，確認橫山站35 kV Ⅰ段正常帶電，分盤蠡路站開閉所35 kV饋線123A斷路器，閉合橫山站1021A隔離開關和102A斷路器，合盤蠡路站開閉所35 kV饋線123A斷路器，由蘇州樂園主變電所恢復橫塘站至東振路站35 kV Ⅰ段供電。

4號線電環調所涉及影響區域及供電方式調整步驟如下：

1) 4號線影響區域：4號線三元坊站至花港站(含南門站跟隨所)、支線紅莊站至木里站(含石湖莫舍站跟隨所)及天鵝蕩停車場的低壓一類負荷短時切換，部分二類和三類負荷短時停電，花港站跟隨所1#跟隨變電所帶負荷短時停電；同時造成接觸網A5—A10、B5—B10、C3、C4、A18—A21、B18—B21及C9短時大雙邊供電，天鵝蕩停車場D21短時停電，靜調電源柜短時停電。

2) 4號線電環調與2號線電環調確認104A斷路器開關狀態，向供電和機電生產調度、4號線三元坊站至花港站(含南門站跟隨所)、支線紅莊站至木里站(含石湖莫舍站跟隨所)、天鵝蕩停車場及場調通報影響情況。

3) 4號線電環調對故障點進行隔離，將石湖東路站35 kV母聯103備自投功能退出，確認施家主變電所104A斷路器和1041A隔離開關在分位，分開石湖東路站101A、108A、109A斷路器及1011A、1081A、1091A隔離開關。分開紅莊站101A斷路器和1011A隔離開關。

4) 恢復受影響區域：將石湖東路站35 kV母聯103備自投功能退出，將秋楓主所35 kV母聯103備自投功能退出，確認樂橋站35 kV Ⅰ段正常帶電，分開石湖東路站1 010 A斷路器，閉合三元坊站1 021 A隔離開關和102 A斷路器，閉合石湖東路站1010A斷路器，由清塘主變電所恢復三元坊站至寶帶路站、石湖東路站、文溪路至天鵝蕩停車場35 kV Ⅰ段供電。確認江陵西路站35 kV Ⅰ段正常帶電，閉合花港站1021A隔離開關和102A斷路器。由秋楓主變電所恢復花港站至紅莊站35 kV Ⅰ段供電。確認此時紅莊站35 kV Ⅰ段正常帶電，閉合支線紅莊站1081A隔離開關和108A斷路器。由秋楓主變電所恢復支線紅莊站至越溪站35 kV Ⅰ段供電。(此供電方式調整需由秋楓主變電所先恢復第四供電分區后，再由第四供電分區給第七供電分區供電)。

3 主變電所故障情況下供電方式調整原則

通過案例模擬分析，得出當主變電所1臺主變故障情況下的3種調整方式：

1) 主變電所母聯備自投，通過本所的母聯恢復，由本所另外1臺主變給其供電。原則上給其一、二類負荷供電，將三類負荷切除。但蘇州軌道交通除1號線控制中心三類負荷在自切位會自動切除外，各車站、車輛段三類負荷均在手切位，需手動切除。

2) 通過閉合35 kV環網聯絡開關，由本線路另外一個主所給其供電。例如：施家主變電所1#主變故障，施家主變電所母聯120未自投，通過閉合勞動路站的環網聯絡開關，由清塘主變電所1#主變給其供電。

3) 通過閉合由主變電所饋出的下一級變電所母聯103，由另外一段35 kV母排恢復供電。

4 線網供電方式調整注意事項

1) 在非正常供電情況下，建議將故障主變電所及支援主變電所母聯備自投退出，防止疊加故障時擴大影響區域。

2) 依靠其它主變電所支援供電時，如需恢復多個供電分區供電，則應依次對其送電。防止因同時對多個供電分區送電而造成變壓器勵磁涌流動作，造成不必要的送電失敗。

3) 在運營期間進行支援供電組織成功后，非必要情況下不得再次變更線網供電方式，避免對行車、客運服務再次造成影響。運營結束后方可結合供電部門建議靈活調整供電方式。

4) 1號線和2號線主變電所環網供電方式只能通過母排調整，3號線和4號線環網供電方式調整可使用母排或相應開閉所來進行。對于只涉及開閉所調整的，不考慮采用母排調整，通過相對應開閉所調整不影響其它線路供電方式，影響范圍不會擴大。例如:1號線蘇州樂園主所給1號線供電分區供電，通過1號線蘇州樂園主所母排給3號線獅子山開閉所供電，由3號線獅子山站開閉所給3號線部分供電分區供電;2號線施家主變電所給2號線供電分區供電，還通過2號線施家主變電所母排給3號線盤蠡路站開閉所供電，由3號線盤蠡路站開閉所給3號線部分供電分區供電;當1號線所有蘇州樂園、星塘街主變電所全部退出運行時，不考慮閉合由2號線供給3號線的環網開關，再閉合1號線供給3號線的環網開關，實現由2號線施家主變電所反送電至3號線獅子山開閉所，再由3號線獅子山開閉所返送電至1號線蘇州樂園主所母排上，形成2號線支援3號線支援1號線全線的方式。

5) 盡可能由本線路其它主變電所進行恢復支援供電，本方案不考慮極端情況下。極端情況下可由其它線路主變電所通過相應的開閉所反送電至母排上進行支援供電。

5 結語

本文通過模擬2號線施家主變電所1#主變母排故障退出運行，分析了相關線路的供電方式調整策略和調整原則。各種供電方式調整策略的優缺點為：

第一種供電方式調整策略是母聯直接備自投。其優點是電環調無需操作設備，只需隔離故障點，與各專業確認設備影響即可；其缺點是單電源雙回路。

第二種供電方式調整策略是通過電環調合環網聯絡開關。其優點是雙電源雙回路，如再遇疊加故障可再次調整供電方式；其缺點是需與各專業人員確認好條件后再操作，因而耗時較長。

第三種供電方式調整策略是按環網供電分區調整。其優點是具備條件的可以先送電，如再次發生故障也只影響局部供電區域，不影響已恢復的其它供電區域；其缺點是增加了設備操作步驟，增大了設備故障率、耗時較長，而且是單電源雙回路。

采用第一種策略，電環調無需介入由系統直接啟動備自投功能，電環調確認自投成功則無需調整；當備自投失敗時，電環調介入時優先采用第二種策略，閉合相應的環網聯絡開關進行恢復供電；當環網開關拒合時，電環調采用第三種策略，閉合下一級進線所母聯開關，進行恢復送電，由另一路進線電源承擔受影響變電所范圍全部一級和二級、三類負荷。

1) 一級負荷(first class load):中斷供電將造成人身傷亡，或將損壞主要設備且長期難以修復，或對國民經濟帶來巨大損失。如地鐵通信系統、信號系統、牽引供電系統、電力監控系統、防災報警系統、機電設備監控系統、站臺門、主所用電、AFC(自動售檢票)設備電源、防淹門、消防泵、主廢水泵、區間水泵、風亭風井雨水泵、事故風機及其風閥、排煙風機及其風閥、射流風機、車站應急照明、站臺扶梯電源。

2) 二級負荷(second class load):中斷供電將影響地鐵系統的正常工作。如地鐵非事故風機及其風閥、排污泵、非應急自動扶梯、設備區照明和管理區照明、自動售檢票、樓梯升降機、設備房維修電源、人防風機電源、客服中心磁力鎖電源。

3) 三級負荷(third class load):不屬于一級和二級負荷者應為三級負荷。如地鐵冷水機組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔風機、廣告照明、電開水器、公共區清掃電源、區間維修電源、窗式排風扇、殘衛電動門電源。