杭州地鐵1號線三期工程臨時支援供電方案

沈松偉

(北京城建設計發展集團股份有限公司，100037，北京∥工程師)

杭州地鐵1號線(以下簡稱“1號線”)既有線有鐵近江、鐵工農、鐵新業三座主變電所，1號線三期工程新建一座鐵南陽主變電所。現階段，鐵南陽主變電所滯后于地鐵工程建設，需要利用已建成線路的主變電所進行臨時支援供電，以保證1號線三期工程系統調試和運營初期的供電。在利用其他主變電所對1號線三期工程進行臨時支援供電時，除了要考慮對既有線路運營的影響外，還應該從運行方式及可靠性、電纜壓降、經濟性等方面進行綜合分析。

本文提出一種地鐵中壓供電網絡評判標準，針對鐵南陽主變電所未能按時投入使用的情況，提出鐵工農主變電所支援1號線三期工程、江東三路主變電所支援1號線三期工程、鐵工農主變電所和江東三路主變電所各支援1個供電分區這3種臨時支援供電方案。基于系統運行方式及可靠性、電纜壓降和經濟性對3種臨時方案進行了綜合比選，最終推薦采用江東三路主變電所支援1號線三期工程方案。本文研究可為后續項目中的類似工程問題提供借鑒與工程經驗。

1 臨時支援供電評判標準

地鐵供電網絡用電負荷為一級負荷，主變電所通過中壓供電網絡提供穩定電源給車輛和動力照明負荷系統。為保證地鐵用電穩定性和可靠性，可從以下幾個方面評判地鐵供電系統中壓供電網絡方案：

1) 運行方式及可靠性。在進行地鐵供電系統設計時，需考慮地鐵供電系統中壓環網在正常運行和故障運行時的供電方式，要保證在故障運行方式下地鐵線路的正常運行。

2) 中壓環網電纜壓降需求。根據GB 50157—2013《地鐵設計規范》，地鐵供電系統在各種運行方式下均要求中壓環網末端電壓損失不應超過5%，以保證末端負荷的正常使用。

3) 合理經濟性。臨時支援供電可能會增加相應的工程量，增加投資成本，在考慮臨時支援供電方案時，應盡可能減少新增工程量，降低投資成本。

2 1號線三期工程臨時支援供電方案

2.1 1號線既有線供電系統組成

1號線一期工程于2012年運營通車，1號線二期工程于2015年運營通車，新建的1號線三期工程將與1號線既有線貫通運營，接駁于下沙江濱站。1號線三期工程與1號線既有線一致，采用集中式供電方案，中壓供電網絡電壓35 kV。

1號線既有線交流供電系統圖截圖如圖1所示。1號線三期工程新建的鐵南陽主變電所設有兩個供電分區，分別為供電分區一(濱江一路站—南陽大道站)和供電分區二(向陽路站—蕭山機場站)，正常運行情況下由鐵南陽主變電所供電。鐵南陽主變電所投入使用階段的交流供電系統圖截圖如圖2所示。在鐵南陽主變電所因故緩建、未能夠按期投入使用階段，利用中間接續頭在鐵南陽主變電所電纜夾層內從主所引出與南陽大道站和向陽路站的環網電纜連接，環網電纜采用截面面積為240 mm2的三相單芯電纜。

圖1 1號線既有線交流供電系統圖截圖Fig.1 Screenshot of Line 1 existing line AC power supply system drawing

圖2 鐵南陽主變電所投入使用階段的交流供電系統圖截圖Fig.2 Screenshot of AC power supply system drawing of Tienanyang main substation at service stage

1號線三期工程僅有蕭山機場站1座換乘站，蕭山機場站為1號線、地鐵7號線(以下簡稱“7號線”)和機場線三線換乘車站。其中，7號線新建1座江東三路主變電所，機場線未新建主變電所。綜上所述，在鐵南陽主變電所未按期投入使用階段，1號線三期工程周邊可利用主變電所為1號線既有線鐵新業、鐵工農主變電所和7號線江東三路主變電所。

2.2 3種臨時支援供電方案

在鐵南陽主變電所未按期投入使用時，將鐵新業主變電所作為1號線三期工程正常運行時的供電電源。在鐵新業主變電所故障退出運行時，有以下3種支援方案：

1) 方案一， 鐵工農主變電所支援1號線三期工程。閉合九和路站聯絡開關，鐵工農主變電所作為支援電源，支援供電至蕭山機場站。

2) 方案二，江東三路主變電所支援1號線三期工程。利用環網電纜將7號線蕭山機場站和1號線三期蕭山機場站連接，由7號線江東三路主變電所支援供電至下濱區間風井。

3) 方案三，鐵工農主變電所和江東三路主變電所各支援1個供電分區。利用環網電纜將7號線蕭山機場站和1號線三期蕭山機場站連接，由7號線江東三路主變電所為供電分區二支援供電。閉合九和路站聯絡開關，鐵工農主變電所作為支援電源，為供電分區一支援供電。支援供電方案如圖3所示。

圖3 支援供電方案Fig.3 Support power supply scheme

3 臨時支援供電方案分析與比較

結合上述地鐵供電系統中壓供電網絡評判標準，從運行方式及可靠性、電纜壓降和經濟性三方面對上述3種臨時支援供電方案進行分析。

3.1 系統運行方式及可靠性

方案一只需調整1號線既有線路保護整定值[1-3]，不影響其他線路運行，但電纜壓降是否能夠滿足要求還需進一步論證。方案二在利用7號線江東三路主變電所進行支援供電時，會將1號線三期串入至7號線供電分區，需調整7號線保護整定值，這將對7號線運行線路造成影響。方案三需同時調整1號線既有線路和7號線保護整定值。綜上所述，在鐵新業主變電所故障退出運行時，方案一、方案二和方案三均有支援電源，不會造成線路停運，可以保證線路的正常運營。

3.2 環網電纜壓降計算

根據GB 50157—2013《地鐵設計規范》15.1.6節要求，線路末端電壓損失不宜超過5%，對上述3種方案進行供電潮流計算[4-5]，校驗環網系統末端壓降是否滿足規范要求。線路末端電壓損失計算結果如表1所示。根據表1可知，方案一的最大電纜壓降為6.02%，超過5%，不能滿足規范要求。方案二的最大電纜壓降為3.47%，滿足規范要求。方案三的最大電纜壓降為4.63%，滿足規范要求。綜上所述，方案一不能滿足電纜壓降需求，方案二和方案三可滿足電纜壓降需求。

表1 線路末端電壓損失計算表Tab.1 Calculation table of route end voltage loss

3.3 經濟性

考慮臨時支援供電方案時，若在臨時支援供電階段，35 kV開關柜和環網電纜無需增加，則該方案的經濟性較優。3種方案中，方案一無需新增35 kV開關柜和環網電纜；方案二和方案三的1號線蕭山機場站和7號線蕭山機場站均需2套35 kV開關柜和1 200 m環網電纜將其進行連接。1號線蕭山機場站有2套預留35 kV開關柜，而7號線蕭山機場站未預留35 kV開關柜，故需增加2套35 kV開關柜。根據市場價格，分析3種方案的增加費用，設備造價對比如表2所示。由表2可知，方案一不需要增加額外的設備成本，經濟性最優。

表2 3種方案增加設備造價對比表

3.4 3種方案優缺點綜合比較

綜上所述，方案一可靠性好，需調整1號線既有線的繼電保護整定值，不影響7號線的繼電保護整定值，沒有新增設備成本，經濟性較好，但其電纜壓降不能滿足規范要求。方案二可靠性好，需調整7號線的繼電保護整定值，不影響1號線既有線的運行，影響范圍較小，且其電纜壓降滿足規范要求，但需額外增加110.4萬元新增設備成本。方案三可靠性好，需調整1號線既有線和7號線的繼電保護整定值，影響范圍較大，其電纜壓降滿足規范要求，此外也需增加110.4萬元新增設備成本。綜合分析3種方案的優缺點，本文推薦方案二。

4 結語

針對部分軌道交通工程主變電所滯后于線路建設的工程情況，本文提出了利用換乘線路的主變電所對本線路進行支援供電的方案，并從供電系統運行方式及可靠性、電纜壓降和經濟性三方面對其進行了分析。以杭州地鐵1號線三期工程臨時支援供電方案為例，經分析后推薦方案二進行支援供電。本研究未考慮7號線蕭山機場站的改造工期安排及其改造施工對其他專業造成的影響，后續將集中在這幾方面進行深入研究。