地铁供电系统环网供电技术的应用研究

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　　摘  要：由于刚性的接触网，直接影响着地铁实际运营期间的稳定及安全，故必须确保地铁维持稳定、安全的运营状态。文章主要围绕着地铁供电系统中环网供电技术的有效应用开展深入研究与探讨，通过西安市地铁五号线一期工程环网供电系统布置实例说明环网供电应用情况，希望能够为相关从业人员对这一课题的深入研究提供有价值的参考。
　　关键词：地铁;供电系统;环网;供电技术
　　中图分类号：U231.8 文献标志码：A        文章编号：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
　　现阶段，国内各项科学技术不断进步发展，城市总体建造水平得以显著提升，地铁逐渐成为了人们常见的出行工具，据统计，截止2019年6月，全國内地已开通地铁城市达33个，开通运营里程约4600公里，且多个城市已获得规划审批、建造里程持续增加。那么，在满足于国内城市规划建设及人们便捷化出行等各项需求的同时，地铁整体运营系统可靠性、安全性及稳定性，逐渐成为了社会各界所普遍关注的内容。在地铁实际营运期间，供电系统往往占据重要位置，为地铁正常营运提供供配电的电力系统服务。环网供电将线路供电系统分为若干供电分区，两个主所之间设置应急联络断路器进行相互支援的应急联络，各所之间通过联络开关进行应急联络，构建完整环形供电网络，保证地铁可靠及稳定性的营运状态。通过环网的供电技术有效运用，可维持地铁可靠及稳定性的营运状态。
　　1 概述环网供电
　　1.1 概念界定
　　环网供电网络通过高压电缆将主变电所与变电所进行纵向连接，各变电所之间通过高压电缆进行横向连接，为实现灵活供电及确保供电可靠性，连接点通过可正常闭合分段的断路器实现应急情况下的联络。环网供电的系统通常会设电流保护与纵差保护。若某段环网的电缆有短路故障问题出现，主要保护功能的纵差保护便会快速地将故障段区分开来，确保非故障段维持正常的电力供电状态，从而确保供电可靠性及可持续性。
　　1.2 供电方式
　　环网运行方式分开环运行和闭环运行，配电系统内部，因继电保护设备在整定方面有着一定难度，故多数为开环运行，具体开环点经计算分析确定，实际应用期间一般会选定接近于环网干线中间的位置，用于故障点有效隔离。现阶段，国内已投运10kV-35kV中压配电环网均选为开环运行方式。
　　1.3 技术应用准则
　　（1）隔离准则。供电系统运营可靠性直接关系电客车能否安全、平稳运行，故供电系统必须遵循安全隔离准则，以确保故障问题自动隔离，利用设置的保护开关，对配电线路的故障可起到一定隔离作用，保证系统的故障问题不会对主干线产生影响。
　　（2）均衡性准则。通过供电分区划分，环网又可分为多个子单元，供电子单元的设置保证所有线路处于互不干扰及相互支撑状态，保证用电负荷均衡的分配，便于维持电力系统最为稳定的运行状态;此外，供电范围的划分便于及时发现线路故障的数据信息，有效排除及处理故障问题，保证不会对地铁正常的营运产生影响。
　　（3）互补性准则。从环网供电概念界定中即可了解到，它是以地铁营运整个体系为基本点，以变压器作为核心，载体为环形的供电网络，用以构建起环网供电系统，防止因某一线路故障影响运营，环网供电方案的应用有效弥补单一供电方案的不足，以相互连接的方式实现不同线路之间有效互补。
　　2 具体应用
　　2.1 应用要点
　　地铁属于人们常用交通工具之一，为人们日常出行提供便利条件，地铁发展符合城市总体发展战略，构成地铁的各系统需以满足正常平稳运营为宗旨，作为直接给电客车运行提供动力源的供电系统尤是如此，这就需要供电系统能够独立稳定运行，环网供电恰是解决这一问题的优秀方案。
　　（1）在主变电所方面。主变电所的设置要同时结合地方主变电站位置及地铁线路负荷中心，结合营运需求科学合理进行设置，根据选择位置进行合理供电分区设置，为环网供电网络的引入及环网电缆敷设奠定基础。
　　（2）在中压网络方面。中压网络是联系主变电所及各级牵引、混合所的供电网，是供电网络的主脉络，整个供电系统能否安全稳定运行，中压网络起着非常重要的作用。
　　（3）在供配电系统方面。供配电系统，属于环网供电应用重点部分，可维持地铁内部电力系统有效、安全、稳定的运行状态，维持地铁内部正常的电力供应，保证所有配电系统均可有效运转，为地铁正常运营提供保障。 　　（4）在牵引供电系统方面。牵引供电系统是直接参与电客车正常运营的关键部分，其能源供给通过环网供电将主变电所及牵引变电所以及牵引混合变电所进行有效连接，从而确保地铁运营的可靠性。
　　2.2 应用对策
　　地铁通常通过电力系统来维持其正常运营状态，供电一旦出现故障，便会对地铁正常营运产生直接影响，甚至会诱发严重的地铁事故问题，这就需要无论是建设阶段还是运营阶段，都必须重视环网供电系统的可靠性，保证环网供电系统的有效运行，以确保地铁正常、安全及稳定的运营状态。
　　（1）在环网接线方面。按照“N-1”供电安全准则，落实好电网供电目标，保证供电系统整体稳定性及供电可靠性的能力和程度。与单环网的接线方式相比，双环网的接线方式能够为地铁内部电力系统提供两个独立电源，一个电源维持正常运行状态，而另一个作为备用电源。当供电系统有运行故障问题出现后，备用电源会被及时启用，防止对地铁正常营运产生影响。该环网接线的方式，属于手拉手式联络的一种接线方式，借助双行双环的网络来替代平行树干的模式，供电系统的内部关联能够得到增强，能够降低电力故障问题对整个系统运行的不利影响。双环网的接线方式，把相同变电站及不同变电站内部不同母线有效关联。在供电系统处于正常安全运行状态时，所有联络开关处于打开的状态，供电系统出现故障时，联络开关进行闭合操作，由变电站与相应线路来实现电力供应，满足正常供电，确保正常营运状态。
　　（2）在中压交流的环网系统方面。中压交流的环网系统，主要以牵引系统、动力系统、照明系统为独立的出发点，通过环网供电技术应用，可完成电力供电系统总体运行网络组建，也就是实现牵引、照明、动力相互混合的一种方式完成电力供电网络的组建。电力系统独立运行时，所有位置电压均处于同等级状态，依据地铁实际运营状况变化，如结合地铁遠期的营运计划，在一路电力系统未正常运行时，相应的电路会承载该负荷，为其相应的电力设备提供维持正常运行的电力供应，两路电力的系统能够实现合并，为地铁正常营运提供保障。此外，环网设备的容量应当与地铁高峰最大的供电负荷相契合，所有设备相互间应有一定关联，可自动规避掉电力故障问题，以充分发挥环网供电的保障作用。
　　2.3 应用实例
　　以西安地铁五号线一期工程为例，中压供电网络采用牵引动力照明混合供电网络。全线中压供电网络采用分区双环网接线形式。全线中压供电网络分成4个供电分区，每个供电分区中最靠近主变电所的车站变电所直接从主变电所引入电源，同一供电分区内的车站变电所之间采用双路接线。同一主变电所的各供电分区之间不进行连接。为了保证主变电所解列的故障情况下，相邻主变电所能通过中压环网越区为解列主变电所供电范围内的负荷救援供电。需要在主变电所间的供电分区交界的车站变电所设置应急联络开关，在故障情况下通过应急联络开关来重新分配供电分区。
　　西安地铁五号线一期工程分别设置和平村主变电所、荣家寨主变电所两个主变电所，在正常运行方式下，两个主变电所各承担2个供电分区的供电。每个供电分区中最靠近主变电所的车站变电所直接从主变电所的两段35kV母线引入两个独立的35kV电源，该分区内其他车站变电所通过环网接线从相邻变电所引入两个电源。
　　为确保供电可靠性，避免因主变电所检修或故障情况下引起的供电中断，在和平村主变电所和荣家寨主变电所之间的供电分区交界的车站变电所设置应急联络开关，保障供电连续、可靠、安全。主变电所内的两台主变压器，正常情况下同时运行，共同承担本站供电区域的负荷，当一台主变压器退出运行时，由另一台主变压器承担本供电区域的关键负荷，满足整体供电的可靠性及运行方式的灵活性。
　　3 结束语
　　综上所述，通过以上分析论述我们对于地铁供电系统环网供电技术的应用情况，有了比较清晰地认识及了解。从总体上来说环网供电对于地铁供电系统有着重要的作用，能够维持地铁稳定可靠地电力供应，确保地铁稳定营运状态。为了在后续地铁供电系统中更好地应用环网供电技术，还需广大技术人员积极投身于实践探索当中，继续积累相关的实践经验，不断发挥环网供电技术应用优势，为地铁供电系统实现高效化运行提供技术保障。
　　参考文献：
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