试论地铁供电系统中环网供电技术的运用

陈果

昆明地铁运营有限公司云南昆明650504

摘要：地铁供电系统采用环网供电方式，能够显著提高供电的灵活性、可靠性和安全性。环形电网有开环运行和闭环运行两种形式，其中闭环运行方式虽然能够可以不间断的向地铁供电，但是由于继电保护装置整定困难，因此国内地铁供电系统的配电环网多采用开环运行方式。本文首先介绍了环网供电的三种常见方式，随后就地铁环网供电的实施细则和环网供电技术的具体运用展开了简要分析。

关键词：地铁供电系统；环网供电；牵引变电所；可靠性

引言

环形主干线就是一个连续配电回路，能够形成闭合环路，它的起始点与终点都在同一组母线上，每段都是通过各自的断路器进行控制。为了增强运行的灵活性，一般用正常闭合的分断断路器把母线断成两段，然后再将环路的每端接到不同的母线段上。这种供电技术除了整体投资偏少外，还具有操作、管理简便，运行稳定性高等特点，将其应用到地铁供电系统中，对保证地铁运行安全发挥了积极作用。

一、环网供电方式

1、集中供电

根据地铁线路的长短，以及用电容量的大小，在地铁旁边建立专用的主变电所。主变电所的电力来源为城市电网，电压有35Kv和10kV两种。然后主变电所再向地铁中压环网系统供电。地铁集中供电的优势在于保证了电压的稳定性，不会受到外部干扰导致电压出现波动，维护了地铁供电系统中各类电气设备的运行安全。另外，集中供电模式下中压环网系统相对独立，无论是在供电质量还是后期常规检修方面，都具有一定的优势。缺点是成本较高，调度管理难度大。

2、分散供电

相比于集中供电，地铁采用分散供电方式后，一个明显的区别就是不需要修建专门的变电所，而是由城市电网直接向地铁供电。在地铁沿线铺设线缆，每隔一定距离选择一处设为开闭所，通过牵引变电所将城市电网中的电压转化为地铁供电系统适用的电压。这种供电方式的优势主要体现为前期建设方便，成本花费较少，并且与城市电网具有较高的联系度，便于进行集中管理。缺点是需要设置多个供电接口，后期运营管理和常规检修任务量较大，并且地铁供电系统产生的高次谐波也有可能进入城市电网，影响供电质量。

3、混合供电

从目前应用情况上看，主要有两种混合方式，其一是在同一条地铁线路上，一部分中压环网系统按照分散供电方式进行供电（如图1），另一部分则按照集中供电方式进行供电；其二是将采用集中供电的变电所，作为另一变电所的取电点，建立分散供电系统。虽然从理论上来说，混合供电方式融合了上述两种方式的优势，但是在实际应用中由于操作难度较高，并且成本上相比于单一供电方式也没有明显的优势，因此我国地铁线路中仍然以分散供电和集中供电为主。

图1混合供电方式

二、地铁环网供电的实施原则

环网供电技术在地铁供电系统中有诸多应用优势，但是在具体实施过程中，还要注意把握好以下技术要点，以保证环形电网能够不间断、高质量的供电。其一，在铺设线路时，务必要按照设计方案，保证相邻的两条或多条线路，能够形成互补关系，这样可以大幅度降低某条线路故障对环网供电带来的影响；其二，科学运用分段方法，掌握好中压环网的分段点和分段数量，可以在发生故障时起到应急处理的作用；其三，在多条线路交叉的关键位置，安装自动化设备，既可以发挥调节作用，又能够在发生故障时自动进行故障隔离；其四，定期进行检查，做好设备更新，以便于管理人员动态监管地铁供电网络的运行状态。

三、环网供电技术在地铁供电系统中的应用

1、环网接线

地铁供电系统设计中遵循“N-1安全准则”，简单来说，就是当地铁供电系统中的多个设备（N），如变压器、继电器等，其中某个设备、元件出现故障后，不会影响到剩余其他设备（N-1）的正常工作。为了达到这一设计要求，需要适当增加各设备、元件的过载能力，以便于在出现故障后，能够分担一部分多余的电压、电流，避免出现过压、过流危害。在环网接线中，技术人员要留有一定容量裕度，具体的数值，可以根据地铁线路设计情况和电网整体结构进行计算。另外，还要注意单环网供电和双线双环网供电模式下，对设备容许过载能力的要求也存在较大差异，需要引起技术人员的重点关注。

2、地铁中压交流环网系统

通常调度方便、运行稳定的环网供电系统，应该要达到以下几个设计原则与技术条件：其一，供电系统包括牵引供电的容量应当按照远期高峰小时负荷来设计，同时遵循路网规划的设计，预留出一定容量裕度；其二，同时环网供电系统的电缆载流量也应当达到最大高峰小时负荷的要求，而且要做到当主变电所处于正常运行的状态，但是环网中的任一条电缆发生故障的时候，电缆载流量能够维持城市地铁交通的正常使用。此时可以不思考主变电所以及电缆同时发生故障的状况，但要思考如果其中的牵引变电所和主变电所同时发生故障的情况，要保证在这种情况下也能稳定供电。

3、应用环网供电技术的可靠性分析

根据实际应用效果可以发现，环网供电技术的运用切实提升了地铁供电系统的稳定性，并且由于使用了部分自动化设备进行电气设备的控制和监督，也使得误操作的次数减少，减轻了地铁供电系统日常检修的工作压力。为了保证环网供电技术的应用可靠性，还需要地铁管理人员负责做好日常管理工作，例如要设置自动报警，当检测到地铁环网供电系统中有异常情况后，及时报警，为技术人员尽快明确故障和实施抢修提供参考，将故障影响降到最低，保证地铁供电系统运行的稳定性和可靠性。

结语：地铁作为现阶段重要的城市交通工具，在缓解市民出行压力、解决城市交通拥堵等方面发挥了重要作用。供电系统的运行稳定性直接影响到地铁的行车安全，采用一种成本较低、操作简便、安全性高的供电方式，一直以来都是地铁技术研究的重中之重。将环网供电技术应用到地铁供电系统中，形成了一条闭合环路，避免了地铁供电系统产生的高次谐波影响城市电网，也能够方便管理人员进行动态管控，显著提升了地铁供电系统运行的安全、稳定，具有重要的实用价值。

参考文献：

[1]徐超群，杨俭，袁天辰.地铁牵引供电系统直流侧短路故障研究[J].计算机测量与控制，2018，v.26；No.237（6）：40-42+60.

[2]史朝斌.BIM技术在地铁供电系统施工中的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2018，No.259（13）：9+16-17.