（广州地铁集团有限公司 广东省 510000）
摘要：地铁在缓解城市交通压力方面作用颇为显著，地铁建设里程和数量也快速增加。地铁能否得以安全可靠运行离不开地铁供电系统的安全可靠运行。因此文章重点就地铁供电系统环网供电技术的应用展开分析。
关键词：地铁供电系统；环网供电技术；应用
随着城市化的快速发展，地铁建设数量也迅速增加。据统计，截止2019年6月，全国内地已开通地铁城市达33个，开通运营里程约4600公里。在地铁的实际运营过程中，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。
1地铁环网供电技术应用特点
地铁环网供电的典型接线方式有：“手拉手”环网、“网格式”环网、电缆单环网、电缆双环网等。在地铁环网供电系统中，“手拉手”环网、“网格式”环网基本不采用。上海地铁一号线牵引网络为独立式，采用了电缆单环网，基于消防等系统电源特殊需要，不适合动力照明网络，目前国内地铁环网供电已基本不采用。国内地铁交通最为常见的中压网络接线形式是电缆双环网。电缆双环网是电缆单环网的组合，利用二回电缆线路，可解决单环网供电方式中因电缆、变压器及低压设备故障造成的较大面积停电问题，变压器在正常情况下各带50% 的负荷，且分别接在两个不同的电源系统中。这种接线具有很高的供电灵活性和可靠性，能最大限度地确保向用户连续供电，满足重要用户双电源供电要求。在双环网线路中，当任一段电缆线路或环网单元发生故障或检修时，低压母联合上，可保障用户不间断供电。
2地铁供电系统概述
地铁电力系统的正常供电直接关系到地铁能否正常稳定的运营，其主要职责是确保所有地铁运营阶段，相关的电气设备都可以保持稳定。地铁电力系统由两个主要部分组成：城市的电力网络引入的电源，另一个是地铁的内部电力系统，包括主站，牵引电力系统和电力配电系统。作为城市电力网络的主要用户，地铁的电力系统由地铁的内部电气装置供电。城市地铁供电有三种类型：集中供电，分散供电和混合供电。集中供电的方式比较普遍，它一般包括以下部分：
2.1主变电所
对于为地铁建设的专用变电站，采用专为地铁电力系统和电力配电系统设计的集中供电模式进行配置。为了确保地铁建设的稳定性，通常使用集中式电力供应系统。主要的变电站通常沿车站附近的地铁站建造，以方便引入电缆线。
2.2中压网络
联系主变电所，一般采用电缆线路，环网供电方式。
2.3牵引供电系统
专为电动车辆服务，牵引变电所。
2.4供配电系统
所有照明负载的供应的电源，除了地铁中的车辆动力外，例如车站和部分区间的电力和照明负载，以及其他自动电源装置和地铁服务。分散式电源仅使主变电站的建设小于集中式电源，并直接从市的电力网络上直接引入电力。
3环网供电技术在地铁供电系统中的应用
根据地铁环网供电技术功能不同，为牵引变电所供电的环网网络称为牵引供电网络；同样，为降压变电所供电的环网网络称为动力照明供电网络。目前，国内城市轨道交通工程经常采用的形式有牵引动力照明混合网络与牵引动力照明独立网络。牵引动力照明独立网络既可采用不同的电压等级，也可以采用同一个电压级，牵引网络与动力照明网络相对独立，彼此相互影响较小。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆牵引动力照明混合网络采用同一电压等级，并通过公用电源电缆同时向牵引变电所、降压变电所提供电能。对于集中式供电系统，牵引网络和动力照明网络可以采用相对独立的形式，即牵引动力照明独立网络，也可以共用混合网络。对于分散式供电系统，则采用牵引动力照明混合网络。
3.1独立牵引网络+独立动力照明网络接线形式
该种形式下，牵引变电所主接线为单母线，牵引变电所的进线与出线均采用短路器，牵引变电所的两个独立电源来自同一个变电所的不同母线（两个主变电所之间的牵引变电所两个独立电源来自两侧不同的主变电所）。由于城市轨道交通线路用电负荷呈线状分布，确定环网供电形式时，电压等级的选取是很重要的因素。如10kV电压的负荷力矩要比35kV的小，在集中式供电系统中电压的供电距离收到限制，所以将牵引供电系统和动力照明供电系统设置为两个独立的中压网络，减轻10kV 环网供电的负荷力矩。使用35kV、10kV两种电压等级，输变压的环节较多，配电线路变得复杂，变压器及配电线路的损耗增加。
3.2牵引动力照明混合网络接线形式
集中式供电系统中，当牵引网络与动力照明网络采用同一个电压等级时，就可采用牵引动照明混合网络，该接线方式下每一个供电分区均从主变电所的不同母线就近引入两个中压电源，中压网络采用双线环网接线方式。牵引降压混合变电所、牵引变电所的主接线采用分段单母线加母线分段开关形式；降压变电所的主接线可采用单母线加母线分段开关形式，也可取消母线分段开关。在集中式供电系统中，混合网络电压等级采用35kV，利用了该等级供电距离长、负荷力矩大的优势但是存在造价较高的不足；混合网络电压等级采用10k V，设备造价较低，但负荷力矩较小，供电距离较短，主变电所之间的供电距离不宜过长或需增加10kV供电分区数量。分散式供电系统中，混合网络电压等级采用了10kV，利用了与城网电力资源共享的优势。该环网供电形式要求引入较多数量的城网中压电源。
4应用实例
以某地铁一期工程为例，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。该地铁一期工程分别设置两个主变电所，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，在两个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。
综上所述，地铁环网供电技术是通过中压电缆，纵向把上级主变电所和下级牵引变电所连接起来，横向把全线的各个牵引变电所、降压变电所连接起来，其功能类似于电力系统中的输电线路。由于环网供电系统中每一个用电点都有两路电与电源连接，从而形成环形电网，因此为供电系统的稳定运行提供了保障。环网供电技术的应用能够减少停电的次数，便于调节电力，减小误操作的机率。同时，在供电系统出现故障的时候，环网供电技术的应用能够快速的利用SCADA 监控系统发出故障警报，作出相应的措施，最大化的减少故障对整个系统的影响，便于维护人员及时处理出现的问题，恢复故障区域的正常供电。
参考文献:
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[2]冯劲松.地铁供电系统外部电源供电方式的分析与比较[J].智能城市,2019,5(11)
[3]丁鑫.提高地铁直流供电系统稳定性设计[J].电工技术,2019(03)
论文作者:谢东成
论文发表刊物:《电力设备》2019年第23期
论文发表时间:2020/4/13
标签：变电所论文; 供电系统论文; 地铁论文; 网络论文; 环网论文; 接线论文; 母线论文; 《电力设备》2019年第23期论文;