摘要：地铁供电系统主要是由主变电所、外部电源、牵引供电系统、动力照明系统、电力监控系统等构成。牵引供电系统是保证城市轨道交通运行的主要设施之一，因此有必要加强对牵引供电系统的可靠性研究。为了更好阐述牵引供电系统设计的相关内容，本文作者结合自身在海外麦加地铁工作实践的相关内容对其进行阐述，以供参考。
关键词：地铁；牵引供电；系统设计
随着高速铁路的飞速发展，对牵引供电系统也提出了更高的要求。如何有效保证高铁供电系统的安全运行是摆在每一个变电所工作人员面前的首要问题，牵引供电故障是影响高铁运作的主要因素。牵引变电所是向电气化铁路供电的重要组成部分，与行车密切相关。因此一定要降低设备故障的发生率，保证可靠性。
其中，跳闸故障是主要故障之一，根据相关资料表明，日益繁琐的变电所馈线断路器过负荷跳闸，会对供电设备的正常运行产生严重威胁，同时也会缩短供电设备的寿命，影响运输生产秩序。为了有效保证供电设备的安全运行和运行任务的合理完成，本文作者对麦加地铁项目的相关内容进行分析，并提出针对性措施。
1供电系统简介
麦加地铁项目起于加马拉站，经米纳、穆茨达里法赫，至终点阿拉法特站。正线全长18.06公里，其中高架段长14公里。全线共设9座车站（加马那车站、米纳2车站、米纳1车站、穆兹达理法3车站、穆兹达理法2车站、站穆兹达理法1车站、阿拉法特3车站、阿拉法特2车站、阿拉法特1车站），线路末端设有车辆段1座（阿拉法特车辆段）。
该线供电系统采用集中供电的110/13.8kV二级电压供电方式，从沙特电力公司引入110kV电源，工频60Hz，设置110∕13.8kV的主变电所，一座位于米纳2车站附近的米纳主变所，一座在线路末端车辆段内，向全线的牵引供电系统和降压供电系统供电。全线牵引变电所进线电压为AC13.8V；降压变电所进线电压也为AC13.8kV。直流侧额定电压为1500V，向接触网供电。
主变电所内设2台110/35kV主变压器，容量均是67MVA，油浸自冷有载调压变压器，户外式自然风冷；110kV側2路电源电缆线路；13.8kV側是单母线分段接线方式。米娜主所8回13.8kV出线，另有2回滤波装置、2回所用变；车辆段主所6回13.8kV出线，另有2回滤波装置、2回所用变。两段母线间均设母联断路器，正常处于分闸状态。主变所间通过EEP2变电所内的常开联络开关联系。2座主变电所正常时同时运行，互为备用。
牵引动力为1500V直流系统，每个牵引变电所设2个容量为4000kVA牵引整流机组，向接触网馈出1500V直流电，每个牵引变电所设2套十二脉波的牵引整流机组，构成等效二十四脉波整流。
牵引变电所的设置按任1座牵引变电所退出运行时，由其相邻的牵引变电所支援供电，此时不影响车辆的正常供电。不考虑相邻的2座牵引变电所同时退出运行。
每个车站、车辆段、控制中心都必须设1座或2座降压变电所（也称辅助变电所）给车站和区间、车辆段、控制中心的动力负荷和照明负荷供电。每个降压变电所设2台13.8kV∕0.4kV变压器。牵引变电所和降压变电所合并成牵引降压混合变电所。
2牵引变电所故障主要原因
为了有效对跳闸产生的原因进行分析，作者使用综合电能分析装置对现象运行的数据进行收集，并进行全天候检测，主要对变电所的进线电压、电流以及馈线电路进行检测。并收集大量数据，对数据进行筛选，通过对比分析，作者总结牵引变电所跳闸故障产生的原因如下：
2.1 变电所主变容量和实际输送量严重不符
由于个别铁路的牵引变电所存在主变压器容量设置不合理的情况，随着时代的发展和铁路运输量增大，很多铁路牵引变电所出现了超负荷运行的情况。这在一定程度上严重影响到牵引变电所的正常运行。作者也从频繁跳闸、机车运行以及试验也应证了上述情况。
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2.2 地区电网系统不完善
铁路牵引供电系统电源是引自地区电网，地区电网设备的正常运行与否将会对铁路牵引供电系统产生直接性的影响。随着近些年来我国铁路项目建设的不断增加，对于电能的需求也相应增加。但是地方电网建设还未能和我国铁路供电建设同步实施，导致铁路牵引变电所的质量明显降低。尤其是供电运输线路长度过长，电能在传输过程中损失了大量的电能，制约了电网运行负荷的提升。同时加上铁路建设地理位置偏僻，也为电网更新建设工作带来极大的困难。
2.3 牵引工况的影响
牵引工况是指在牵引状态下列车的运行状态，例如：列车处于提速、静止等状态，
a机车处于加速牵引状态下，电压值会出现明显降低，作者进行累次试验均得到如上结果。
b当铁路牵引变电所在接触网天窗作业时，变电所的电源电压会突然增加，但是在离开天窗作业，接触到另外区域，电压值会出现明显降低。
3 减少铁路牵引变电所故障跳闸的有效措施
3.1 合理对变电所数量进行布置
随着我国铁路规模的不断扩大，我国铁路牵引供电所的数量也相应增多。供电所数量过多也是影响供电稳定性的主要因素之一。为此，在相关相关规定中明确指出，正常情况下，每两个牵引变电所的距离为45公里。同时每隔250公里还应该设置支柱变电所，通过建立较为完善的母线将电能均匀合理分配到各个变电所中，有效保证供电的稳定性。
3.2 合理规划铁路路径
为了有效满足在不同铁路运输密度下满足铁路供电所变电质量的要求，需要对现有线路进行合理规划，减少迂回线路、。同时还需要在行车调度中心中加强对列车运行图的把控，避免出现高峰期和低谷期，保证铁路牵引变电所供电负荷的稳定。另外，根据牵引变电所的实际容量对列车运载能力进行调整，避免列车供电系统出现大范围的损伤。
3.3 对牵引供电设备增容改造
随着列车牵引重量的提升，为了有效满足供电能力，提高牵引供电的可靠性，需要不断加强供电设备的投入力度。可以通过增大牵引变压器的容量、更换母线、接触网承力索等主导电回路设备提高载流量。
3.4合理配置保护定值
设置牵引变电所馈线过流保护定制需要参照馈线的最大负荷电流，同时还需要考虑到馈线末端最小短路电流。在实际运行过程中需要根据运行图的的变化趋势以及接触网重新对核算值进行核算，避免因为定值偏小出现跳闸现象。除此之外，还应对变电所的过流定值实施评估，防止因为定值过大出现跳闸。
3.5合理组织调度，均匀排放车流
作者通过结合数据对变电所主变压器馈线断路器跳闸时间段进行分析，发现放车时间集中分布在天窗借宿或者设备故障发生后。另外，车流排放不均衡、运行中追踪间隔过小也可能导致机车集中，这也是变电所馈线或主变压器跳闸的主要原因。
总结：通过本文的分析帮助我们对地铁牵引供电系统设计的内容有更加深入的了解，相关工作人员在实际工作过程中需要按照结合地铁的城市发展规划，采取最佳措施，实现高质量地铁供电体系的建设，有效保证供电的稳定性和安全，进而为公众提供更加安全、快捷的出行环境。
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论文作者:周瞻
论文发表刊物:《电力设备》2019年第10期
论文发表时间:2019/10/23
标签：变电所论文; 供电系统论文; 铁路论文; 阿拉法特论文; 车站论文; 地铁论文; 故障论文; 《电力设备》2019年第10期论文;