摘要：本文从可靠性方面浅谈地铁供电系统的组成，分析了影响供电系统可靠性的因素，针对各种情况提出相应的解决措施。
关键词：地铁供电系统；可靠性；分析
1导言
随着国内轨道交通行业的快速发展，市民出行的方式越来越多样化，地铁出行越来越受到市民的欢迎。可靠的地铁供电系统是地铁安全运营的重要保证，一旦发生供电系统故障，将导致各类负荷失电，甚至威胁地铁的安全运营，扰乱市民的正常出行，造成不良的社会影响。因此，对地铁供电系统的可靠性分析具有重要意义。
2地铁供电系统的组成
2.1地方电网供电
作为城市轨道交通，地铁被视为一级负荷，一般由地方电网两回路110kV电源为每座地铁主变电所供电。其两回路110kV电源设计有两种，一种是两回路110kV电源均为专线，可靠性极高；另一种出于地方电网设置的布局、经济性等方面的考虑，一回路110kV电源为专线，一回路设置T接线路，可靠性虽然比第一种有所降低，但也能满足供电稳定可靠的需求。例如东莞市轨道交通2号线，设计两个110kV主变电所，其中一个主变电所一回路专线，一回路T接线路，而另一个主变电所两回路均为专线。
每个主变电所引入地方电网两回路110kV电源后，对应设置2台主变压器，降压后通过中压环网供电网络，向地铁沿线的牵引变电所、降压变电所供电。
2.2环网中压供电
国内地铁常用的环网中压网络接线形式为电缆双环网，电压等级常见有35kV/33kV/10kV。主变电所对应的两路电源降压后，分别设置I、II段，双环网的电缆分别接于I段和II段，为地铁沿线的牵引变电所、降压变电所I、II段供电。正常情况下，环网中压的I段、II段两路电源各自承担50%的负荷。这种接线方式具有很高的可靠性及灵活性，当任一段中压电缆线路发生故障，可通过合上母联开关，实现地铁的不间断供电。
环网的中压电源为地铁沿线的牵引变电所、降压变电所供电，变压器降压后，通过整流机组整流为直流电为地铁供电，通过低压开关柜为车站、轨行区提供低压用电。
2.3整流机组
整流机组把环网中压提供的交流电降压整流为一定电压等级的直流电，其通过接触网/接触轨为地铁列车供电，目前主流的电压等级为DC1500V和DC750V。
一般设置两套整流机组并联运行，为减少谐波影响，一套整流机组输出12脉波，两套并联输出等效24脉波。在地铁运营初期，当一套整流机组退出运行，另一套可单机运行，保证为地铁列车输出可靠的直流电。当地铁客流上升，用电负荷增大到一定程度，发生整流机组故障，可通过相邻的供电分区进行单边或者大双边支援供电。
2.4低压供电
正常运行时，降压变电所I、II段低压母线同时运行，当一路电源失电时，相应的母联开关自投投入，维持所有的一、二级负荷。当恢复供电时，母联开关断开，恢复正常的I、II段运行。
典型的地铁供电系统图
3影响供电系统可靠性的因素及解决措施
地方电网是地铁供电的来源，影响着地铁的供电方式。中压环网系统是地铁供电系统的核心，其是保证地铁供电可靠性的关键因素。牵引供电系统通过接触网/接触轨为地铁列车供电，对地铁供电的可靠性起到直接性的作用。此外，供电设备的老化也会对供电系统可靠性造成影响。
3.1地方电网供电异常
由于受天气、检修、故障等多方面影响，地方电网的供电异常成为地铁供电系统不可控因素，故通过冗余设计可以一定程度消除由于地方电网供电异常导致地铁供电系统的不稳定，影响地铁的安全运营。地方电网两回路110kV电源为每座地铁主变电所供电正正体现了冗余设计，当其中一路由于各种原因停止供电，另一路可通过母联开关为其供电，甚至可通过中压环网的联络开关，实现一个主变电所为另一个主变电所支援供电。
3.2环网中压系统一路电源退出运行
对于环网中压系统，应设计为，当一路电源退出运行时，另一路能够承担起原来线路的一、二级负荷，并且线路末端电压的线损不超过5%，以保证地铁供电系统的可靠稳定运行。
3.3牵引供电系统故障
牵引供电系统故障因素多种多样，框架电流、逆流、接触网/接触轨短路、恶劣天气等因素均可影响牵引供电系统的稳定性和可靠性。
设计电流速断保护作为牵引供电系统近端短路的主保护，而牵引供电系统中、远距离短路故障的主保护则为电流增量保护di/dt和电流上升率保护ΔI。为提高继电保护的可靠性，还设置大电流脱扣、双边联跳保护、框架电流/电压保护等一系列保护措施。此外，直流馈线开关的自动重合闸，防止瞬时性故障导致的停电，是牵引供电系统可靠性的一个重要措施。
以上各种保护协调配合，实现选择性跳闸，提高了牵引供电系统的可靠性。
3.4供电设备老化
供电设备的老化影响了供电系统的稳定性，决定了供电系统能否可靠地运行。在供电系统发生故障后，需要对供电系统设备故障进行分析，统计一段时间内供电设备故障的类型、原因，得出分析结论，以分析表的形式呈现出来。这个分析表中主要的内容包括：这段时间内不同设备发生故障的次数、概率；不同供电设备老化后供电系统能否正常地运转；不同供电设备完全失效时产生的故障；针对不同供电设备故障采取的解决措施；整体分析得出初步结果后，可利用QC的方法，运用不用的QC工具，如甘特图、因果图、树图、雷达图等，分析人机料法环各种因素对设备的影响，以此降低设备的故障率，减少由于设备老化而对供电系统可靠性的冲击。
4电力监控
地铁变电所一般按照无人值班方式设计，故必须具备稳定可靠的电力监控系统，由控制信号盘、所内通信网络及各个微机测控、保护设备等智能电子装置组成，实现对变电所供电设备的控制、保护、监视及运行数据的测量及传输，完成可靠的遥控、遥信、遥测、遥调等“四遥”功能。
当地铁供电系统出现故障时，根据电力监控系统发出的故障信息，电力调度及维修人员迅速判断及做出相应的有效措施，最大程度降低故障对整个供电系统的影响，是供电系统可靠性的另一方面体现。
5结论
结合以上可靠性的分析，地铁供电系统的稳定可靠运行是需要多方面配合实现的：设计层面的冗余考虑、继电保护的合理配合及可靠动作、故障情况的设备支援供电、设备日益老化情况下的应对措施、维修人员的快速响应等等。对地铁供电系统进行可靠性分析，保证地铁的稳定供电，提供良好的行车基础，为市民的出行带来便利。
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论文作者:袁秋扬
论文发表刊物:《电力设备》2018年第31期
论文发表时间:2019/4/22
标签：供电系统论文; 地铁论文; 变电所论文; 可靠性论文; 故障论文; 回路论文; 设备论文; 《电力设备》2018年第31期论文;