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摘要：城镇经济的飞速发展，公共交通网络化体系的不断完善，使得城市交通运输需求逐步提升。为缓解道路拥堵情况，地铁的发展与建设成为交通运输现代化管理的重要内容。在此基础之上，为保证地铁系统的安全运行，为有轨运输提供稳定的电力支持，相关部门应结合地铁供电的具体需求，合理选择环网接线模式。当前阶段，国内环网接线的常见模式包括牵引动力照明的独立网络形式与混合网络形式。
关键词：电缆双环网；动力牵引照明；混合接线
环形电网的运行模式分为开环运行、闭环运行，供电系统中通常选择闭环运行模式，以保证供电的连续性与稳定性。与此相对应的，在配电管理中，通常选择开环运行。本文主要研究在地铁供电程序中环网技术的应用情况，及不同供电模式下的接线技术的选择。
一、环网供电在地铁运行系统中的应用形式、技术优势及设计原则
1、环网供电在地铁运行系统中的应用形式
在地铁运行系统中，常见的环网供电接线形式包括：手拉手、网格式、电缆双环网以及单环网等。现阶段，手拉手以及网格式的接线方式已经逐步被淘汰。以某沿海地区的地铁接线系统为例，由于设置了独立式的接线网络，选择单环网模式，可以满足地铁消防等方面的供电需要，但对于照明网络的适用性不强，因此被其他电网接线模式取代。当前阶段，国内地铁的环网接线通常选择双环网。
电缆双环网属于典型的环网供电接线模式，实际是单环网的规律组合，依照二回线路，可以有效解决单环网接线中低压设备、变压器以及电缆线路由于故障引发的停电问题，减轻变压器的实际负荷，设置两个电源体系。由于双环网接线的安全性与灵活性，可以保证地铁供电系统的稳定运转，实现双电源供电的目的。与此同时，当双环网中某一电缆或环网单元需要进行检修或者出现突发故障时，由于低压母线的联合，能够保证地铁供电不间断。
2、地铁环网系统的设计原则
在进行环网系统的设计时，应该在确定电压等级的基础上，遵循以下几方面的原则：第一，保证供电系统的运行安全与稳定；第二，一个变电所需要设置两个电源；第三，保证硬件设备的电压与容量满足地铁运行需要；第四，电力负荷的分配应该兼具平衡性与标准性；第五，供电系统分区应该按照就近原则装配电源，避免出现返向送电的情况；第六，供电系统的建设应该与经济指标相匹配；第七，确保继电保护系统的可靠性；第八，接线方式以简单、灵活为主；第九，变电所设置主接线时，应保证线路的一致性；第十，可以保证倒闸、运行管理的操作需求；第十一，合理选择设备类型。
3、环网供电在地铁运行系统中的技术优势
环网供电模式的运行原理是利用中压电缆，将上级主变电与下级牵引变电的系统纵向连接，将全线牵引变电与降压变电所横向连接起来，然后发挥输电线路的电力承载、运输功能。通常情况下，环网供电程序中的单一用电点都会设有两个单元的电路系统与电源进行连接，以此形成环状的供电网络，确保地铁运行的供电稳定。与此同时，环网供电相较于过去的供电系统，具有停电故障发生次数少、电力调节便利、误操作可能性低等方面的优势。在电力系统发生故障问题时，环网技术可以通过SCADA系统，快速的对故障点进行监测并发出警报，便于维护小组及时对故障进行处理，在控制故障影响范围的同时，保证地铁运行系统中电力使用的可靠性与安全性。
二、地铁运行系统中环网供电的主要技术应用模式
当前阶段，由于地铁系统中的电力供应需求不同，环网供电也陆续开发出了功能不同的系统，主要包括牵引供电系统，即针对牵引变电所的需求进行供电的环网；降压供电系统，也可以称为动力照明环网供电，为降压变电所提供电力支持。目前，我国城市建立的轨道交通系统中，常见的环网供电模式包括：牵引动力照明混合网络以及牵引动力照明独立网络（如下表1所示）。其中，独立网络能够选择不同的电压等级，也可以选择同一电压进行供电，牵引系统与动力照明系统是独立的，系统互相影响程度较低。混合网络使用的是同一电压，利用公共电源的电路为横向的变电所供电。如果供电系统属于集中供电，牵引系统与动力照明系统可以选择独立模式；如果地铁电力系统采用分散模式的供电程序，通常选择混合模式的环网供电系统。
表1 既有环网供电技术应用形式
1、独立牵引环网与独立动力照明系统结合的供电模式
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断路器，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。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。
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10kV，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。
结语：地铁系统的稳定运行离不开供电网路的合理建设，环网供电程序由于稳定性相对较高、系统故障影响范围小、接线方式较为灵活等技术应用优势，已经成为城市有轨运输体系建设的重要供电技术选择。地铁供电系统的技术安全不仅是保障城市公共交通稳定的基础，同时也是有轨运输网络化建设的必要条件，因此，在设计环网系统时，应结合供电分区情况及电源容量与线路负荷情况，确保环网接线兼顾经济性与实用性。
参考文献：
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[2]张艳华.城轨供电系统环网电缆敷设及电缆支架制安设计[J].现代城市轨道交通，2016（4）；
[3]孟祥飞.地铁供电系统中刚性接触网常见故障和防范措施解析[J].环球市场，2017（10）.
论文作者:蒋学帅
论文发表刊物:《电力设备》2019年第1期
论文发表时间:2019/6/21
标签：供电系统论文; 环网论文; 接线论文; 地铁论文; 变电所论文; 系统论文; 母线论文; 《电力设备》2019年第1期论文;