摘要：随着我国经济的发展以及城市化的推进，基础设施的建设正在如火如荼的展开。作为城市交通基础设施的一份子，地铁建设也在热火朝天的进行中。调查显示，截止 2019 年 12 月 10 日，全国已有 40 多个城市开通了城市轨道交通。在地铁建设过程中，可靠性及安全性是其首要目标。而变配电系统作为地铁持续运转的重要能源组成部分，对地铁的可靠、安全运行起着举足轻重的作用。通常来讲，地铁中的用电设施主 要包括牵引用电设施（接触网）、站内配电照明设施、自动控制设施、消防设施、环控设施等。电压等级范围广、电压类型种类多，这就对供电 的安全性及可靠性提出了更加严格的要求。由此，本文浅谈了关于地铁供配电网络的稳定性和安全性的一些内容。
关键词：地铁工程；变配电系统；可靠性；安全性
地铁变配电系统主要为牵引用电设施（接触网）、站内配电照明设施、自动控制设施、消防设施、环控设施提供电能，因此，变配电 系统的稳定性及安全性是首要思考的问题。以下就从地铁总体变配电系统、环控供配电系统、车站变配电系统及保护配置方面对地铁供电 的可靠及安全性的保障阐述一些个人的观点。
1、地铁总体变配电系统
地铁供配电网通常由低压配电网、牵引供电网和主变电所组成。一条地铁线路一般设置 2~3 个主变电所，用于实现全线牵引、动力和照明方面的供配电。各个主所同时运行，互为备用，任意一个主所的 故障均不影响地铁主要用电设施的运行。为方便后续管理，在沿地铁 线路大概每隔 2~3 站来安装一个牵引变电所，用于负责机车牵引供配电，其中各个车站最少要建立一个降压变电站，主要用于完成车站与 区间设施的供配电。
地铁供配电系统根据用电种类来分析，大致分为两类，一类用于地铁车站和区间动力照明供电，另一类用于实现地铁机车牵引供电。 工程实践中，用于地铁车站动力照明供电的降压变电站的供电变压器容量应根据站内用电负荷确定，通常设置在几百至上千 kVA，采取交流 380/220V[1] 电压供电。而国内的牵引供电网通常采用 DC1500V 额定电压供电，其电压波动范围应满足 GB-T10411 的相关要求，即保持在 1000V~1800V 之间。
2、地铁环控网供配电系统
根据地铁站环控设备的分布特点，通常在各地铁车站两侧的环控负荷中心位置建设专用的电控室对环控设备实现集中供电。由于冷水机组的用电量较大，在设置有冷水机组的一侧，电控室应尽量靠近冷 水机房，以缩短供电距离，减小线路损耗。在此环控电控室内设置专 用环控柜，专供冷冻机组配套水泵和冷却塔等三级负荷用电。冷冻机 组等用电量较大的设备是由降压变电所实现专门供电。环控大机组、 环控小机组与隧道通风机组当中的风机等重要的用电设施均采用二级甚至一级负荷供电。
地铁环控设备中的一、二级负荷通常从就近的站内降压变电所引进两路独立的电源供电，在用电负荷的进线柜内设置双电源自动切换装置。当主用电源由于故障而失电时，在规定的时间内自动切换到备 用电源供电，从而保证了供电的可靠性和连续性 [2]。环控电控柜低压供电采取 VFD（变频器）、SS（软启）和 MP( 马达保护器 ) 等多种方式保护电动机，保证设备的安全可靠运行。
3、车站变配电系统
3.1供电电源
根据相关规范 (GB50157) 的要求，地铁中的牵引用电负荷为一级负荷。而通常地铁车站变配电系统的供电范围包括了地铁牵引用电， 故车站降压变电所一般采用两路独立的电源供电。两路电源取自不同的两座上级变电所或者统一变电所的不同母线段，一路电源故障时不会影响整个系统的运行，从而有效保障供电的可靠性及系统的安全性。
3.2系统主接线与运行模式
工程实践中每个车站通常设置一座降压变电所（部分车站设置牵混所），某地铁工程车站降压变电所主接线示意图如下。
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图 1 某地铁工程车站降压变电所主接线示意图
35kv 主接线采用单母线分段接线，正常情况下，母联断路器断开， 两路进线同时供电，分列运行，互为备用。当某一路进线由于故障失
电时，断开该路电源的进线开关，切掉三级负荷，合上母联断路器， 由正常电源回路承担全站一、二级负荷的供电。
低压配电选择 TN-S 系统，采用 AC 380/220V，50HZ 电压，动力设备主要采用放射式供电形式，照明主要采用树干式的供电形式。不同等级的低压用电负荷采用不同的供电方式。三级负荷（如普通照明、广告照明、冷冻站等）采用单电源供电，该类负荷在一路配电系统一路电源故障时可以停止供电；二级负荷（如电梯、设备管理房照明、维修电源灯）采用双电源供电；一级负荷（如消防设备、电力监控设备等） 采用不同母线段的两路独立电源供电；一级负荷中特别重要的负荷（如应急照明、信号系统等）采用双电源 + 应急电源（如 UPS）的方式供电。二应急电源设置通常采用两种方式。一种是各负荷分别设置 UPS，另一种是选择大功率 UPS 统一电源，然后配出线路到各系统。
4、保护配备
（1）变电所供电变压器配备电流速断保护、过电流维护、过荷载 维护、温度维护、零序电流维护。
（2）0.4kV 开关柜保护配备见表 1。
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其中，ts1、ts2 是上下级断路设备断路短延时运行时间整定值； Is1、Is2 是上下级断路设备断路断延时电流整定值；△ t 是整定时差， 通常取 0.1 秒；k 是可靠值，通常取 1.2。
3）在配电网终端，兼顾经济成本，断路器通常选择非选择型，要 注意提高上下级断路设备当中额定电流极差，但该方式不建议在关键 负荷回路使用。
5、结束语
综上所述，变配电系统承担着为地铁运行提供基础能源的重任， 地铁中用电设施的多样性及复杂性对供电的安全可靠性有着更加严格 的要求，而对变配电系统可靠性及安全性的要求贯穿于地铁工程的筹 备、设计、建设及运行整个过程当中，所以本文的探讨具有一定的实 践意义。
参考文献
[1]裴延涛 , 张志军 , 冯笑 . 地铁供配电系统特征谐波产生的原因分析[J]. 河南科技,2018(22):115-118.
[2]张云飞 . 地铁供配电系统的可靠性与安全性分析 [J]. 建材与装饰,2018(17):110.
[3]郭鹏飞 . 地铁供配电系统的可靠性与安全性分析 [J]. 机电信息,2017(15):16-17.
论文作者:郑万平
论文发表刊物:《建设者》2019年20期
论文发表时间:2020/1/3
标签：地铁论文; 变电所论文; 系统论文; 负荷论文; 车站论文; 设施论文; 安全性论文; 《建设者》2019年20期论文;