地铁供电系统设计分析

地铁供电系统设计分析

刘帅

深圳市地铁集团有限公司运营总部

摘要：地铁的供电质量关系到地铁的安全运，为地铁列车及车站提供电能。本文主要对于外部电源、中压网络、牵引及动力照明系统的供电模式进行分析，并对几种故障情况下的负荷切换进行阐述。

关键词：地铁；供电系统；运行方式

一、工程概况

XX地铁线路作为城市核心区的交通疏导干线，在满足商贸及观光游客的输送需求，全长为3.94km，全线总共设置9个车站。

二、供电系统构成

地铁线路供电系统共设5个高压室、6个牵引变电所、10个低压动力变电所，全线供电系统如图1所示。地铁线路外部电源和中压网分别取自于双子和中轴110/10kV变电站，牵引供电系统采用三相AC0.6kV供电制式，正线和车场牵引网均采用接触轨。

（1）外部电源

地铁线路没有专门设立主变电所，利用供电局双子、中轴主所10kV馈出电缆直接引入车站、车站高压室10kV进线，再通过10kV环网连接全线各高压室。其中双子主所供给全线10kVI段，中轴主所供给全线10kVII段。

（2）中压网络

全线的5座高压室分别位于车厂、A站、B站、C站、D站，根据供电容量和全线降压变电所和牵引变电所的设置，中压供电网络共分为两个大的供电分区。其中由C站、D站分别从区域变电站的两段10kV母线各引两路10kV电源。其它变电所采取电缆环接的形式从相邻变电所引入两路10kV电源。双子主所供给的10kV电源负责全线牵引系统供电与部分低压动力系统供电。中轴主所供给的10kV电源负责APM线除双子以外的所有低压动力系统供电。高压室10kV侧采用单母线分段接线形式，正常运行时母联断路器断开，两路母线分列运行，双子主所与中轴主所都具备单独作为APM线全线总电源的能力，一般电压波动及非供电局故障的情况下能够对保持全线各系统供电。除非由于供电局主所故障或APM线10kVI段进出线故障，一般不考虑对10kVI、II段进行投切，只靠某一主所供给全线电源。

（3）牵引供电系统

牵引变电所将高压室引入的AC10kV电压降压成为AC0.6kV电压，通过接触轨系统供给电动列车。全线共设置6个牵引变电所，车场设1座牵引变电所，正线的9座车站中每隔一座车站设置一个牵引变电所，分别是A站牵引变电所、C站牵引变电所、D站牵引变电所、G站牵引变电所、R站牵引变电所。牵引变电所0.6kV侧为单母线分段接线形式，正常运行时母联断路器断开，两台牵引变压器分列运行，分别负责左线和右线牵引供电分区的供电。牵引变电所分就地和远方两级控制方式，各控制对象能单独进行控制方式转换，按无人值班设计。

（4）动力照明系统

低压变电所电源取自其相对应10kV馈线开关柜，经10kV/0.4kV变压器将10kV电压变为0.4kV低压。动力变电所在车场和每个站均设置一座，为车站、车场、控制中心除牵引以外所有负荷供电。包括通信系统、信号系统、低压配电系统、照明等等。降压变电所同样采用单母线分段接线形式，这里不再赘述。

三、供电系统故障切换

以上是正常情况下供电系统的运行方式，在供电系统出现故障时需要对用电负荷进行切换，下面介绍主所、牵引所、降压所故障情况下的负荷切换。

（1）双子进线故障

双子如果是双子主变电站提供的两回路10kV电源之一发生故障时，则需将两路进线电源都退出，合上B站和C站的10kV母联开关恢复供电，确保全线各牵引所的10kV电源来自同一段10kV母线，满足0.6kV侧左线/右线牵引网并列运行。

图1地铁某线供电系统图

（2）中轴进线故障

如果是中轴主变电站提供的两回路10kV电源之一发生故障时，合上故障变电所10kV母联开关，恢复该故障外部电源供电区域内的所有负荷供电。

（3）牵引变压器故障

全线6座牵引变电所的两台牵引变压器均接自区域变电站的同一段母线。正常运行时，当一台牵引变电所0.6kV侧为单母线分段接线形式，当一台牵引变压器故障退出运行时，母联断路器闭合，另一台牵引变压器负责该所上、下行牵引供电分区的供电。在任何情况下，两进线断路器和母联断路不得同时闭合。

（4）动力变压器故障

降压变电所或跟随式降压变电所内一台10/0.4kV的变压器故障时，切除该变压器及该变电所供电区域内的三级负荷，合上0.4kV母联开关，由该变电所内另一台10/0.4kV变压器承担该变电所供电区域内的一、二级负荷供电。

供电系统长期处于正常的运行方式，但在系统故障或者作业需求时，需要对系统运行方式进行切换，必须清楚系统的运行状态，任何时候都不允许造成10kV并网运行。

四、总结

供电系统是地铁的重要组成部分，是地铁所有用户的动力源泉。它要为地铁内所有用户提供安全、可靠、优质、经济的电能。随着地铁线路不断增多，地铁供电系统的复杂程度越来越高，故障波及的范围也越来越多。一旦供电系统失去协调，将会使供电、通信、信号等系统紊乱，导致地铁无法正常运行，从而造成重大社会影响和经济损失。因此，要保证供电系统的可靠性的同时，还要做好各种故障预想，高效有序的切换负荷，保障地铁的安全、稳定运营。

参考文献：

[1]张霞.西安地铁2号线一期工程供电系统简析.

[2]张勇.人工智能在天津地铁供电系统中的应用与发展初探[J].地铁与轻轨.1993（04）

[3]莫景泉.地铁供电系统可靠性和安全性分析方法研究[J].中国高新技术企业.2013（01）

[4]罗伟祺.地铁供电系统零序保护问题探讨[J].技术与市场.2011（10）