提高單一主變電所供電可靠性的方案探討

陳 飛，魏存祥

0 引言

主變電所是城市軌道交通的重要設施（當采用集中供電方式時），其主要功能是將來自城市電網的110 kV電源經降壓后為牽引變電所、降壓變電所提供中壓電源。一旦主變電所解列，將造成其供電范圍內牽引變電所、降壓變電所停電。鑒于主變電所的重要性，為提高其供電可靠性，一般城市軌道交通考慮在1座主變電所故障解列時，由其相鄰的主變電所對其支援供電，以保障其供電范圍內的牽引負荷和動力照明一、二級負荷不停電。然而，當1條城市軌道交通線路只設置了1座主變電所或者某一座剛建設了1條軌道交通線路的城市只有1座主變電所（整個線網也只有1座主變電所）時，傳統的1座主變電所解列由相鄰的另1座主變電所支援供電的模式將無法實現。因此，需要對該情況下如何提高主變電所供電可靠性進行探討。

1 提高單一主變電所供電可靠性的方案

由于線路長度、建設時序等因素，造成軌道交通線路只有1座單一主變電所時，為提高其供電的可靠性，可采取以下幾種方案。

1.1 方案1

方案 1采取的措施是提高單一主變電所自身供電的可靠性，這可從以下3個方面考慮：

（1）要求主變電所的兩回110 kV進線電源均為專線電源。根據《地鐵設計規范》，“主變電所進線電源應至少有一個為專線電源，”即1座主變電所只要有一回進線為專線電源即可滿足要求。但為加強進線電源的供電可靠性，避免因外部進線電源故障而造成主變電所停電，在單一主變電所的情況下，要求采取兩回進線電源均為專線電源的方式，以減小兩回進線電源同時故障的幾率。

（2）要求主變電所110 kV側主接線采用內橋接線方式。城市軌道交通主變電所110 kV側通常采用投資省、接線簡單的線路-變壓器組接線方式。但該接線方式在一回進線電源故障的情況下，其對應的線路-變壓器組也將退出運行。而內橋接線方式比線路-變壓器組接線方式供電更靈活，兩回進線電源可互為備用。當一回進線電源解列時，通過橋斷路器，可實現一回進線電源供2臺主變壓器，不影響軌道交通設備用電，且倒閘作業時，軌道交通供電系統也不需要停電。這樣減小了由于外部電源故障而引起主變壓器失電的幾率。

（3）調整運行方式。城市軌道交通主變電所為減小主變壓器容量、提高主變壓器的負荷率，通常采用2臺主變壓器同時投運的運行方式。但在線網單一主變電所的情況下，可考慮采用2臺主變壓器一主一備的方式，即正常運行情況下，1臺主變壓器投運，另1臺主變壓器為熱備用；當1臺主變壓器故障解列時，由另1臺主變壓器投運。采用該運行方式，可最大限度地減小由于2臺主變壓器同時故障而造成主變電所解列的幾率，而且國內鐵路的牽引變電所牽引變壓器全是這種一主一備的運行方式，其運營經驗已相當豐富、運營十分成熟。

圖1 線路-變壓器組接線和內橋接線示意圖

1.2 方案2

方案 2考慮從附近城市電網地區變電站引入兩回35 kV電源作為單一主變電所的備用電源：當單一主變電所解列時，由引入的兩回35 kV電源向單一主變電所供電范圍內的牽引負荷和動力照明一、二級負荷供電。

1.3 方案3

方案3是在綜合考慮線網的情況下，提前實施后續軌道交通線路的相鄰主變電所，從后續線路相鄰主變電所引入兩回35 kV電源，作為該單一主變電所的備用電源，當單一主變電所解列時，由其向單一主變電所供電范圍內的牽引負荷和動力照明一、二級負荷供電。

2 方案比較

上述提高單一主變電所供電可靠性的 3種方案比較分析詳見表1。

表1 提高單一主變電所供電可靠性的3種方案比較分析表

3 建議

通過對各方案的比較分析，綜合考慮其工程可實施性，在軌道交通線路只有單一主變電所供電時，建議采取提高110 kV進線電源要求、主變電所110 kV側采用內橋接線、調整主變壓器運行方式的措施來提高單一主變電所自身的供電可靠性，以此保障軌道交通線路供電。

[1]GB 50157-2003 地鐵設計規范[S].北京：中國計劃出版社，2003.

[2]于松偉，等.城市軌道交通供電系統設計原理與應用[M].西南交通大學出版社，2008.

[3]曹建猷.電氣化鐵道供電系統[M].中國鐵道出版社，1987.

[4]鐵道部電氣化工程局電氣化勘測設計院.電氣化鐵道設計手冊 牽引供電系統[M].北京：中國鐵道出版社，1988.