地鐵供配電系統的可靠性與安全性分析

張云飛

（北京中廈建筑設計研究院 北京 102300）

1 地鐵供電系統設計

目前，地鐵供電系統主要是由電力監控、低壓配電系統、牽引供電系統以及主變電所構成。通常一條地鐵線會設置兩到三條主變電所（110kV/35kV），其主要是用來進行全線牽引、動力以及照明方面的供電，為了便于后期的管理，那么一句車站的局部為（站間距1000m左右）在約為2～3站來進行一處牽引變電所的設置，其主要是用來負責機車牽引供電，其中的每一個車站至少要設置一處降壓變電所，主要是用來進行車站和區間設備之間的供電。

一條地鐵線路主要依照用電類型來進行分析，主要可以分成兩類，分別是地鐵車站與區間動力照明用電，另外一類則是用來進行地鐵機車牽引用電。在這之中，地鐵車站主要用在動力照明配電的降壓變電所的配電變壓器安裝容量則適宜控制在2×1250kVA（具體是以標準車站為例），運用交流～380/220V；但是牽引供電系統主要運用的是DC1500V架空接觸網供電制式，相應的接觸網最高與最低電壓水平要符合GB/T10411-2005之中的各項規定，也就是接觸網的最大電壓要在1800V之內，最低電壓則適宜控制在1000V。

2 地鐵環控系統供電設計

地鐵車兩端的環控負荷中部位置周邊進行環控電源室的設置，環控設備主要是由環控電控室來進行集中是配電。其中的一端的環控電源室要緊鄰冷凍機房，并且在該電控室之內來設置必要的專用緩控柜，專供冷水機組配套的水泵與冷卻塔等三級負荷用電。冷水機組等等相對較大負荷主要是由降壓變電所來進行專門供電。環控大系統、環控小系統以及隧道通風系統之中的風機用電都是一、二級負荷。

地鐵環控配電的一、二級負荷主要就是從降壓變電所引入到兩路獨立化的電源來實施進線，蔣多變電所到環控電控室進線柜的兩路電纜基本上都運用的是礦物雙電源切換以及礦物絕緣電纜的主接線方式，環控電控所運用的方式是現場環控設配電，并其很好的直接針對其來實施合理化的控制。環控電控柜低壓配電利用變頻器、軟啟動器以及電動機保護器來有效的針對電動機實施全方位的保護，并逐步的實現節能的目的。

地鐵環控配電的三級負荷主要可以從降壓變電引入到一路電源進線，降壓變電所到環控電控室進線柜的電纜則集中運用無鹵、低煙、銅芯的B級阻燃型電纜。環控電控柜來設置三級負荷母線段，運用單母線不分段的接線方式，為很好的為冷卻塔、冷卻水泵與冷凍水泵等三級負荷來進行分組配電。然而環控電柜則運用的是直接放射的方式來為水泵等等設備配電實施有效的控制。

值得注意的就是，在車站環控設備之中，通常的空調動力設備則運用的是直接啟動的方式，在單機容量過大的情況之下，啟動就會伴隨產生電壓波動，而導致負荷受到一定的影響，則選擇運用軟啟動的方式（通常單機容量≥75kW時運用的是軟啟動）。假使環控工藝要求針對其中部分環控設備應用變頻控制，來實現節能的目標，但是卻在變頻基礎之上大型負載的時候，就不能再運用軟啟動的方式。

3 地鐵供配電系統的可靠性與安全性

3.1 電源側

在運用集中供電方式的供電系統之中，地鐵站降壓變電所的電源引自地鐵專用主變電所的各個母線段之中；然而在分散式供電系統之中，則主要運用的是城市配電網之中的各個開關站。但是不管運用何種方式，供電系統都可以很好的為地鐵站的降壓變電所提供兩路獨立式的電源，確保地鐵站內的供配電系統可以很好的實現一級負荷供電的實際需求。

3.2 變電所電氣主接線和運行方式

依據各個車站自身的規模，地鐵站一般會設置1～2座變電所，降壓變電所也會選用相對典型化的電氣主接線方法。

3.3 備用電源與應急電源的應用

對于綜合監控、AFC、FAS、信號以及通信等等系統之中，疏散指示與應急照明系統都是一級負荷之中相對關鍵的負荷。監控等等系統所運用的是UPS來當作是其中的備用電源，那么配電方式則是：因為降壓所之中各個母線段的兩路0.4kV電源在最后一級的配電箱位置來實施合理化的調換，再將UPS接入其中。UPS的配置主要有兩種方式，其中之一運用的是大功率UPS集中電源，另外一個則運用的是各系統分別配備UPS，統一的將其輸出回路到各個系統之中。

3.4 正常照明供電的可靠性與安全性

地鐵車站照明主要可以分成兩類：分別是應急照明和正常照明，其中部分線路的車站設置的是值班照明。依據某個區域地鐵運用部門統計分析得知，其中照明系統所引發的故障概率已經占到了整個低壓配電系統初出現故障概率的八成，照明供電的安全可靠性會直接性的影響到了公共場所之中的人身安全性。

對于地鐵而言，在公共區域和出入口通道的人口密度相對集中，地下站的正常照明基本上依照的是一級負荷來予以供電，地上站的正常照明則運用的是二級負荷來進行供電。為了有效的促進照明供電過程之中的可靠性，那么正常照明回路則運用的是交叉配電的方法。

總之，目前，地鐵建設的速度在不斷的加大，地鐵安全運行則是進行工程建設的首要原則，但是在地鐵運行過程之中，供電系統則是其中最為基礎的能源設施。供配電系統是地鐵供電系統之中的關鍵部分，其主要承擔著AFC、信號、通信、消防、照明、給排水以及環控等等用電設施的供電，在諸多用電設備與接口相應的對于供電的安全可靠性提出了更為嚴格的標準。因此，本文的研究也就顯得十分的有意義。

[1]郭鵬飛.地鐵供配電系統的可靠性與安全性分析[J].機電信息，2017（15）：16～17.