關于天津地鐵11號線供電系統運行方式的分析

劉聰

摘 要：供電系統作為城市地鐵的大動脈，為地鐵列車、通信系統及信號系統等提供優質可靠的電能，驅動著整個地鐵線路的運行，因此供電系統持續不間斷高質量的為地鐵各系統供電，對保證地鐵安全、穩定運營顯得尤為重要。通過對天津地鐵11號線供電系統在正常及故障狀態下的運行方式進行分析，為提高供電系統運行人員處理地鐵供電系統故障的效率，及時進行供電系統運行方式的切換，對快速恢復地鐵各系統供電，降低運行影響，提供參考。

關鍵詞：地鐵;供電系統;運行方式

0 引言

為滿足天津地鐵11號線一期工程供電系統安全、可靠、經濟、運行靈活的要求，且有利于工程實施及方便運營管理、降低運營成本。天津地鐵11號線供電系統的供電方式為兩級集中式，電壓等級為110/35 kV，設置了兩座變電站，分別為六里臺、馴海路，主變電站的電源均源自城市電力系統，電壓等級為110 kV。

六里臺主變電站由天津地鐵7號線建設，八里臺為7號線與11號線的換乘車站，從該處電源電纜最終進入11號線，并在11號線的八里臺站的變電所內合建設置電源開閉所。馴海路主變電站由天津地鐵11號線建設，經電纜隧道引入11號線。

1 地鐵供電系統的作用影響

近年來，我國城市化發展水平有顯著提升，地鐵建設項目規模較為可觀。地鐵為我國城市交通作出了重要貢獻，已然成為不可分割的一部分，作為現代交通工具，在城市的核心地段，均設置了地鐵站點，城市居民出行時更為方便。地鐵供電系統的有效性則決定了這一公共交通工具是否能夠長期堅持工作。地鐵的服務內容包括多個方面，所有的服務想要順利實施都必須有地鐵供電系統的支持，所以，供電系統在其中承擔非常重要的角色。工作人員需對地鐵供電系統的特點有明確了解，掌握其運營方式，對地鐵供電系統的研究要持續深入，在建立供電系統時要綜合考慮實際情況。地鐵供電系統非單一部分組成，其結構復雜程度較高，其中的子系統也不在少數，比如內外部供電系統、電力保護系統、電力監控系統等。

2 地鐵供電系統的運行方式及特點

2.1 集中供電的運行方式及特點

地鐵供電系統有多種運行模式，其中應用率較高的為集中供電模式，該供電模式的結構組成包括主變電所。也就是說，集中供電使用的變電供電系統專門用于地鐵，綜合考慮了實際電容量和地鐵長度。一般來講，主變電站的電壓在AC110kV左右，但是會視具體情況作出適當調整，下降至AC35kV，完成內部供電，也可以通過兩個電源分流，進行電壓的轉變。集中供電時地鐵供電運行管理更加簡便，會涉及多個變電所和電壓，所以較為可靠。現如今，在國內，大部分一線城市采用了集中供電模式。

2.2 分散供電的運行方式及特點

分散式供電，簡單來說就是將電源分為多個區域。相較于集中供電模式，運行理論存在很大差異，分散式供電的電源大部分來自城市供電，城市電網承擔著為地鐵沿線供電的任務，地鐵控制則需地區變電所來實施，通常來講，無論是分散式供電還是集中式供電，二者并無差異。采用分散式供電，增加了地鐵供電的靈活性，確保地鐵的電量充足，避免因受到其他因素影響無法供電而導致運行受阻。

2.3 混合式供電的運行方式及特點

將集中供電與分散供電綜合之后，形成了混合式供電，二者具備的優點均由分散式供電體現出來。但是，在地鐵供電系統應用過程中，需綜合判斷地鐵供電系統的實際情況，考慮到其作業需求的特殊性，所以在地鐵供電系統的模式選擇方面，更加偏向于集中式供電，分散式供電的應用率次之。部分地段可以使用城市電源，增加地鐵供電電源的數量，對原本顧及不到的區域提供電源，使得供電系統更加安全可靠。

3 交流供電系統

3.1 主變電站系統

從其中一個220 kV變電站A增設一回線路，另一個220 kV變電站B同樣增設一回線路，將這兩條新增線路引入馴海路主變電站，構成變電站兩回獨立電源。

從其中一個220 kV變電站C增設一回線路，另一個220kV變電站D同樣增設一回線路，將這兩條新增線路引入六里臺主變電站，構成變電站兩回獨立電源。

馴海路變電站的主設備有兩處電源，分別來自220kV變電站A和相同電壓等級的變電站B。

六里臺變電站的主設備有兩處電源，分別來自220kV變電站C和相同電壓等級的變電站D。

其中電力系統220kV變電站A、B、C、D相互獨立。

以馴海路主變電站為例，馴海路主變電站設置兩臺50MVA主變壓器，110 kV側采用單母線分段接線方式，兩段母線間設母聯斷路器110kVQ1;35 kV側采用兩組單母線分段接線，其中I、II母線由1#主變接帶，III、IV母線由2#主變接帶，由絕緣管母線實現支接。I、IV母線之間設置母聯斷路器35Q1，II、III母線之間設置母聯斷路器35Q2。

3.2 中壓環網系統

天津地鐵11號線的供電網絡形式為AC35kV，在車站建有牽引變電所和降壓變電所。變電所之間的連接采用AC35kV電纜來完成，從而形成完整的地鐵11號線供電系統。

供電系統的連接方式為串聯環接，劃分三個供電分區，其中分區1（×××站-××路站）由六里臺主變電站供電;分區2（×××站-×××站）、分區3（×××站-×××站）由馴海路主變電站供電。

其中在××路站設置環網聯絡開關。

3.3 正線變電所系統

車站內變電所AC35kV采用母線間設置母聯斷路器35kVQ3的單母線分段接線方式，車站變電所每段35 kV母線上分別接帶動力變壓器一臺，高壓側電壓為35 kV，低壓側為0.4 kV，0.4 kV母線采用母線間設置母聯斷路器0.4kVQ1單母線分段接線方式。0.4 kV開關柜內設置三級負荷總開關和三級負荷母線，當變電所單臺變壓器運行時，切除所有三級負荷。

3.4 動力照明系統

動力負荷與照明負荷分開配電，動力設備配電以放射式為主，照明配電采用放射式和樹干式相結合的方式。一級負荷由兩路電源供電，引自車站變電所不同的0.4 kV一、二級負荷母線，互為備用，電源在末級設置雙切電源箱自動切換。

其中應急照明由應急電源裝置（EPS）供電。

4 交流供電系統運行方式分析

4.1 正常運行方式

天津地鐵11號線的主變電站有兩座，在××路站點，配有環網聯絡開關，六里臺和馴海路的主變電站負責不同的三個區域供電;運行無異常的情況下，所有主變電站的母聯斷路器是處于打開狀態，電源與主電壓器分列運行，其中一項有異常時，另一項可以作為替代。

每個地鐵變電所由兩回35 kV電源供電。運行無異常的情況下，兩回35 kV進線各自負責各自的供電對象，前者為變電所I段母線供電，后者則負責II段母線，母線運行互不干擾。

運行無異常的情況下，0.4 kV母聯斷路器處于打開狀態，動力變壓器各自為所屬的供電負荷供電。

4.2 故障情況下運行方式（N-1）

例如，馴海路主變電站中，有變壓器出現故障無法參與工作時，其他無故障主變壓器可以為該主變電站的責任供電區提供服務。

馴海路主變電站某項專用電源不參與運行時，主變壓器供電任務需由該主變電站內其他專用電源負責，確保該主變電站同時為兩個分區供電。

對于其中35 kV電源因故障無法參與運行時，將35 kV母聯斷路器閉合，供電任務須由其他電源來完成。

5 直流供電系統的運行方式

5.1 交流測

牽引變電所AC35kV的接線方式為在母線之間安裝母聯斷路器，單母線分成兩段予以連接。所有母線均設置進線和出線各一路，進線電源是從主變電所引入，為相鄰變電所提供電源。

5.2 直流側

整流器正極連接于DC1500V母線，中間設置直流快速開關;負極則連接于負母排，中間連接手動隔離開關。

DC1500V母線采用單母線接線型式，正線典型變電所設置的直流饋線有4路，其經由直流快速開關與接觸網的上行和下行電動隔離開關進行連接，分別向地鐵左線大小里程兩個方向、右線大小里程兩個方向供電臂供電，每條供電臂由相鄰變電所各出1路DC1500V直流饋線供電，左線大小里程兩個方向供接觸網供電臂間設置越區聯絡開關，同樣右線大小里程兩個方向供接觸網供電臂間設置越區聯絡開關。

6 直流供電系統運行方式分析

6.1 正常運行方式

牽引變電所中的兩套整流機組并聯工作，正線相鄰牽引變電所對正線牽引網實行雙邊供電;車輛段牽引網由車輛段內的牽引變電所供電。

6.2 任一座牽引變電所解列退出時的運行方式

（1）大雙邊供電方式。當正線任一座牽引變電所因故障退出運行解列時（不含末端牽引變電所），閉合因故障退出運行的變電所左線及右線大小里程兩個方向供接觸網供電臂間越區聯絡開關，由故障牽引變電所相鄰的兩座牽引變電所越區構成大雙邊供電。

（2）單邊供電方式。當末端站牽引變電所解列時，閉合因故障退出運行的變電所左線及右線大小里程兩個方向供接觸網供電臂間越區聯絡開關，由故障牽引變電所相鄰的牽引變電所越區構成單邊供電。

當車輛段牽引變電所解列時，閉合左線及右線大小里程兩個方向供接觸網供電臂間越區聯絡開關，由正線相鄰的末端站牽引變電所向定修段進行支援供電。

（3）單機組方式。牽引變電所一套整流機組故障時，允許另一套整流機組繼續運行，不考慮相鄰兩座牽引變電所同時單機組運行的工況。

7 結束語

城市地鐵已經成為人們通勤及出行的首選，為保障地鐵正常穩定運營，地鐵供電系統設計者將雙電源的理念貫穿于整個供電系統，主變電站雙電源進線或是雙主變電站設計，110 kV單母線分段接線或是末端的雙電源切換箱，無不體現著雙電源的理念，最大限度的保障地鐵各系統持續可靠的用電。通過對天津地鐵11號線供電系統的分析，增進大家對地鐵供電系統運行方式的了解，加之保護及自動化裝置在供電系統中的普遍應用，供電系統運行方式的切換更加準確快速，確保地鐵各個系統安全、可靠的運行。

參考文獻：

[1]陳妮.地鐵供電系統可靠性和安全性分析方法探討[J].建筑工程技術與設計，2018（30）：2422.

[2]佘啟松.地鐵供電系統的供電方式及其選擇[J].城市建設理論研究（電子版），2019（12）：9.

[3]欒奕.地鐵供電系統組成及供電故障排查研究[J].數字化用戶，2018，24（47）：85.

[4]白鳳娟.變電所電氣主接線方式選擇[J].天然氣技術與經濟，2019，13（2）：51-53+88.

[5]陳英芝.一次設備在變電站的應用[J].科學技術創新，

2019（29）：160-161.