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(shè)施（當(dāng)采用集中供電方式時(shí)），其主要功能是將來(lái)自城市電網(wǎng)的110 kV電源經(jīng)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(nèi)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(shí)，由其相鄰的主變電所對(duì)其支援供電，以保障其供電范圍內(nèi)的牽引負(fù)荷和動(dòng)力照明一、二級(jí)負(fù)荷不停電。然而，當(dāng)1條城市軌道交通線(xiàn)路只設(shè)置了1座主變電所或者某一座剛建設(shè)了1條軌道交通線(xiàn)路的城市只有1座主變電所（整個(gè)線(xiàn)網(wǎng)也只有1座主變電所）時(shí)，傳統(tǒng)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(wú)法實(shí)現(xiàn)。因此，需要對(duì)該情況下如何提高主變電所供電可靠性進(jìn)行探討。

1 提高單一主變電所供電可靠性的方案

由于線(xiàn)路長(zhǎng)度、建設(shè)時(shí)序等因素，造成軌道交通線(xiàn)路只有1座單一主變電所時(shí)，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(gè)方面考慮：

（1）要求主變電所的兩回110 kV進(jìn)線(xiàn)電源均為專(zhuān)線(xiàn)電源。根據(jù)《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》，“主變電所進(jìn)線(xiàn)電源應(yīng)至少有一個(gè)為專(zhuān)線(xiàn)電源，”即1座主變電所只要有一回進(jìn)線(xiàn)為專(zhuān)線(xiàn)電源即可滿(mǎn)足要求。但為加強(qiáng)進(jìn)線(xiàn)電源的供電可靠性，避免因外部進(jìn)線(xiàn)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(jìn)線(xiàn)電源均為專(zhuān)線(xiàn)電源的方式，以減小兩回進(jìn)線(xiàn)電源同時(shí)故障的幾率。

（2）要求主變電所110 kV側(cè)主接線(xiàn)采用內(nèi)橋接線(xiàn)方式。城市軌道交通主變電所110 kV側(cè)通常采用投資省、接線(xiàn)簡(jiǎn)單的線(xiàn)路-變壓器組接線(xiàn)方式。但該接線(xiàn)方式在一回進(jìn)線(xiàn)電源故障的情況下，其對(duì)應(yīng)的線(xiàn)路-變壓器組也將退出運(yùn)行。而內(nèi)橋接線(xiàn)方式比線(xiàn)路-變壓器組接線(xiàn)方式供電更靈活，兩回進(jìn)線(xiàn)電源可互為備用。當(dāng)一回進(jìn)線(xiàn)電源解列時(shí)，通過(guò)橋斷路器，可實(shí)現(xiàn)一回進(jìn)線(xiàn)電源供2臺(tái)主變壓器，不影響軌道交通設(shè)備用電，且倒閘作業(yè)時(shí)，軌道交通供電系統(tǒng)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(diào)整運(yùn)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(fù)荷率，通常采用2臺(tái)主變壓器同時(shí)投運(yùn)的運(yùn)行方式。但在線(xiàn)網(wǎng)單一主變電所的情況下，可考慮采用2臺(tái)主變壓器一主一備的方式，即正常運(yùn)行情況下，1臺(tái)主變壓器投運(yùn)，另1臺(tái)主變壓器為熱備用；當(dāng)1臺(tái)主變壓器故障解列時(shí)，由另1臺(tái)主變壓器投運(yùn)。采用該運(yùn)行方式，可最大限度地減小由于2臺(tái)主變壓器同時(shí)故障而造成主變電所解列的幾率，而且國(guó)內(nèi)鐵路的牽引變電所牽引變壓器全是這種一主一備的運(yùn)行方式，其運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)已相當(dāng)豐富、運(yùn)營(yíng)十分成熟。

圖1 線(xiàn)路-變壓器組接線(xiàn)和內(nèi)橋接線(xiàn)示意圖

1.2 方案2

方案 2考慮從附近城市電網(wǎng)地區(qū)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(dāng)單一主變電所解列時(shí)，由引入的兩回35 kV電源向單一主變電所供電范圍內(nèi)的牽引負(fù)荷和動(dòng)力照明一、二級(jí)負(fù)荷供電。

1.3 方案3

方案3是在綜合考慮線(xiàn)網(wǎng)的情況下，提前實(shí)施后續(xù)軌道交通線(xiàn)路的相鄰主變電所，從后續(xù)線(xiàn)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(dāng)單一主變電所解列時(shí)，由其向單一主變電所供電范圍內(nèi)的牽引負(fù)荷和動(dòng)力照明一、二級(jí)負(fù)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(jiàn)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(guò)對(duì)各方案的比較分析，綜合考慮其工程可實(shí)施性，在軌道交通線(xiàn)路只有單一主變電所供電時(shí)，建議采取提高110 kV進(jìn)線(xiàn)電源要求、主變電所110 kV側(cè)采用內(nèi)橋接線(xiàn)、調(diào)整主變壓器運(yùn)行方式的措施來(lái)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(xiàn)路供電。

[1]GB 50157-2003 地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2003.

[2]于松偉，等.城市軌道交通供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理與應(yīng)用[M].西南交通大學(xué)出版社，2008.

[3]曹建猷.電氣化鐵道供電系統(tǒng)[M].中國(guó)鐵道出版社，1987.

[4]鐵道部電氣化工程局電氣化勘測(cè)設(shè)計(jì)院.電氣化鐵道設(shè)計(jì)手冊(cè) 牽引供電系統(tǒng)[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，1988.