廈門軌道交通2號(hào)線供電系統(tǒng)降級(jí)運(yùn)行模式聯(lián)調(diào)測(cè)試分析

摘要 牽引供電系統(tǒng)的可靠性，直接影響城市軌道交通的運(yùn)營安全和服務(wù)質(zhì)量，文章以廈門軌道交通2號(hào)線為例，通過對(duì)牽引接觸網(wǎng)越區(qū)供電和相鄰主變電所支援供電進(jìn)行測(cè)試，對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，牽引供電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，供電系統(tǒng)進(jìn)入降級(jí)模式運(yùn)行，該線供電系統(tǒng)的供電能力和供電設(shè)備負(fù)荷承載能力仍能滿足線路初期運(yùn)營需要。

關(guān)鍵詞 牽引供電；降級(jí)模式；供電能力

中圖分類號(hào) U226 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）20-0013-03

0 引言

城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)采用雙邊供電方式。當(dāng)正線一座牽引變電所因故障退出運(yùn)行，應(yīng)積極采取應(yīng)急措施實(shí)行大雙邊供電，這樣不僅有利于供電穩(wěn)定性，還能減少列車啟動(dòng)時(shí)的電壓損失，減少功率損耗，保障地鐵列車運(yùn)營[1]。當(dāng)一主變電所退出運(yùn)行，另一主變電所應(yīng)具備向全線設(shè)備供電的能力。牽引接觸網(wǎng)越區(qū)供電和相鄰主變電所支援供電是地鐵發(fā)生故障時(shí)采用的一種臨時(shí)降級(jí)運(yùn)行模式。該文以廈門軌道交通2號(hào)線牽引接觸網(wǎng)越區(qū)供電和相鄰主變電所支援供電的測(cè)試作為研究對(duì)象，檢驗(yàn)牽引供電系統(tǒng)發(fā)生故障、處于降級(jí)運(yùn)行模式下，供電設(shè)備負(fù)荷的承載能力。

1 研究背景

廈門軌道交通2號(hào)線長41.6 km，共設(shè)32座車站。外電源供電方式采用集中供電，110/35 kV兩級(jí)供電電壓等級(jí)。設(shè)古地石和蘆坑兩座主變電所，主變電所110 kV側(cè)均采用線路變壓器組的接線方式，35 kV側(cè)采用單母線分段的接線方式，并饋出35 kV電源向沿線牽引和降壓變電所供電。中壓網(wǎng)絡(luò)采用雙環(huán)網(wǎng)的環(huán)接方式，全線共設(shè)6個(gè)供電分區(qū)[2]。

牽引供電制式采用DC1 500 V架空接觸網(wǎng)的供電方式，全線共設(shè)18座牽引變電所。牽引變電所35 kV母線采用單母線分段方式，1 500 V直流母線采用單母線方式。

2 供電系統(tǒng)降級(jí)模式測(cè)試

在新線開通運(yùn)營前，應(yīng)模擬供電設(shè)備的故障場(chǎng)景，在降級(jí)運(yùn)行模式下對(duì)供電系統(tǒng)的供電能力進(jìn)行測(cè)試，重點(diǎn)對(duì)牽引接觸網(wǎng)越區(qū)供電、相鄰主變電所支援供電進(jìn)行測(cè)試，記錄列車啟動(dòng)時(shí)的最低電壓、饋線電流等參數(shù)。同時(shí)，觀察鋼軌電位保護(hù)裝置、DC1 500 V開關(guān)柜是否發(fā)生動(dòng)作。檢驗(yàn)牽引供電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，降級(jí)運(yùn)行模式下供電設(shè)備負(fù)荷的承載能力，以及電調(diào)與供電檢修人員、變電所值班人員和行車組織人員的組織、協(xié)調(diào)和故障處理能力。

2.1 測(cè)試方法

2.1.1 牽引接觸網(wǎng)越區(qū)供電測(cè)試

選取翁角路站至海滄灣公園站為2號(hào)線接觸網(wǎng)間距最大的大雙邊供電區(qū)間。退出馬青路站牽引變電所，合上馬青路站越區(qū)隔離開關(guān)，進(jìn)行左右相鄰翁角路站、海滄灣公園站兩座牽引變電所供電的倒閘操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)馬青路站牽引變電所供電區(qū)段的大雙邊供電[3]如圖1所示；列車在測(cè)試期間按照時(shí)刻表運(yùn)行，測(cè)試列車能否正常運(yùn)行，記錄大雙邊供電時(shí)的牽引電壓和電流、走行軌對(duì)地電壓等運(yùn)行數(shù)據(jù)。

該區(qū)間大雙邊供電數(shù)據(jù)主要記錄翁角路站直流饋線213、214間隔電流，海滄灣公園站直流饋線211、212間隔電流，直流母線電壓、整流機(jī)組功率及軌電位數(shù)據(jù)等，每2 min記錄一次，通過后臺(tái)實(shí)時(shí)采樣曲線記錄每2 min內(nèi)出現(xiàn)的極值。實(shí)際記錄測(cè)試期間的40 min數(shù)據(jù)用于分析，實(shí)際記錄曲線如圖2、圖3所示：

2.1.2 相鄰主變電所支援供電測(cè)試

測(cè)試模擬蘆坑主變電所退出運(yùn)行，閉合湖濱東環(huán)網(wǎng)聯(lián)絡(luò)開關(guān)303、304，由古地石主變電所帶全線負(fù)荷，檢驗(yàn)主變電所的供電能力，測(cè)試主要記錄古地石主變電所110 kV的進(jìn)線電流、電壓、主變功率、油溫變化情況，以及35 kV饋線電流及全線35 kV中壓環(huán)網(wǎng)的壓降情況，每2 min記錄一次數(shù)據(jù)，通過后臺(tái)實(shí)時(shí)采樣曲線記錄每2 min內(nèi)出現(xiàn)的極值。該次一個(gè)主變電所退出運(yùn)行環(huán)網(wǎng)聯(lián)絡(luò)供電的測(cè)試時(shí)間為6：30至22：30，實(shí)際記錄測(cè)試期間的120 min數(shù)據(jù)用于分析。

2.2 測(cè)試結(jié)果

在牽引接觸網(wǎng)越區(qū)供電和相鄰主變電所支援供電測(cè)試期間，列車數(shù)量按照接近初期運(yùn)營前時(shí)刻表運(yùn)行情況下，供電設(shè)備無故障、無跳閘，各項(xiàng)參數(shù)未超過額定值及設(shè)計(jì)允許范圍。

2.3 測(cè)試數(shù)據(jù)分析

2.3.1 牽引接觸網(wǎng)越區(qū)供電測(cè)試

根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)記錄分析，測(cè)試期間的海滄灣公園站直流母線最低及最高電壓與翁角路站基本一致，且均在1 510～1 730 V，在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)。海滄灣公園站直流211、212饋線最大電流明顯大于同一供電臂的翁角路站213、214饋線，這主要是由于翁角路站至海滄灣公園站之間的三個(gè)站點(diǎn)距海滄灣公園站更近，列車在翁角路站至海滄灣公園站之間啟停的位置更靠近海滄灣公園站，所以從海滄灣公園站吸收了更大的電流，但測(cè)試期間海滄灣公園站饋線的瞬時(shí)最大電流為3 100 A，未超過額定值。翁角路站及海滄灣公園站的整流機(jī)組功率及鋼軌對(duì)地電位均在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)，能夠滿足行車需求。

2.3.2 相鄰主變電所支援供電測(cè)試

（1）主變負(fù)載分析

根據(jù)主變電所測(cè)試數(shù)據(jù)記錄分析，測(cè)試期間古地石主變電所兩臺(tái)主變壓器的負(fù)載率情況如圖4所示，1#主變壓器最大負(fù)載率為34.3%，未超過設(shè)計(jì)允許的79.51%；2#主變壓器最大負(fù)載率為37.9%，未超過設(shè)計(jì)允許的81.02%，均符合設(shè)計(jì)要求。測(cè)試期間1#主變壓器最高油溫為39.97℃，2#主變壓器最高油溫為40.22℃，均滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）環(huán)網(wǎng)壓降分析

根據(jù)主變電所測(cè)試數(shù)據(jù)記錄分析，測(cè)試期間天竺山站和馬鑾中心站兩座末端變電所中壓環(huán)網(wǎng)的電壓損失如圖5所示，天竺山站變電所35 kV I段最大電壓損失為1%，35 kV II段最大電壓損失為1%；馬鑾中心站變電所35 kV I段最大電壓損失為0.8%，35 kV II段最大電壓損失為0.9%，未超過測(cè)試時(shí)負(fù)載情況下的設(shè)計(jì)允許值5%，均符合設(shè)計(jì)要求。

（3）主變電所饋線電流分析

測(cè)試期間對(duì)古地石主變電所35 kV進(jìn)線、饋線最大電流進(jìn)行記錄，如圖6所示。古地石主變電所各饋出線，在測(cè)試期間出現(xiàn)的最大負(fù)載電流及設(shè)計(jì)允許的最大電流如表1所示，均未超過測(cè)試時(shí)負(fù)載情況下設(shè)計(jì)允許的最大負(fù)荷電流。

綜上所述，當(dāng)廈門軌道交通2號(hào)線正線的一座牽引變電所發(fā)生故障退出運(yùn)營時(shí)，通過牽引接觸網(wǎng)越區(qū)供電牽引供電系統(tǒng)，其供電能力能夠滿足地鐵的穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)正線其中一個(gè)主變電所退出運(yùn)行時(shí)，由相鄰主變電所向退出運(yùn)行的主變電所進(jìn)行供電范圍內(nèi)一、二級(jí)負(fù)荷的支援供電，其供電承載能力也能夠滿足全線的供電設(shè)備負(fù)荷。

3 結(jié)語

城市軌道交通供電系統(tǒng)在運(yùn)營行車組織中的地位至關(guān)重要，在應(yīng)急處理過程中，提高人員應(yīng)急處理能力，降低運(yùn)營行車影響范圍等方面具有重要意義。該次測(cè)試數(shù)據(jù)可為后期供電故障狀態(tài)下的運(yùn)營行車組織提供數(shù)據(jù)支持，為后續(xù)城市軌道交通供電系統(tǒng)運(yùn)行模式的調(diào)整提供借鑒和指導(dǎo)[4]。針對(duì)地鐵運(yùn)營中的故障情況設(shè)計(jì)科學(xué)有效的對(duì)策，有助于提高地鐵運(yùn)營的安全性，更有效地預(yù)防地鐵運(yùn)營事故的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

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[3]程澤華，張凌云，黃明旸.城市軌道交通供電系統(tǒng)功能核驗(yàn)測(cè)試方案研究[J].現(xiàn)代城市軌道交通，2020（3）：38-41.

[4]沈建強(qiáng).城市軌道交通牽引聯(lián)調(diào)典型場(chǎng)景測(cè)試研究[J].城市軌道交通研究，2018（12）：97-100.

收稿日期：2024-06-19

作者簡介：吳世龍（1988—）， 男，本科，工程師，主要從事城市軌道交通供電運(yùn)營工作。