北京地鐵10 kV雙環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)運(yùn)行方式與應(yīng)急處置

摘要 通過研究北京地鐵10 kV雙環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)的運(yùn)行方式，旨在提出相應(yīng)的應(yīng)急處置策略。通過分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、運(yùn)行數(shù)據(jù)以及故障記錄，深入了解系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制和潛在風(fēng)險(xiǎn)。由此得出結(jié)論：雙環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)顯著提高了供電的穩(wěn)定性和可靠性。然而，在故障情況下，需要迅速而準(zhǔn)確地應(yīng)急處置。因此，提出的針對(duì)性的應(yīng)急處置措施，為北京地鐵供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞 北京地鐵；10 kV雙環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)；應(yīng)急處置

中圖分類號(hào) U231.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）15-0010-03

0 引言

雙環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)不僅能夠提高供電的可靠性，還有效降低了故障對(duì)地鐵運(yùn)營(yíng)的影響。然而，任何系統(tǒng)都難以完全避免故障的發(fā)生，因此，建立完善的應(yīng)急處置機(jī)制尤為關(guān)鍵。北京地鐵10 kV雙環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)通過配備先進(jìn)的故障檢測(cè)與定位設(shè)備，組建專業(yè)的應(yīng)急小組，制定周密的應(yīng)急處置方案，確保在故障發(fā)生時(shí)能夠迅速、準(zhǔn)確地作出反應(yīng)，最大限度地減少故障對(duì)地鐵運(yùn)營(yíng)的影響。

1 北京地鐵項(xiàng)目概況

北京地鐵作為中國(guó)的首都和國(guó)際化大都市的主要公共交通方式，其供電系統(tǒng)是整個(gè)地鐵運(yùn)營(yíng)的核心。目前，北京地鐵的供電系統(tǒng)主要采用10 kV雙環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，確保在高峰時(shí)段和非高峰時(shí)段都能為列車提供穩(wěn)定、可靠的電力。此外，為了確保地鐵的正常運(yùn)營(yíng)，在關(guān)鍵站點(diǎn)和線路都設(shè)有備用電源和應(yīng)急供電設(shè)備。據(jù)統(tǒng)計(jì)，北京地鐵每年為超過數(shù)十億人次提供安全、快捷的出行服務(wù)，其供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性是這一成就的重要保障[1]。近年來，隨著技術(shù)的進(jìn)步和升級(jí)，北京地鐵的供電系統(tǒng)也在不斷優(yōu)化和完善，以滿足日益增長(zhǎng)的運(yùn)營(yíng)需求。由于該項(xiàng)工程對(duì)電力供應(yīng)的可靠性提出了極高的需求，尤其是外在供電電源的穩(wěn)定性對(duì)于整個(gè)項(xiàng)目的順利實(shí)施以及高效運(yùn)行起著至關(guān)緊要的決定性作用，因此，嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)定，應(yīng)當(dāng)采取雙環(huán)網(wǎng)供電方式，確保在主電源發(fā)生故障或者中斷的情況下，備用電源能夠立即啟動(dòng)發(fā)揮功能，保證整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和生產(chǎn)動(dòng)力的持續(xù)供給[2]。

然而，在地鐵線路區(qū)域供電系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)作過程中所面臨的工程細(xì)節(jié)環(huán)節(jié)，電力公司為了追求更為極致的穩(wěn)定性和安全性，進(jìn)行了全方位、系統(tǒng)化的規(guī)劃和部署。為切實(shí)達(dá)成電網(wǎng)供電可靠性方面的高標(biāo)準(zhǔn)要求，電力行業(yè)決定全面采用10 kV主干配電網(wǎng)絡(luò)的雙環(huán)網(wǎng)供電方式，這一轉(zhuǎn)變對(duì)于廣大用戶所應(yīng)用的10 kV系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作帶來了重大且深遠(yuǎn)的影響。

2 北京地鐵10 kV雙環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)運(yùn)行方式及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

2.1 雙環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)概述

雙環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)，作為現(xiàn)代城市軌道交通供電的核心組成部分，以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式，為地鐵列車的安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供了堅(jiān)實(shí)的電力保障[3]。這一系統(tǒng)主要由兩個(gè)相互獨(dú)立但又相互聯(lián)系的環(huán)形電網(wǎng)構(gòu)成，每個(gè)環(huán)形電網(wǎng)都承載著為地鐵列車供電的重要任務(wù)。雙環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，充分考慮了城市軌道交通對(duì)電力供應(yīng)的高要求。它不僅要保證電力供應(yīng)的連續(xù)性，同時(shí)要確保在突發(fā)事件或設(shè)備故障時(shí)，能夠迅速、有效地切換到備用電網(wǎng)，從而確保地鐵列車的正常運(yùn)行。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，雙環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)采用先進(jìn)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)、智能開關(guān)設(shè)備和故障定位系統(tǒng)，使得整個(gè)供電系統(tǒng)更加智能化、高效化。

2.2 雙環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)

（1）高可靠性：雙環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)采用雙環(huán)形結(jié)構(gòu)，兩個(gè)環(huán)形電網(wǎng)相互獨(dú)立但又相互連接。這種結(jié)構(gòu)使得在一個(gè)環(huán)形電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，另一個(gè)環(huán)形電網(wǎng)可以迅速接管供電任務(wù)，從而保證了供電的連續(xù)性。此外，系統(tǒng)還配備了智能開關(guān)設(shè)備和故障定位系統(tǒng)，能夠在短時(shí)間內(nèi)快速切換電網(wǎng)并準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)，進(jìn)一步提高了供電的可靠性[4]。

（2）高效性：雙環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)通過自動(dòng)化控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到某個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，可以迅速進(jìn)行故障隔離和切換操作，確保地鐵列車的正常運(yùn)行。這種高效的運(yùn)行方式，不僅減少了故障對(duì)地鐵運(yùn)營(yíng)的影響，也提高了整個(gè)供電系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

（3）智能化管理：雙環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)采用先進(jìn)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)和智能設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的智能化管理。系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)、預(yù)測(cè)潛在風(fēng)險(xiǎn)、自動(dòng)調(diào)整供電參數(shù)等，從而確保電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。此外，智能化管理還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)供電系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作，提高了管理效率和便捷性。

3 北京地鐵10 kV雙環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

北京地鐵6號(hào)線10 kV系統(tǒng)采用雙環(huán)網(wǎng)供電方式，開閉所與車站變電所合建，共用10 kV母線。10 kV采用單母線分段接線，其兩路10 kV進(jìn)線電源分別引自與該線相近的供電局變電站，兩路進(jìn)線電源分列運(yùn)行；其他變電所從開閉所或相鄰變電所兩段10 kV母線以“環(huán)串接線”方式引入兩回電源。

在具有開閉所功能的變電所中，10 kV I段母線和II段母線均設(shè)置一回進(jìn)線和兩回出線，進(jìn)線電源引自鄰近地區(qū)變電站，出線電源送至與其相臨的地鐵變電所；對(duì)于不具有開閉所功能的變電所，其10 kV I段母線和II段母線均設(shè)置一回進(jìn)線和一回出線，通過環(huán)網(wǎng)電纜與相臨變電所的進(jìn)線或出線相連。變電所之間通過系統(tǒng)電纜聯(lián)系保證變電所之間10 kV電源的相互支援，從而實(shí)現(xiàn)10 kV系統(tǒng)的雙環(huán)網(wǎng)供電。

變電所10 kV進(jìn)、出線采用斷路器，開閉所與地區(qū)變電所之間設(shè)置明顯的電氣分段點(diǎn)，變電所內(nèi)兩路AC 10 kV外電源進(jìn)線經(jīng)隔離手車與進(jìn)線斷路器串接?；陔p環(huán)網(wǎng)的供電系統(tǒng)考慮10 kV雙環(huán)網(wǎng)架構(gòu)需要的電力電纜的型號(hào)是WDZA-YJY23 10 kV 1×3×240 mm2，需使用四組合適性質(zhì)的電纜進(jìn)行供電。相比較于原先只利用兩根電纜的串列式供電模式，這種雙環(huán)電能供應(yīng)模式下供電量翻番。變壓器供給的總?cè)萘炕鞠嗤那疤嵯拢p環(huán)網(wǎng)線路的負(fù)載不會(huì)超過25%，因此供電的可靠性得到相應(yīng)提升。遇到極端狀況時(shí)，例如，當(dāng)有兩條線路出現(xiàn)故障，可以通過操作其他剩下的兩條正常線路來維持整個(gè)電網(wǎng)的持續(xù)運(yùn)行。相較于初始設(shè)計(jì)，采用雙環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)后，10 kV配電室及分界室的數(shù)量顯著增加，每個(gè)區(qū)域的變壓器供給容量會(huì)有所下降。然而，由于每個(gè)區(qū)塊的10 kV配電室和電纜分界室各自獨(dú)立設(shè)置，使得用電區(qū)域的劃分更加明確、精細(xì)。

4 北京地鐵10kV雙環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)應(yīng)急處置方案

6號(hào)線19座開閉所各故障情況下的支援供電方式及供電能力如表1所示：

4.1 應(yīng)急處置原則

在應(yīng)急處置過程中，將堅(jiān)持以下原則：首先，故障發(fā)生時(shí)的快速響應(yīng)。一旦接到故障報(bào)告，必須迅速啟動(dòng)應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制，確保在最短的時(shí)間內(nèi)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，了解故障情況。其次，保障人員和設(shè)備安全。在處理故障時(shí)，必須始終關(guān)注人員和設(shè)備的安全，采取必要的安全措施，防止次生事故的發(fā)生。最后，盡快恢復(fù)地鐵運(yùn)營(yíng)。在確保安全的前提下，將盡快修復(fù)故障，恢復(fù)供電，以恢復(fù)地鐵的正常運(yùn)營(yíng)。

4.2 應(yīng)急處置流程

應(yīng)急處置流程是應(yīng)對(duì)突發(fā)故障的關(guān)鍵步驟。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)人員發(fā)現(xiàn)雙環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)立即向項(xiàng)目調(diào)度、電力調(diào)度報(bào)告，并提供詳細(xì)的故障信息。項(xiàng)目調(diào)度在接到報(bào)告后，迅速啟動(dòng)應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制，通知相關(guān)應(yīng)急小組立即趕赴現(xiàn)場(chǎng)，迅速進(jìn)行故障診斷和定位。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)急小組將制定具體的處理方案，明確各項(xiàng)任務(wù)和責(zé)任分工。然后，按照處理方案進(jìn)行故障處理，盡快修復(fù)故障點(diǎn)，恢復(fù)供電。在整個(gè)處理過程中，項(xiàng)目調(diào)度將保持與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急小組的緊密溝通，及時(shí)獲取故障處理進(jìn)展。在故障處理完成后，應(yīng)急小組進(jìn)行事后評(píng)估，分析故障原因和處理過程中的不足之處，為今后的應(yīng)急處置改進(jìn)。

4.3 應(yīng)急處置措施

（1）當(dāng)交流供電系統(tǒng)多個(gè)非連續(xù)設(shè)置的開閉所同時(shí)故障解列時(shí)，各故障開閉所可分別由相鄰的一座非故障開閉所支援供電。例如，當(dāng)五路停車場(chǎng)開閉所和車公莊開閉所同時(shí)故障解列時(shí)，由白石橋南開閉所向五路停車場(chǎng)開閉所支援供電，由北海北開閉所向車公莊開閉所支援供電。

（2）當(dāng)交流供電系統(tǒng)兩個(gè)連續(xù)的開閉所（不包括首、末端開閉所）同時(shí)故障解列時(shí)，各故障開閉所可分別由相鄰的一座非故障開閉所支援供電。例如，當(dāng)白石橋南開閉所和車公莊開閉所同時(shí)故障解列時(shí)，由五路停車場(chǎng)開閉所向白石橋南開閉所支援供電，由北海北開閉所向車公莊開閉所支援供電。

（3）在進(jìn)線開關(guān)和母聯(lián)開關(guān)的倒閘過程中，為了不影響供電的連續(xù)性，在開閉所處允許短時(shí)間的合環(huán)運(yùn)行。

5 結(jié)論

綜上所述，雙環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)確保了供電的連續(xù)性和可靠性，即使在單一環(huán)網(wǎng)故障時(shí)，另一環(huán)網(wǎng)也能迅速接管負(fù)荷，避免對(duì)地鐵運(yùn)營(yíng)的影響。同時(shí)，先進(jìn)的故障檢測(cè)與定位設(shè)備、專業(yè)的應(yīng)急小組以及周密的應(yīng)急處置方案，共同構(gòu)建了高效、安全的應(yīng)急處置體系。北京地鐵10 kV雙環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)的運(yùn)行方式為城市軌道交通的穩(wěn)定運(yùn)行提供了堅(jiān)實(shí)保障，給后續(xù)地鐵供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化提供了參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2024-04-23

作者簡(jiǎn)介：孫穎（1988—），女，本科，工程師，從事高壓系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行工作。