周大林，龐開(kāi)陽(yáng)

廣州地鐵110 kV主變電所供電可靠性研究

周大林，龐開(kāi)陽(yáng)

介紹了廣州地鐵110 kV主變電所的運(yùn)行狀況，以及主變電所所級(jí)分類及外電源接入要求。以外網(wǎng)電壓波動(dòng)對(duì)地鐵運(yùn)行造成的影響為切入點(diǎn)，分析主所運(yùn)行由于設(shè)備檢修、試驗(yàn)、設(shè)備異常等原因引發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)。在充分考慮各種因素的情況下，從設(shè)計(jì)、建設(shè)角度出發(fā)，與供電局電網(wǎng)改造規(guī)劃進(jìn)行協(xié)調(diào)，同時(shí)針對(duì)設(shè)備日常檢修、線網(wǎng)改造規(guī)劃，風(fēng)險(xiǎn)管理、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，應(yīng)急機(jī)制的建立等方面提出了應(yīng)對(duì)措施。

110 kV系統(tǒng)；主變電所；可靠性

0 引言

廣州地鐵目前開(kāi)通運(yùn)營(yíng)9條線路，共計(jì)260.5 km，164座車所，線網(wǎng)共有廣和、金山、大坦沙等14座主變電所（下文簡(jiǎn)稱主所）運(yùn)行。隨著既有線設(shè)備運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)以及將來(lái)各條新線開(kāi)通，地鐵主所線網(wǎng)模式運(yùn)作后，如何保障既有線路安全運(yùn)行以及新線外部110 kV供電系統(tǒng)接入質(zhì)量是目前面臨的重大課題。

1 廣州地鐵110 kV主變電所總體概況

1.1 已投產(chǎn)主變電所供電線路性質(zhì)及容量統(tǒng)計(jì)

廣州供電局對(duì)地鐵110 kV供電線路分為專用線路、T接臨時(shí)線路和T接永久線路。各主變電所接線方式如下：坑口主變電所為2回110 kV 專用線路（芳坑甲線、芳坑乙線）；瑤臺(tái)主變電所為2回110 kV T接線路（嘉瑤線、嘉集線瑤臺(tái)支線）；金山主變電所為1回110 kV 專用線路（城金線）；燕嶺主變電所為1回110 kV T接線路（麒五嶺線，同時(shí)T接至五山主所），1回110 kV專用線路（麒嶺線）；大坦沙主變電所為1回110 kV專用線路（泮大線），1回110 kV T接線路（涌泮線大坦沙支線）。

1.2 地鐵線網(wǎng)已運(yùn)營(yíng)主變電所正常運(yùn)行方式

運(yùn)行方式一：110 kV母聯(lián)開(kāi)關(guān)100、33 kV母聯(lián)開(kāi)關(guān)300（300 A、300B）斷開(kāi)熱備用，2臺(tái)主變壓器（下文簡(jiǎn)稱主變）分裂運(yùn)行。這樣運(yùn)行的主所有廣和、河南等，如圖1所示。

運(yùn)行方式二：110 kV側(cè)沒(méi)有母聯(lián)開(kāi)關(guān)，33 kV母聯(lián)開(kāi)關(guān)300斷開(kāi)熱備用，2臺(tái)主變分裂運(yùn)行。這樣運(yùn)行的主所有興業(yè)、魚珠等，如圖2所示。

運(yùn)行方式三：110 kV母聯(lián)開(kāi)關(guān)100在合位，2#主變空載運(yùn)行，2#主變低壓側(cè)開(kāi)關(guān)302、33 kV母聯(lián)開(kāi)關(guān)300斷開(kāi)熱備用。這樣運(yùn)行的主所有金山、慶盛等（圖同運(yùn)行方式一）。

2 系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)分析

2.1 基于問(wèn)題的風(fēng)險(xiǎn)分析

目前廣州地鐵除了1個(gè)變電所接入佛山市電網(wǎng)運(yùn)行（海五路）外，其他13個(gè)變電所均接入廣州市電網(wǎng)運(yùn)行，主要分布在廣州電網(wǎng)的中部、南部和北部。電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估主要分為基準(zhǔn)風(fēng)險(xiǎn)（正常方式下較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)存在的風(fēng)險(xiǎn)）和基于問(wèn)題的風(fēng)險(xiǎn)（設(shè)備檢修、試驗(yàn)、設(shè)備異常等原因引發(fā)的一段時(shí)間內(nèi)存在的風(fēng)險(xiǎn)）。重點(diǎn)是基于問(wèn)題的風(fēng)險(xiǎn)，主要有：

（1）雙回供電的變電所線路檢修時(shí)，存在僅單回線路供電的風(fēng)險(xiǎn)。

（2）220 kV變電所220 kV或110 kV母線檢修時(shí)，存在運(yùn)行母線故障全所失壓的風(fēng)險(xiǎn)（河南所、興業(yè)所等）。

（3）220 kV變電所主變檢修時(shí)，存在運(yùn)行主變故障全所失壓的風(fēng)險(xiǎn)。

（4）220 kV線路檢修時(shí)，存在運(yùn)行線路故障全所失壓的風(fēng)險(xiǎn)。

（5）運(yùn)行方式改變時(shí)，存在供電可靠性降低的風(fēng)險(xiǎn)。

圖1 廣和主所主接線示意圖

圖2 興業(yè)主所主接線示意圖

2.2 電網(wǎng)電壓波動(dòng)對(duì)地鐵運(yùn)營(yíng)造成的風(fēng)險(xiǎn)

地鐵內(nèi)部設(shè)備會(huì)因?yàn)橥饩W(wǎng)電壓波動(dòng)造成動(dòng)力設(shè)備斷電、引起服務(wù)質(zhì)量下降等后果：

（1）電扶梯突然跳停，需人工檢查復(fù)位，易造成人員傷害。

（2）車站照明閃爍或熄滅，部分需人工復(fù)位，舒適度降低。

（3）冷水機(jī)組退出運(yùn)行，影響車所溫度，舒適度降低。

（4）供電設(shè)備及其他設(shè)備供電質(zhì)量下降，影響其他設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及壽命。

（5）自動(dòng)售檢票閘機(jī)扇門常開(kāi)，影響客運(yùn)服務(wù)。

（6）信號(hào)設(shè)備無(wú)法工作，影響行車組織。

例如： 2011年8月15日，由于部分主所兩路電源波動(dòng)，導(dǎo)致二號(hào)線北延段6個(gè)車所全所失壓，扶梯跳停，事故照明投入，冷水機(jī)組停機(jī)，車站閘機(jī)扇門常開(kāi)，部分區(qū)段信號(hào)受到影響采取小交路運(yùn)行。

3 建立線網(wǎng)主所故障應(yīng)急管理機(jī)制

根據(jù)地鐵線網(wǎng)運(yùn)行方式特點(diǎn)，按照單臺(tái)主變或單路進(jìn)線電源故障、單個(gè)主所全所停電、多個(gè)主所故障分類建立應(yīng)急處理運(yùn)行方案。同時(shí)對(duì)于電網(wǎng)波動(dòng)、故障等信息，要求電調(diào)及時(shí)將準(zhǔn)確影響所點(diǎn)通報(bào)值班主任。各單位必須建立和完善相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，定期演練，提升各檢修、運(yùn)營(yíng)服務(wù)人員的應(yīng)急處理水平。

3.1 單臺(tái)主變或單路進(jìn)線電源故障的應(yīng)急處理

以坑口主所芳坑甲線或1#主變故障為例，應(yīng)急運(yùn)行方案為退出芳坑甲線及1#主變運(yùn)行，合上公園前33 kV聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)越區(qū)供電。

3.2 單個(gè)主所全所停電的應(yīng)急處理

以坑口主所設(shè)備故障，全所退出為例，應(yīng)急運(yùn)行方案為退出坑口主所運(yùn)行，合上公園前33 kV聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)越區(qū)供電。

3.3 多個(gè)主所故障的應(yīng)急處理

以瑤臺(tái)、榕景主所故障退出運(yùn)行為例，應(yīng)急運(yùn)行方案為退出瑤臺(tái)、榕景主所運(yùn)行，改由望崗、河南主所共同向二號(hào)線、八號(hào)線供電。

4 主變電所等級(jí)分類及接入外網(wǎng)要求

4.1 主變電所重要等級(jí)分類

對(duì)主變電所重要等級(jí)分類以供電線路的數(shù)量為主要原則。

一級(jí)主變電所：向3條及以上供電線路及其他重點(diǎn)線路供電的主變電所劃分為一級(jí)主變電所。

二級(jí)主變電所：向2條及以上供電線路及其他重點(diǎn)線路供電的主變電所劃分為二級(jí)主變電所。

三級(jí)主變電所：除一級(jí)、二級(jí)以外的主變電所劃分為三級(jí)主變電所。

4.2 主變電所外部電源接入方案

按照《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》相關(guān)規(guī)定，供電系統(tǒng)中的各種變電所均應(yīng)有2個(gè)電源，這2個(gè)電源可以來(lái)自不同變電所，也可來(lái)自同一變電所的不同母線。主變電所進(jìn)線電源應(yīng)至少有一個(gè)為專線電源。

結(jié)合主變電所重要等級(jí)分類，主變電所外部進(jìn)線電源在滿足規(guī)范要求的前提下，對(duì)于不同重要等級(jí)主變電所，外部電源應(yīng)至少滿足以下要求：

一級(jí)主變電所，兩回外部進(jìn)線電源應(yīng)來(lái)自不同片網(wǎng)220 kV變電所；

二級(jí)主變電所，兩回進(jìn)線電源均為獨(dú)立專線，不允許T接線路；

三級(jí)主變電所，兩回進(jìn)線電源中至少一回為專線線路，不允許兩回進(jìn)線均為T接線路。

根據(jù)分類原則，屬于一級(jí)主變電所有河南主所；二級(jí)主變電所有瑤臺(tái)、慶盛主所；三級(jí)主變電所有廣和、坑口、五山主所。不符合外電源接入要求的有瑤臺(tái)、五山、魚珠、燕嶺、望崗主所。線網(wǎng)支援供電模式圖略。

5 應(yīng)對(duì)措施

分析廣州地鐵運(yùn)營(yíng)線路110 kV供電系統(tǒng)總體情況，28回110 kV進(jìn)線中有10回是T接線路，占總量35.71%，其中還有2回進(jìn)線未投運(yùn)，占總量的7.14%，因此整個(gè)廣州地鐵運(yùn)營(yíng)線路的110 kV供電系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)較高。

5.1 從系統(tǒng)源頭提高110 kV供電可靠性措施

從系統(tǒng)源頭提高110 kV供電可靠性，其重點(diǎn)在于完善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，110 kV電源接入方案的調(diào)整，以及投運(yùn)線主所的改造，解決單電源、多所同電源、鏈?zhǔn)焦╇?，提高地鐵變電所的供電可靠性。

地鐵設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)三方共同與供電局設(shè)計(jì)單位、市場(chǎng)營(yíng)銷、系統(tǒng)運(yùn)行等部門建立互聯(lián)互通機(jī)制，將運(yùn)營(yíng)T接臨時(shí)線路、T接永久線路按風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分類，納入供電局大電網(wǎng)改造的規(guī)劃中，預(yù)留地鐵專用供電間隔，逐步將其改造為永久專用線路，切實(shí)降低同塔雙回線路、主變重過(guò)載，錯(cuò)峰或運(yùn)行方式調(diào)整困難、事故限電等風(fēng)險(xiǎn)。在建線路和新線設(shè)計(jì)時(shí)若有T接線路也爭(zhēng)取能變更為專用永久線路，表1和表2分別為運(yùn)營(yíng)T接線路改造需求及運(yùn)營(yíng)未投運(yùn)線路情況統(tǒng)計(jì)。

表1 運(yùn)營(yíng)T接線路改造需求表

表2 運(yùn)營(yíng)未投運(yùn)線路情況統(tǒng)計(jì)表

目前，部分運(yùn)營(yíng)主變電所均為2回T接，尚未達(dá)到不同重要等級(jí)主變電所分類后的外部電源要求；同時(shí)有2回未投運(yùn)線路，眼前最為急迫的是瑤臺(tái)、望崗主所的改造需求，因其均屬?gòu)V州供電局北部片網(wǎng)，較薄弱，且外部故障時(shí)網(wǎng)壓波動(dòng)情況突出。

運(yùn)營(yíng)總部已將改造需求和未投運(yùn)所的情況提交外部電源設(shè)計(jì)單位及供電部門協(xié)調(diào)落實(shí)，對(duì)接入方案進(jìn)行調(diào)整，加快未投運(yùn)線路的建設(shè)，滿足不同重要等級(jí)主變電所的供電可靠性要求。

5.2 加強(qiáng)電網(wǎng)供電可靠性監(jiān)控

（1）電纜、架空線的巡視。根據(jù)廣州地鐵《供電設(shè)備維修規(guī)程GDY/QW-JG-GD-01》等規(guī)程，除了加強(qiáng)地保工作監(jiān)督力度，還要求設(shè)備部門做好110 kV電纜、架空線的日常巡視，防止外部原因含人為及自然環(huán)境因素破壞。例如天氣惡劣等情況使架空線遭遇異物引起相間短路等，降低地鐵110 kV進(jìn)線電源失壓風(fēng)險(xiǎn)。

（2）地鐵加強(qiáng)檢修、綜合停電管理，制定年、月度停電計(jì)劃。根據(jù)廣州地鐵《供電設(shè)備維修規(guī)程GDY/QW-JG-GD-01》的巡視檢修周期及標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)檢修，優(yōu)化110 kV供電設(shè)備（電纜、GIS、主變等）的檢修試驗(yàn)項(xiàng)目、巡視檢修周期，做到110 kV線路停電檢修計(jì)劃與供電局的檢修計(jì)劃配合，減少停電次數(shù)，提高供電可靠性。

5.3 關(guān)鍵設(shè)備的預(yù)防性試驗(yàn)及在線檢測(cè)

依據(jù)國(guó)家、行業(yè)所頒布的有關(guān)法律法規(guī)和規(guī)程規(guī)定對(duì)110 kV供電系統(tǒng)設(shè)備（如110 kV電纜、110 kV GIS、110 kV/33 kV主變壓器等關(guān)鍵設(shè)備）進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)及在線檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患，及時(shí)處理。

5.4 加強(qiáng)保護(hù)整定值和變電設(shè)備自投功能維護(hù)

在線網(wǎng)運(yùn)作模式下，除1#線外各線路主所都是支援供電，系統(tǒng)運(yùn)行方式多樣，特別是在供電局線路停電檢修、地鐵主所停電檢修、外部或內(nèi)部故障時(shí)，系統(tǒng)的保護(hù)匹配、備自投功能非常重要，需防止故障情況的配合不當(dāng)，擴(kuò)大影響范圍。

（1）加強(qiáng)110 kV高壓輸配電保護(hù)配置、33 kV中壓輸配電保護(hù)配置與400 V低壓配電的保護(hù)配置的維護(hù)管理。

（2）對(duì)于各電壓等級(jí)變電設(shè)備自投功能的設(shè)置，時(shí)間配合等日常功能驗(yàn)證試驗(yàn)，以防出現(xiàn)上下級(jí)不匹配的情況。

5.5 保護(hù)接口設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)單位做好110 kV供電系統(tǒng)接口保護(hù)整定設(shè)計(jì)，合理設(shè)置供電分區(qū)、保護(hù)計(jì)算配置。在廣州地鐵110 kV供電系統(tǒng)中，考慮動(dòng)作時(shí)限的配合，主變電所內(nèi)110 kV進(jìn)線保護(hù)、110 kV橋開(kāi)關(guān)保護(hù)、主所變壓器保護(hù)與對(duì)應(yīng)供電局220 kV變電所的保護(hù)配置計(jì)算需統(tǒng)籌考慮。

5.6 應(yīng)急管理

完善故障應(yīng)急管理機(jī)制，從應(yīng)急預(yù)案、應(yīng)急演練、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、人員培訓(xùn)、應(yīng)急物資配套等全面考慮，加強(qiáng)保障力度。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，為保障既有線路安全運(yùn)行以及新線外部110 kV供電系統(tǒng)接入質(zhì)量，應(yīng)從設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)角度系統(tǒng)分析，與供電局電網(wǎng)改造規(guī)劃協(xié)調(diào)，從系統(tǒng)源頭提高110 kV供電可靠性，其重點(diǎn)在于完善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，解決單電源、多所同電源、鏈?zhǔn)焦╇姟Ｍ瑫r(shí)加強(qiáng)設(shè)備日常檢修、線網(wǎng)改造規(guī)劃，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、應(yīng)急管理能力建設(shè)，以全面提升和保障廣州地鐵110 kV供電系統(tǒng)的可靠性。

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It introduces Guangzhou Metro 110 kV main substation, and the main substation level classification and external power connection requirements. Influence of the net voltage fluctuation caused by the subway operation as the breakthrough point, analysis of main operation risk due to equipment maintenance, testing equipment ,the abnormal and other reasons. In consideration of various factors, starting from the design, construction, in coordination with the planning of Power Supply Bureau, at the same time inputs forward corresponding measures such as equipment maintenance, network planning, risk management, risk assessment, and emergency mechanism establishment.

110 kV system; main substation; reliability

U224.2

B

1007-936X(2014)04-0035-04

2014-03-05

周大林.廣州市地下鐵道總公司運(yùn)營(yíng)總部，工程師，電話：020-83106069；

龐開(kāi)陽(yáng).廣州市地下鐵道總公司運(yùn)營(yíng)總部，高級(jí)工程師。