熊青松

摘 要 隨著我國(guó)交通行業(yè)的飛速發(fā)展，地鐵行業(yè)面臨著較大的發(fā)展挑戰(zhàn)，地鐵供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行直接關(guān)系到地鐵行業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，因此得到了人們的重點(diǎn)關(guān)注。下面該文主要針對(duì)地鐵接觸網(wǎng)淺析牽引供電系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)設(shè)置工作，希望能夠有效推動(dòng)我國(guó)地鐵接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

關(guān)鍵詞 地鐵;供電系統(tǒng);開(kāi)關(guān)

通過(guò)相關(guān)調(diào)查不難發(fā)現(xiàn)，地鐵接觸網(wǎng)牽引供電系統(tǒng)的電壓由交流35KV逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檩^低的1500V電壓，確保地鐵的安全穩(wěn)定運(yùn)行，結(jié)合實(shí)際工作需求設(shè)置了相應(yīng)的直流回路斷路器和高壓回路斷路器，地鐵系統(tǒng)本身就擁有以下特征：①直流回路只有地鐵列車一種負(fù)載，不同于一般供電線路有各種各樣不同的負(fù)載。②地鐵列車在晚上收車后，負(fù)載為“0”，不像普通供電線路每天有峰有谷，谷時(shí)仍有負(fù)載。③地鐵接觸網(wǎng)某一段停電檢修時(shí)，同方向會(huì)停運(yùn)，相鄰段接觸網(wǎng)帶電無(wú)意義。綜上所述，在開(kāi)關(guān)設(shè)置時(shí)不應(yīng)像一般電線路（如一座工廠）那樣去考慮。

1針對(duì)接觸網(wǎng)方式的地鐵牽引供電線路探究

地鐵供電系統(tǒng)可以分成幾個(gè)不同的供電區(qū)域，通過(guò)主變電所把原有的110KV電壓轉(zhuǎn)變?yōu)?5KV電壓，然后分別從兩個(gè)方面實(shí)現(xiàn)電纜敷設(shè)工作，從而確保所有供電區(qū)域變電所的正常運(yùn)行，經(jīng)高壓斷路器至牽引變壓器，變?yōu)榈碗妷汉蠼?jīng)整流裝置變?yōu)?500V直流電，再經(jīng)由直流斷路器配出至接觸網(wǎng)。每個(gè)牽引變電所饋出4路電纜，每路設(shè)一個(gè)直流開(kāi)關(guān)柜。正常運(yùn)行時(shí)，每座牽引變電所的2臺(tái)整流裝置并列運(yùn)行，向正線接觸網(wǎng)前后相鄰兩段供電（接觸網(wǎng)在此處設(shè)絕緣錨段關(guān)節(jié)），同時(shí)前后相鄰的兩座牽引變電所也向此兩段接觸網(wǎng)分別供電，即雙邊供電。當(dāng)一座牽引變電所解列時(shí)，由相鄰牽引變電所越區(qū)供電;當(dāng)某個(gè)牽引變電所一臺(tái)整流裝置出現(xiàn)故障或檢修時(shí)，另一臺(tái)整流裝置具備運(yùn)行條件時(shí)繼續(xù)運(yùn)行。

2提出相應(yīng)的對(duì)策

2.1 盡量降低作用較小的直流斷路器占比

如果地鐵接觸網(wǎng)出現(xiàn)運(yùn)行問(wèn)題，我們需要深入研究設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)方案是否合理，然后提出相應(yīng)的完善方案，當(dāng)前的設(shè)計(jì)觀念是通過(guò)斷開(kāi)兩相鄰雙邊供電牽引變電所直流斷路器，把故障段接觸網(wǎng)切除，而保障無(wú)故障的接觸網(wǎng)仍然正常供電。但地鐵的特點(diǎn)是一個(gè)方向只有一條軌道，當(dāng)某一處出現(xiàn)不能行車的故障時(shí)，該方向后方的列車全部到附近車站待命后停止運(yùn)行，如果搶修的時(shí)間較長(zhǎng)，前方及另一個(gè)方向在運(yùn)行的地鐵列車回停車場(chǎng)后也將停止運(yùn)行。地鐵列車運(yùn)行的時(shí)間間隔一般為6～8min，剛出故障的時(shí)刻，前后相鄰的地鐵列車一列會(huì)在故障接觸網(wǎng)相鄰段遠(yuǎn)端，另一列不在另一相鄰段接觸網(wǎng)上，如果像北京高峰時(shí)段間隔2.5min的情況，相鄰的地鐵列車會(huì)在故障接觸網(wǎng)相鄰段中遠(yuǎn)端。此種情況下，故障接觸網(wǎng)前后相鄰段由遠(yuǎn)端單邊供電可滿足需要（設(shè)計(jì)本身滿足相鄰牽引變電所越區(qū)供電），沒(méi)必要本變電所再向故障接觸網(wǎng)相鄰段供電，因此向前后兩段接觸網(wǎng)供電的兩回路各設(shè)一臺(tái)直流斷路器作用不大，只保留一臺(tái)直流斷路在接觸網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)斷開(kāi)線路即可。至于兩臺(tái)整流裝置直流正極并聯(lián)處的兩臺(tái)斷路器，在整流裝置投入或退出運(yùn)行以及向外輸電時(shí)，操作高壓斷路器可滿足要求（停送電時(shí)負(fù)載基本為“0”），設(shè)置這兩臺(tái)直流斷路器作用也不大。

2.2 在沒(méi)有出現(xiàn)故障的情況下，可以從高壓側(cè)進(jìn)行停送電操作

地鐵在晚間停工后，它的直流牽引供電網(wǎng)負(fù)載大致歸為零，地鐵維護(hù)工作人員需要進(jìn)一步對(duì)地鐵進(jìn)行日常維護(hù)，在此過(guò)程中需要對(duì)接觸網(wǎng)進(jìn)行停電處理，若只在直流開(kāi)關(guān)處斷電，則會(huì)出現(xiàn)一條地鐵線幾十臺(tái)約3000kV·A變壓器空載運(yùn)行約5h的情況。除對(duì)功率因數(shù)產(chǎn)生影響外，空載電流產(chǎn)生的能耗也不應(yīng)忽視（當(dāng)變壓器穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，空載電流為額定電流的0.15%～10%）。這對(duì)于電力公司的規(guī)定來(lái)說(shuō)是不希望存在的，對(duì)地鐵運(yùn)營(yíng)公司的成本來(lái)說(shuō)是不經(jīng)濟(jì)的。如果每晚停電，先斷開(kāi)饋出線路直流斷路器，再斷開(kāi)牽引變壓器高壓側(cè)斷路器，那么直流斷路器操作是多余的，因?yàn)榈罔F列車收車后接觸網(wǎng)負(fù)載基本為“0”。另一方面，每天早晨都是接觸網(wǎng)送電后地鐵列車才升弓，這之前接觸網(wǎng)基本也是空載。兩種情況，分合高壓斷路器都是變壓器基本無(wú)負(fù)載的情況下進(jìn)行的，因此無(wú)須再操作直流斷路器。在高壓側(cè)閉合線路，變壓器會(huì)產(chǎn)生額定電流6～8倍的涌流，目前已有抑制變壓器空載合閘勵(lì)磁涌流的技術(shù)。還應(yīng)當(dāng)看到高壓側(cè)電流小且交流電有過(guò)零點(diǎn)，電流易斷開(kāi)。而直流側(cè)電壓低電流大、電流無(wú)過(guò)零點(diǎn)，比交流電斷開(kāi)要難一些。

3地鐵接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)設(shè)置調(diào)整

結(jié)合上文中提到的內(nèi)容，我們需要對(duì)地鐵接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)設(shè)置進(jìn)行調(diào)整，需要分別保留控制饋出直流上網(wǎng)電纜的左右兩邊斷路器，其分?jǐn)嗄芰?yīng)按短路最不利情況下的電流來(lái)選定，直流進(jìn)線柜的斷路器改為隔離開(kāi)關(guān)。改進(jìn)后仍能滿足設(shè)計(jì)功能，當(dāng)有一臺(tái)整流裝置發(fā)生非正極短路故障時(shí)，一般不會(huì)影響另一臺(tái)整流裝置，此情況下發(fā)生故障的整流裝置會(huì)在變壓器上端35kV高壓斷路器跳閘（如斷路器121或123），然后再斷開(kāi)整流裝置直流側(cè)隔離開(kāi)關(guān)（如201或202），切除故障整流裝置，另一臺(tái)無(wú)故障整流裝置繼續(xù)工作。

如果整流裝置出現(xiàn)正極對(duì)地短路的問(wèn)題，就會(huì)造成地鐵接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)設(shè)置問(wèn)題，從而影響地鐵接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)的正常工作，兩臺(tái)整流裝置并聯(lián)，高壓斷路器121、123及直流斷路器211、212同時(shí)跳閘（此時(shí)會(huì)有從接觸網(wǎng)來(lái)的反向電流，需用直流斷路器斷開(kāi)），切除故障點(diǎn)，隔離開(kāi)關(guān)3221、3222閉合，3211、3213、3212、3214斷開(kāi)，前后兩牽引變電所越區(qū)供電。當(dāng)區(qū)間接觸網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，對(duì)其雙邊供電的兩相鄰變電所內(nèi)對(duì)應(yīng)的左線（軌道）或右線（軌道）直流斷路器跳閘斷開(kāi)故障點(diǎn)（如左線故障時(shí)斷路器211斷開(kāi)，右線故障時(shí)斷路器212斷開(kāi)），相對(duì)應(yīng)的隔離開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，故障接觸網(wǎng)前后相鄰兩段由更遠(yuǎn)處相鄰的變電所單邊供電（如圖3所示，假如左線接觸網(wǎng)Ⅰ切除，接觸網(wǎng)Ⅱ由相鄰的變電所供電，故障接觸網(wǎng)Ⅰ的另一端同理）。直流牽引供電線路上使用的設(shè)備越多，出現(xiàn)故障的概率越大，在滿足功能要求的前提下應(yīng)盡量減少設(shè)備數(shù)量。通過(guò)改進(jìn)，每座牽引變電所可減少4臺(tái)直流斷路器。對(duì)于變壓器空載運(yùn)行的分閘操作，以及每天早晨送電的合閘操作，因負(fù)載基本為“0”，建議用高壓斷路器來(lái)完成。直流斷路器只在電線路故障時(shí)操作。