蘭州市軌道交通有限公司運(yùn)營(yíng)分公司 張 鑫

1 環(huán)網(wǎng)供電技術(shù)概述及其技術(shù)實(shí)施原則

供電系統(tǒng)中，環(huán)網(wǎng)供電技術(shù)的實(shí)現(xiàn)需將配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行精簡(jiǎn)，提高電纜使用率、減少電纜數(shù)量，并將更多的供電能源輸送至中心負(fù)荷點(diǎn)。環(huán)網(wǎng)供電技術(shù)在機(jī)械故障的出現(xiàn)概率方面控制較好，頻率非常低，同時(shí)相關(guān)設(shè)備中設(shè)置一定數(shù)量的開(kāi)關(guān)裝置，一旦出現(xiàn)問(wèn)題能夠在第一時(shí)間關(guān)閉、調(diào)整，及時(shí)恢復(fù)正常供電，以此保證供電系統(tǒng)順利運(yùn)作。地鐵供電系統(tǒng)內(nèi)部的主干線的形式為環(huán)形線路，該線路能夠起到連續(xù)配電線路的作用，若電路處于運(yùn)行狀態(tài)下，起點(diǎn)、始點(diǎn)都?xì)w屬于同一組母線，以這種方式能夠形成一個(gè)閉合回路，整體的控制效率和控制效果都較為突出。

環(huán)網(wǎng)供電技術(shù)的應(yīng)用期間，為確保供電系統(tǒng)可達(dá)到一定的規(guī)范性、安全性、靈活性，需對(duì)單母線進(jìn)行分段，完成后將環(huán)路的各個(gè)端口與各個(gè)母線進(jìn)行連接。為保證地鐵供電系統(tǒng)的正常運(yùn)作，首先應(yīng)確保環(huán)網(wǎng)供電穩(wěn)定性，設(shè)置保護(hù)電流和縱差等方面的裝置或設(shè)備。當(dāng)前階段該供電系統(tǒng)中較為常見(jiàn)的供電技術(shù)通常有開(kāi)環(huán)供電技術(shù)、閉環(huán)供電技術(shù)，需結(jié)合實(shí)際情況選擇適配度最高的技術(shù)。閉環(huán)供電技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)是可不間斷供電，保障地鐵運(yùn)行的持續(xù)性，由于地鐵的運(yùn)作時(shí)間較長(zhǎng)，使用頻率非常高，所以在該系統(tǒng)中閉環(huán)供電技術(shù)的運(yùn)用較為常見(jiàn)。

將兩個(gè)電纜的單環(huán)網(wǎng)集為一組即為電纜雙環(huán)網(wǎng)，雙環(huán)網(wǎng)充分利用二次電纜的線路運(yùn)行特點(diǎn)，將單環(huán)網(wǎng)供電時(shí)由于電纜、供電設(shè)備及電纜等方面的裝置故障所產(chǎn)生的停電問(wèn)題予以高效解決。在供電系統(tǒng)中，變壓器帶有50%的負(fù)荷，且該裝置分別連接至不同系統(tǒng)。這種連接方式具有相當(dāng)高的供電靈活特點(diǎn)與供電穩(wěn)定性，能最大程度地保障用戶持續(xù)用電，保證供電持久性。雙環(huán)網(wǎng)線中的任意一段線路或環(huán)網(wǎng)單元出現(xiàn)故障時(shí)，仍可保障不間斷供電[1]。

在進(jìn)行環(huán)網(wǎng)供電線路的鋪設(shè)過(guò)程中，為確保不同線路間能起到相應(yīng)的互補(bǔ)作用，應(yīng)將此線路進(jìn)行合理分段，科學(xué)設(shè)置線路的分段數(shù)量與具體的分段位置，避免因線路的局部故障問(wèn)題而造成供電系統(tǒng)的非正常運(yùn)作，降低供電系統(tǒng)的崩潰概率，減少斷電帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失。在對(duì)主干線路進(jìn)行分段設(shè)置的過(guò)程中，需確保地鐵的用電量和用電負(fù)荷間能夠達(dá)到一定均衡性，確保其平均分配，同時(shí)在配電線路內(nèi)部需增設(shè)自動(dòng)化裝置或設(shè)備，一旦用電線路產(chǎn)生任何故障，電力系統(tǒng)可通過(guò)自動(dòng)化裝置將故障區(qū)域自動(dòng)隔離，避免影響其他區(qū)域，保障非故障區(qū)域的正常供電。

除主干線路外，還需對(duì)供電線路的分支干道進(jìn)行設(shè)置，并增設(shè)多層開(kāi)關(guān)裝置，分離故障區(qū)域，減少故障區(qū)域?qū)χ鞲删€的影響作用。配電設(shè)備若想保障其高效性、減少系統(tǒng)故障問(wèn)題，需定期對(duì)系統(tǒng)開(kāi)展維護(hù)作業(yè)，及時(shí)更新、升級(jí)系統(tǒng)，并對(duì)供電系統(tǒng)的運(yùn)作情況予以遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，確保能夠第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并處理運(yùn)作故障，從根本上提高供電可靠性，為地鐵的安全運(yùn)作打下基礎(chǔ)保障。

2 運(yùn)用環(huán)網(wǎng)技術(shù)的關(guān)鍵要點(diǎn)分析

可靠、穩(wěn)定的供電系統(tǒng)能有效保證地鐵的運(yùn)行效率，這也是整個(gè)地鐵系統(tǒng)中確保各類用電設(shè)備正常運(yùn)作的關(guān)鍵基礎(chǔ)。基于此，應(yīng)明確環(huán)網(wǎng)供電技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)，逐步提高地鐵供電系統(tǒng)的綜合水平。在環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)中，該技術(shù)的實(shí)現(xiàn)主要通過(guò)中壓電纜，縱向方面將上級(jí)的主變電所與下級(jí)的牽引變電所進(jìn)行有效連接，橫向方面將全線中的各個(gè)牽引、降壓變電所之間連接，使其起到輸電線路的功能，為電力系統(tǒng)的順暢運(yùn)作提供保障。

在環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)中，不同的用電點(diǎn)都需連接兩路電源，這樣才能形成環(huán)形電網(wǎng)。該技術(shù)的高效應(yīng)用能在很大程度上保障供電系統(tǒng)和地鐵的正常運(yùn)作，減少停電現(xiàn)象的出現(xiàn)，通過(guò)這種方式能將電力進(jìn)行有效調(diào)節(jié)并降低失誤幾率。一旦供電期間出現(xiàn)故障能及時(shí)通過(guò)SCADA 系統(tǒng)對(duì)故障部分進(jìn)行監(jiān)控和警報(bào)，以便相關(guān)人員能在第一時(shí)間處理和解決供電問(wèn)題，保障該區(qū)域的正常供電，現(xiàn)階段環(huán)網(wǎng)供電技術(shù)的具體情況如表1。

表1 地鐵環(huán)網(wǎng)供電

首先，在主變電所方面，為確保環(huán)網(wǎng)供電技術(shù)的應(yīng)用高效性，地鐵供電系統(tǒng)運(yùn)作部門(mén)需根據(jù)實(shí)際情況和運(yùn)作規(guī)范需求、將供配電系統(tǒng)的各類運(yùn)作參數(shù)合理設(shè)置，一般地鐵附近的主變電所在構(gòu)建方面需將電路分段，并按照科學(xué)的方式引進(jìn)線路，提供供電的便捷性。

其次，在中壓網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置方面，主變電所以及牽引、降壓變電所間的連接需通過(guò)中壓網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)，為確保中壓網(wǎng)絡(luò)的銜接性和穩(wěn)定性，在參數(shù)等方面的設(shè)置過(guò)程中需保證此類線路符合安全、低消耗、穩(wěn)定等特點(diǎn)，確保供電系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境良好，只有這樣才為環(huán)網(wǎng)技術(shù)的開(kāi)展打下穩(wěn)定基礎(chǔ)。牽引供電系統(tǒng)的設(shè)置也是環(huán)網(wǎng)供電技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)，在地鐵線路供電系統(tǒng)中，地鐵的實(shí)際運(yùn)行需求在一定程度上需牽引系統(tǒng)的敷設(shè)來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以該環(huán)節(jié)的敷設(shè)質(zhì)量十分關(guān)鍵。為保障地鐵在運(yùn)行過(guò)程中能夠達(dá)到一定的服務(wù)質(zhì)量，一定要確保沿線系統(tǒng)的敷設(shè)質(zhì)量，通過(guò)這種方式將牽引變電所與其他部分建立有效連接，共同促使環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)發(fā)揮出真正職能。

最后，在供配電系統(tǒng)的設(shè)置方面，供配電系統(tǒng)是環(huán)網(wǎng)供電技術(shù)的運(yùn)作關(guān)鍵，只有該系統(tǒng)保證穩(wěn)定的運(yùn)作，才能為地鐵正常運(yùn)作提供穩(wěn)定的能源輸出。所以配電系統(tǒng)的供電功能需要達(dá)到一定的完整性，并確保系統(tǒng)內(nèi)部的各個(gè)功能能夠正常實(shí)現(xiàn)，促使地鐵正常運(yùn)營(yíng)[2]。

3 環(huán)網(wǎng)供電技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐分析

環(huán)網(wǎng)供電技術(shù)的應(yīng)用范圍有所不同，使得該技術(shù)在各個(gè)應(yīng)用環(huán)境下所具有的功能也有一定的差異性。其中牽引供電網(wǎng)絡(luò)在環(huán)網(wǎng)中主要是為牽引變電所提供電力資源，在環(huán)網(wǎng)中的動(dòng)力照明系統(tǒng)是為降壓變電所提供電力資源。我國(guó)部分城市的交通工程在供電形式方面通常采取牽引動(dòng)力照明的混合網(wǎng)絡(luò)或獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)。首先，牽引動(dòng)力獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在電壓等級(jí)方面局限性較小，電壓等級(jí)可設(shè)置為不同級(jí)別，這是由于牽引和動(dòng)力照明兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間的獨(dú)立性較強(qiáng)，互相的影響微弱；其次，牽引動(dòng)力混合網(wǎng)絡(luò)所采取的電壓等級(jí)要求是同一級(jí)別，需通過(guò)公用電纜為牽引、降壓兩方面變電所提供相應(yīng)的電能。在集中供電系統(tǒng)的運(yùn)作中，牽引和動(dòng)力照明兩種網(wǎng)絡(luò)需采取相對(duì)獨(dú)立方式、形成獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)，也可形成混合網(wǎng)絡(luò)。在分散供電系統(tǒng)中需采取混合網(wǎng)絡(luò)。

3.1 環(huán)網(wǎng)接線

在該技術(shù)應(yīng)用期間，連接環(huán)網(wǎng)線路時(shí)需使兩個(gè)獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)（牽引與照明）之間建立連接，連接牽引變電和單母線，確保短路負(fù)載裝置能夠負(fù)責(zé)進(jìn)線、出線的輸電職能。同時(shí)還需連接獨(dú)立電源與相同變電站內(nèi)的母線。

在城市地鐵的運(yùn)作過(guò)程中以線狀方式布設(shè)用電負(fù)荷，并以此確定環(huán)網(wǎng)供電形式，最后科學(xué)設(shè)置使用電壓的具體等級(jí)。在負(fù)荷力矩的數(shù)值設(shè)置方面，尤其在集中式供電模式下，10kV 電壓與35kV 電壓相比會(huì)受到較大的供電距離限制?；诖?，應(yīng)將牽引和動(dòng)力照明供電系統(tǒng)獨(dú)立設(shè)置，建立各自的中壓網(wǎng)絡(luò)，這樣才能有效降低10kV 環(huán)網(wǎng)供電模式下所產(chǎn)生的負(fù)荷力矩。若電壓等級(jí)不同，那么輸壓、變壓環(huán)節(jié)則呈多樣性變化趨勢(shì)，使得變壓器裝置和配電線路之間的耗損越來(lái)越大[3]。

3.2 中壓網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

供電系統(tǒng)中的中壓交流網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用可形成獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)或混合網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)牽引網(wǎng)絡(luò)和動(dòng)力照明網(wǎng)絡(luò)分別以獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)形態(tài)存在時(shí)，這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的供電電壓可設(shè)置相同或不相同級(jí)別均可。在供電系統(tǒng)的中壓網(wǎng)絡(luò)設(shè)置環(huán)節(jié)，需充分結(jié)合地鐵的運(yùn)行情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，牽引網(wǎng)絡(luò)與動(dòng)力照明網(wǎng)絡(luò)二者可作為互相的備選線路，以有效降低線路故障時(shí)的影響，確保其中一條線路能夠正常運(yùn)行，承擔(dān)一級(jí)負(fù)荷與二級(jí)負(fù)荷的供電工作。在線路的尾端需將電壓的損失值控制在5%以內(nèi)。

環(huán)網(wǎng)供電技術(shù)若想確保各獨(dú)立線路間的運(yùn)作靈活性，需在設(shè)置方面遵循以下原則：首先，供電系統(tǒng)的建立應(yīng)達(dá)到一定的經(jīng)濟(jì)性特點(diǎn)，接線流程簡(jiǎn)單并具有相應(yīng)的運(yùn)作靈活性；其次，供電系統(tǒng)和牽引網(wǎng)絡(luò)的供電容量必須根據(jù)距離、高峰時(shí)間等實(shí)際情況進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，并保障獨(dú)立電源之間能夠互為備用，減少故障導(dǎo)致的斷電情況，保證供電的持續(xù)性；環(huán)網(wǎng)供電設(shè)備的容量需達(dá)到相應(yīng)的負(fù)荷規(guī)定。若主變電所的運(yùn)作狀態(tài)正常，那么環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)依舊可確保城市地鐵正常運(yùn)行。這種情況下環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)不需考慮故障時(shí)間，只需考慮相同的牽引變電所和主變電網(wǎng)絡(luò)同時(shí)發(fā)生故障的情況[4]。

3.3 后備線路的敷設(shè)環(huán)節(jié)

在環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)的運(yùn)作過(guò)程中，為確保供電質(zhì)量能夠顯著提高，在設(shè)計(jì)時(shí)需充分遵循地鐵供電系統(tǒng)特點(diǎn)，敷設(shè)供電線路的后備線路，保障供電系統(tǒng)能夠正常運(yùn)作。后備線路的高效敷設(shè)能促使整個(gè)線路系統(tǒng)達(dá)到相應(yīng)的完整性，以此實(shí)現(xiàn)提高供電系統(tǒng)運(yùn)作安全性和穩(wěn)定性。在閉環(huán)作業(yè)的情況下，供電系統(tǒng)因故障導(dǎo)致停電的次數(shù)將會(huì)大大減少，同時(shí)電力資源的調(diào)度流程的精簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)能夠降低調(diào)度失誤率，降低線路的敷設(shè)成本，這也是提高該系統(tǒng)維護(hù)質(zhì)量與效率的路徑之一。

3.4 牽引與動(dòng)力照明獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)的連接

在獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)的連接形式中，牽引變電所的主接線是一條單母線，其變電所的進(jìn)線和出線都需通過(guò)斷路器實(shí)現(xiàn)。牽引變電所內(nèi)部獨(dú)立電源都是來(lái)源于相同變電所的不同母線，也就是說(shuō)這兩個(gè)主變電所之間的連接與牽引變電所的獨(dú)立電源都是源于不同類型的主變電所。在城市地鐵線路中用電負(fù)荷線路均呈線狀展開(kāi)分布，所以電壓的具體等級(jí)和供電形式的選擇能夠決定最終的供電質(zhì)量。在集中供電系統(tǒng)內(nèi)部，電壓的具體數(shù)值會(huì)受到供電距離影響，所以牽引及動(dòng)力照明兩個(gè)系統(tǒng)均需設(shè)置獨(dú)立中壓網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過(guò)這種方式能有效降低環(huán)網(wǎng)技術(shù)的負(fù)荷力矩，同時(shí)需兩種電壓級(jí)別，避免單一電壓造成變壓器、配電線路等裝置的損耗，增加維護(hù)成本。

3.5 混合供電網(wǎng)絡(luò)的連接

對(duì)于集中式系統(tǒng)而言，若牽引和動(dòng)力照明兩個(gè)獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)均采取相同電壓等級(jí)，這種情況下便可選用混合供電網(wǎng)絡(luò)形式。通過(guò)這種接線方法，使得所有供電分區(qū)都能在主變電所區(qū)域中的不同母線周邊、就近引入中壓電源，其中中壓網(wǎng)絡(luò)的接線方式可采取雙線環(huán)網(wǎng)方式，同時(shí)牽引、降壓的混合變電所與牽引變電所在主接線方面采取更為獨(dú)立的分段式單母線和分段開(kāi)關(guān)，有效降低局部電路故障所產(chǎn)生的影響。降壓變電所主接線的連接方式可采取單母線和分段開(kāi)關(guān)模式，也可直接選用單母線方式、取消分段開(kāi)關(guān)?；旌暇W(wǎng)絡(luò)所選取的電壓等級(jí)通常為10kV，雖然涉及到的裝置和設(shè)備成本較低，但仍有低負(fù)荷力矩的缺陷，使得該部分的供電距離較短[5]。

4 結(jié)語(yǔ)

總的來(lái)看，在城市交通運(yùn)輸水平不斷提高的基礎(chǔ)上，地鐵交通工具的高效運(yùn)作為人們提供了很多的便捷，也為地面上方的交通擁堵情況起到了一定的緩解、改善作用。為確保城市地鐵的正常運(yùn)作，需保證供電系統(tǒng)各部分功能的穩(wěn)定性。環(huán)網(wǎng)供電技術(shù)的高效應(yīng)用，能夠在很大程度上減少額外線路的敷設(shè)成本，維護(hù)工作的開(kāi)展也較為方便，整個(gè)供電系統(tǒng)都能達(dá)到相應(yīng)的穩(wěn)定性需求。基于此，做好環(huán)網(wǎng)的接線工作，促進(jìn)供電系統(tǒng)穩(wěn)定發(fā)揮職能。