導(dǎo)語：接線方案在城市軌道交通工程的應(yīng)用一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：介紹了城市軌道交通供電系統(tǒng)牽引變電所設(shè)置原則，結(jié)合牽引變電所設(shè)置原則和個別線路末端牽引變電所故障退出時存在的問題，提出了一種新的變電所主變接線方案及相應(yīng)的保護配置方案。

關(guān)鍵詞：牽引變電所；主接線；故障；保護配置

目前國內(nèi)軌道交通牽引供電系統(tǒng)大多采用DC750和DC1500V兩種電壓等級，供電方式分為接觸軌和接觸網(wǎng)兩種。無論哪種供電方式，供電系統(tǒng)均需根據(jù)線路、車輛和運營組織等在線路上設(shè)置多座牽引變電所，將交流電源（AC35kV、AC20kV或AC10kV）降壓整流后轉(zhuǎn)換為24脈波直流電供車輛使用。正線直流牽引供電系統(tǒng)全線連通，相鄰的牽引變電所間可以實現(xiàn)正常雙邊供電及“大雙邊”供電，保證了直流供電系統(tǒng)的可靠性。

1城軌牽引變電所設(shè)置原則及存在問題

城市軌道交通牽引變電所的設(shè)置原則：（1）牽引變電所的分布應(yīng)滿足在遠期高峰小時行車交路下，任一座牽引變電所故障解列并由相鄰牽引變電所支援供電時，牽引網(wǎng)最低電壓水平不低于1000V[1]。（2）牽引變電所的分布應(yīng)結(jié)合牽引負荷的分布進行設(shè)置，鋼軌電位滿足GB50157、GB50490、GB/T28026.1以及IEC62128.1規(guī)范要求。（3）在滿足以上2條原則的前提下，應(yīng)盡量考慮以下因素：a.正線正常運行時采用雙邊供電，因此線路兩端車站應(yīng)設(shè)置牽引變電所。b.在滿足牽引網(wǎng)電壓和鋼軌電位要求的情況下，牽引變電所應(yīng)設(shè)置在車站，以方便運營管理。c.場段正線接入站應(yīng)盡量設(shè)置牽引變電所，以提高當(dāng)場段牽引所故障退出時正線對場段支援供電工況下的供電質(zhì)量。d.牽引變電所的分布應(yīng)考慮在不影響供電質(zhì)量的前提下盡量在規(guī)模較大的、有配線的車站設(shè)置牽引變電所；對于地下區(qū)段區(qū)間牽引所，盡量選取在區(qū)間風(fēng)井處設(shè)置，以減少因設(shè)置牽引變電所而增加的土建投資。e.牽引所布點應(yīng)兼顧考慮雜散電流防護。結(jié)合上述供電系統(tǒng)的特點和牽引變電所設(shè)置原則，線路末端車站均設(shè)置牽引變電所，若末端站后無車輛段或停車場，當(dāng)末端站牽引變電所故障退出運行，需要相鄰的牽引變電所“單邊”供電至線路末端，此時牽引網(wǎng)電壓和鋼軌電位仍需要滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。但個別線路在末端牽引變電所設(shè)置時會存在如下困擾：以圖1所示的線路為例，在建線路末端區(qū)間的間距較大且后期有延伸線路，經(jīng)仿真模擬計算，末端3個站均需設(shè)置牽引變電所，能保證正常雙邊供電和車站2牽引變電所故障退出運行時由車站1和車站3牽引變電所“大雙邊”供電時的電能質(zhì)量要求。當(dāng)車站3牽引變電所故障時，車站2牽引變電所需單邊供電至線路末端，經(jīng)仿真模擬計算，此時牽引網(wǎng)電壓滿足不低于最低電壓1000V的標(biāo)準(zhǔn)要求，但鋼軌電位高達180～200V，供電質(zhì)量不能滿足要求。若末端區(qū)間增加區(qū)間牽引所，可以解決供電質(zhì)量問題，但增加牽引變電所會帶來土建及設(shè)備投資增加，對于與區(qū)間風(fēng)井合建的地下變電所增加的土建和設(shè)備投資約600～700萬元，對于地面變電所增加投資約500～600萬元，同時地面變電所建設(shè)還可能涉及規(guī)劃、征地等接口問題。當(dāng)線路后期延伸后區(qū)間牽引變電所的功能弱化，若延伸線路的車站4設(shè)置牽引變電所，車站3牽引變電所故障退出運行，車站2牽引變電所和車站4牽引變電所“大雙邊”供電可以滿足供電質(zhì)量需求，此時區(qū)間牽引變電所又可以取消。此種線路末端牽引變電所的設(shè)置方案給設(shè)計帶來了困擾。

2變電所主接線新方案

目前城市軌道交通牽引變電所一般主接線方式如圖2所示，該接線方式下，全所設(shè)置3套框架泄漏保護，由于所有直流斷路器采用1套框架泄漏保護，當(dāng)該框架泄漏保護動作后，本所直流進線和饋線斷路器斷開，末端牽引變電所直流系統(tǒng)退出運行，此時只能采取單邊供電方式。結(jié)合牽引變電所設(shè)置原則和上述示例線路末端牽引變電所整流機組故障退出時存在的問題，提出一種新的變電所主接線方案及相應(yīng)的保護配置方案。上述線路中牽引變電所設(shè)置方案存在的困擾主要是末端牽引變電所整流機組故障退出運行時，相鄰牽引變電所單邊供電至線路末端的供電質(zhì)量不滿足要求，若能夠改變末端牽引變電所的主接線方式，達到在整流機組退出情況下仍可以提供直流電源的目的，就能夠在不增加區(qū)間牽引變電所的情況下滿足供電質(zhì)量要求。因此，在末端牽引變電所增加1套整流機組或利用雙向變流裝置（若設(shè)計方案中已存在該裝置）整流功能作為第3套整流機組使用，并對直流主接線方式進行調(diào)整，具體主接線方式（以下簡稱新主接線方式）如圖3所示。相對于一般主接線方式，新主接線方式增加2臺直流母聯(lián)斷路器，故障情況下將直流正母線分為2段，同時新增了3套框架泄漏保護裝置。在該接線方式下，所有直流斷路器及電動隔離開關(guān)均處于閉合狀態(tài)。

3新變電所主接線的運行方式分析

對采用新主接線方式后對末端牽引變電所的運行方式進行分析。3.1正常運行方式分析。2套整流機組并聯(lián)運行共同構(gòu)成24脈波整流，所有直流斷路器及電動隔離開關(guān)均處于閉合狀態(tài)。雙向變流裝置具有雙向變流功能，在車輛取流時，其作為整流裝置向車輛提供直流電，當(dāng)需要吸收車輛多余的再生制動能量時，其作為逆變裝置將再生制動能量反饋回35kV環(huán)網(wǎng)。3.2故障運行方式分析。當(dāng)1套整流機組故障退出運行，斷開故障整流機組對應(yīng)的交流40.5kV斷路器及直流進線斷路器，由另1套整流機組和雙向變流裝置向牽引網(wǎng)供電。當(dāng)2套整流機組同時故障退出運行，斷開整流機組對應(yīng)的交流40.5kV斷路器及直流進線斷路器，由雙向變流裝置向牽引網(wǎng)供電。當(dāng)雙向變流裝置故障退出運行，斷開其對應(yīng)的交流40.5kV斷路器及直流進饋線斷路器，由2套整流機組向牽引網(wǎng)供電。當(dāng)直流Ⅰ段母線故障，斷開該段的直流進線和饋線斷路器，同時斷開2臺直流母聯(lián)斷路器，由直流Ⅱ段母線對應(yīng)的單整流機組及Ⅱ段母線上的開關(guān)向牽引網(wǎng)供電。當(dāng)直流Ⅱ段母線故障，斷開該段的直流進線和饋線斷路器，同時斷開2臺直流母聯(lián)斷路器，由直流I段母線對應(yīng)的單整流機組、雙向變流裝置及I段母線上的開關(guān)向牽引網(wǎng)供電。上述運行方式最大限度地保證了牽引變電所直流電源不退出，減少了單邊供電的幾率，保證了供電質(zhì)量，提高了供電可靠性。

4新變電所主接線的保護配置

為實現(xiàn)上述運行方式，需要為新主接線設(shè)計相應(yīng)的保護配置方案，具體如下：所有進線及饋線短路的保護配置與一般主接線方式的保護配置一致。新增的2臺直流母聯(lián)斷路器只需設(shè)置大電流脫扣保護（本體）及電流速斷保護，電流速斷保護需考慮其與進線斷路器及饋線斷路器的保護級差配合，避免越級跳閘。為降低直流設(shè)備框架泄漏保護動作導(dǎo)致全所退出，全所配置6套框架泄漏保護裝置，如圖3方框標(biāo)注所示，具體為：1號整流器、2號整流器、直流Ⅰ段母線、直流Ⅱ段母線、負極柜及雙向變流裝置各1套，上述6組直流設(shè)備均獨立絕緣安裝。

5新主接線方案的適用線路

綜上分析，對于后期有延伸的線路，設(shè)置區(qū)間牽引變電所，在延伸線路實施前能夠滿足供電質(zhì)量要求，在延伸線路實施后區(qū)間牽引變電所又可取消，該情況下末端牽引變電所適宜采用新主接線方案，可以取消區(qū)間牽引變電所，在延伸線路實施前減小了單邊供電的幾率，保證了供電可靠性，同時節(jié)省了投資。對于后期沒有延伸的線路，若單邊供電供電質(zhì)量不能滿足要求，建議仍采用末端區(qū)間增加區(qū)間牽引變電所的方案。

6結(jié)語

本文對城市軌道交通牽引變電所設(shè)置原則進行了詳細分析，針對分期建設(shè)線路先期實施工程末端存在的牽引變電所設(shè)置方案問題，提出了末端車站牽引變電所采用雙向變流裝置或新增1套整流機組并對直流母線接線方式進行調(diào)整的新型主接線方案，保證了供電可靠性，節(jié)省了投資。目前該方案已在濟南地鐵進行了應(yīng)用，效果良好。

參考文獻：

[1]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB50157-2013地鐵設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2014.

作者:孔清 單位:天津中鐵電氣化設(shè)計研究院有限公司