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环网供电技术在地铁供电系统当中的运用

发表时间：2021/6/10 来源：《基层建设》2021年第6期作者：杨青

[导读] 摘要：随着社会经济、科学技术的快速发展，我国城市化发展进程加快，很多城市已经大量开始建设地铁，这进一步提升了人们出行的便利性，而且还能满足新时代城市化发展的需求。

        中铁一局集团电务工程有限公司陕西省西安市 710025
        摘要：随着社会经济、科学技术的快速发展，我国城市化发展进程加快，很多城市已经大量开始建设地铁，这进一步提升了人们出行的便利性，而且还能满足新时代城市化发展的需求。在这个过程中，地铁是否能够安全、稳定的运行也成为了人们广泛关注的问题。其中供电系统属于地铁运行的基础系统，只有有效为地铁提供动能，才能将其的运用价值发挥出来。因此，本文主要研究环网供电技术在地铁供电系统当中的运用，先从概念、方式分类、实施原则等方面介绍环网供电技术，然后提出具体的运用，以期能够发挥地铁在城市化建设中的成效。
        关键词：地铁；环网供电技术；供电系统；运用原则
        引言
        新阶段，在科学技术的推动下我国城市建设也取得良好的成效，地铁逐渐成为城市居民出行的便捷性交通工具。截止到2020年12月31日，中国内地已经有45个城市开通地铁，运营线路7978.19公里，而且目前很多城市开始增加里程，进一步扩大地铁运行线路。我们在关注地铁的便捷性功能之外，也需要关注地铁系统运行的安全性、稳定性和可靠性。对于地铁而言，供电系统属于重要的动力系统，为地铁的正常运营提供电力支撑和服务，将环网供电技术应用其中，可以将供电系统分为多个供电部分，在两个主要区域之间建设应急联络断路器，能够进行支援和应急，促使各个区域之间在联络开发的支持下进行应急联络，从而形成具有完善性的环形供电网络，确保地铁能够稳定、安全的运营。
        一、环网供电技术介绍
        （一）概念
        环网供电技术主要在主变电所和变电所之间利用高压电缆进行纵向连接，而在各变电所之间利用高压电缆进行横向连接，以此能够促使各个连接点在闭合区域中借助断路器进行应急联络，保证供电的可靠性和灵活性。通常在环网供电中会增加电流、纵差保护。假如某一段环网中的电缆出现短路问题，纵差保护会发挥成效，将故障和正常区域分开来，保证正常区域的电力供应正常，进而实现供电连续性和可靠性。
        （二）环网供电方式分类
        环网供电技术根据供电方式可以分为集中供电、分散供电和混合供电三种方式。其中集中供电是在线路合适的位置结合总容量要求设置主变电所，通过110KV高压形式从城市电网区域变电所向主变电所供电，经过降压之后沿线将牵引、降压变电所结合起来，以此形成中压环网，为轨道交通系统供电。分散供电不设置主变电所，而是直接用35kV或者10KV的中压形式从城市电网区域变电所向轨道交通沿线设置的牵引、降压变电所供电，以此形成环网。混合供电方式是一条轨道交通线路的一部分中使用的集中供电方式，另一部分使用分散供电方式。环网供电方式分类如图1所示。

                      图1 环网供电方式分类
        （三）实施原则
        第一，互补性原则。在环网供电技术运用的过程中，以变压器为基点，重点为地铁体系提供动力，将环形供电网络作为载体，建立环形供电系统，能够避免轨道交通在运行过程中由于电路故障问题影响正常运营，而且还能弥补电路系统在运行过程中的缺陷问题。因此，在实施环网供电技术的过程中，应该采用互补性原则，确定地铁线路敷设情况，了解其中容易出现线路故障问题的环节，合理运用该技术，进而起到不同线路互相补充运行的效果。
        第二，有效性原则。在地铁供电系统中运用环网供电技术，能够确保地铁稳定、通畅的运行，为人们提供更高效的出行方式，缓解地面交通压力，对此可以使用有效性原则，结合地铁运行实际需求，合理运用这一技术。首先是合理规划，结合地铁线路实施分段处理，然后运用技术对各个线路实现有效连通。其次是保证线路分段的数量具有有效性，分段数量并不是越多越好，而是需要技术人员结合节能减排、安全稳定、便捷操作等理念对线路数量进行合理分段，合理规划分段位置，避免出现环形供电网路交叉的情况。最后是对局部供电和整体供电的关系进行校验，这样能够保证运用该技术时避免局部供电出现问题后影响整体供电系统的安全和稳定。
        第三，均衡性原则。在运用环网供电技术时，可以将地铁运行的供电需求作为基础，合理规划线路主干道，在保证各条线路能够相互连通的同时，互不干扰，能够均衡的分配和利用用电负荷，保证整体供电系统的稳定性，而且还可以结合电气设备运行要求，对用电节点进行合理分配，实现地铁供电系统的均衡性。
        二、环网供电技术在地铁供电系统当中的运用
        （一）环网接线
        在将环网供电技术运用到地铁供电系统当中时，需要技术人员结合“N-1”实施方式确定供电任务，严格遵守地铁运营用电安全标准，选择合适的电网接入方式，进而针对性的购进和配备供电设备，这样能够提升地铁供电系统的运行效率。在实施环网接线的过程中，可以将两个具有独立性的接线连接起来，比如牵引网络和照明网络，这时牵引变电所和单母线之间的连线、进线和出线都以短路器为基础，促使两个独立电源能够在同一个变电所内将单个母线连接起来。因为城市地铁在运行过程中使用的用电负荷采用线状分布，在明确使用供电方式之后，需要科学合理的选择电压等级。例如，使用集中供电方式，从负荷力矩角度来看，10KV电压低于35KV电压，在集中供电的过程中电压供电受到距离的限制，需要将牵引网络、动力照明网络单独设置，将其转变为两个独立的中压网络，进而降低10KV的环网供电负荷力矩。假如这两种电压都被应用，会增加输变压环节的形式，也会提升配电线路的复杂性，导致变压器和配电线路之间的损耗增加。
        （二）中压交流环网系统
        在地铁供电系统中，应用中压交流环网系统可以促使牵引网络和动力照明网络均具有独立性，也可以将二者混合起来。在网络独立中，这两个网络的电压可以相同，也可以不同。在供电系统中应用中压网络，需要结合地铁实际运行能力进行计算和设计，促使这两个网络能够成为互补网络，在一方出现故障问题停止运行时，另一方可以承担两级负荷进行供电，能够有效减少电压损失，如图2是某城市地铁采用中压交流环网系统图。要想保证环网供电系统的灵活性、可靠性，应该从以下方式入手：第一，供电系统应该符合经济性、可靠性的运行原则，而且接线要便捷。第二，供电系统和牵引供电之间的容量需要结合长远性和高峰性原则进行设计，也就是两个独立电源互为备用电源，从而实现供电的连续性。第三，电缆的载流应该满足高峰小时最大负荷要求，在主变电所正常，环网内一条电缆出现故障时，可以确保地铁依旧稳定运行。

           图2 某城市地铁采用中压交流环网系统图
        （三）敷设后备线路
        在地铁供电系统中，技术人员可以结合系统设计敷设后备线路，以此保证供电质量，在后备线路的支撑下形成环形供电线路，提升供电系统的稳定性和安全性。同时，在实施闭环操作下，才能减少地铁供电停电的次数，促使电力调度更加简便和高效，避免出现失误情况，提升地铁供电系统的维护效率，控制出现故障的范围，促使地铁安全稳定运行。
        总结
        总之，为了促使地铁安全稳定的运行，可以将环网供电技术应用于地铁供电系统，采用互补性、有效性和均衡性的原则，进行合理有效的环网接线，采用中压交流环网系统，并敷设后备线路，以此能够在环网供电中将供电系统各个部分连接起来，提升供电系统的灵活性和可靠性，减少故障发生，推动地铁稳定发展。
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