地铁接触网方式牵引供电系统开关设置的分析

周栩鹏 陈东 刘笕

摘 要：地铁接触网方式牵引供电系统开关设置的合理性对于地铁平稳运行、电能消耗等方面具有重要意义。本文首先对地铁接触网方式牵引供电系统开关设置注意事项作出简要阐述，然后结合实例，对地铁接触网方式牵引供电系统开关设置调整方法进行分析，希望对业内在设置供电系统开关时起到一定参考作用。

关键词：地铁接触网；牵引变电所；供电系统；开关设置

中图分类号：U231.8 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）11-0112-02

前 言

在地铁接触网方式牵引供电系统中，牵引变电所可以将35kV交流电经过变压器与整流器之后转化为直流750V/1500V，进而满足接触轨/接触网的电能需求，而接触网主要指的是沿地铁线路架设的电力机车供电设施，本身具有传输电能和弓网受流的功能。

1 地铁接触网方式牵引供电系统开关设置注意事项

在地铁牵引供电系统中，电能会从牵引变电所经馈电线与接触网输送给电动列车，之后由电动列车，经过钢轨与回流线返回牵引变电所，在牵引网中，主要包含了接触网、馈电线、轨道回路和回流线。在牵引变电所接触网中，单边供电、双边供电是主要供电方式。现阶段，在地铁接触网方式牵引供电系统中，地铁列车使用的1500V直流电多为交流35kV转化为低电压后整流而成，一般情况下，断路器设置在高压侧每一回路和直流侧每一回路中，在地铁系统中，设置供电系统开关时需要注意三个方面：①如果在地铁接触网某一时段进行停电检修，同方向可能会有停运现象，那么相邻段的接触网带电会造成电力成本投入加大；②在地铁列车收车之后，其负载是0，不存在峰值峰谷；③地铁列车负载是直流回路中的唯一负载，和一般供电线路存在差别[1]。

2 地铁接触网方式牵引供电系统开关设置调整方法

2.1 开关设置情况

该地铁可以分为多个供电分区，主要为两个以上的主变电所，在110kV转变为35kV后，在各个供电分区变电所中，可以沿左右线隧道分两路敷设电缆，可以将线路敷设到牵引变压器，在经过高压断路器并将其改变为低电压后，经过整流装置，可以将其转化为1500V直流电，在经过直流断路器之后，可以配出到接触网。各个牵引变电所馈出电缆共有4路，每路都有设置直流开关柜。图1为该地铁中其中一个牵引变电所的供电系统融开关设置示意图。

结合图1，在供电系统正常运行过程中，每座牵引变电所中都有并列运行的两台整流装置，在正线接触网前后，有两段供电相邻，有绝缘锚段关节设置在接触网此位置，对于这两段接触网来说，前后相邻两座牵引变电所可以向其进行供电。如果有一座牵引变电所解列，那么相邻牵引变电所会越区供电，如果有牵引变电所需要检修，那么另一台整流装置可以不受影响，继续平稳运行[2]。

2.2 开关设置调整

2.2.1 开关设置分析

在收车之后，一般情况下，直流牵引供电网负载为0，地铁维护人员需要对其开展日常维护工作，在此过程中，接触网为停电状态，如果仅仅在直流开关位置断电，那么就可能会有一条地铁线的多台3000kV·A变压器出现长时间的空载运行状况，这种空载运行情况可能会影响电流能耗与功率因数，可能会让地铁运营公司投入成本增加，减少地铁运营的经济效益。若每晚均进行停电，那么将线路直流断路器与牵引变压器高压侧断路器予以依次断开，地铁列车收车后，其接触网负载是0，那么直流断路器操作将沦为多余。而在清晨，地铁列车需要在接触网送电后开始运行，在此之前，接触网存在空载现象。无论是夜晚还是清晨的操作，均有在无负载情况下进行的高压断路器操作，直流断路器的操作没有必要。且在调试过程中，直流断路器触头可能会因电弧发生烧灼现象。

如果有一段接触网出现故障，那么依照当前开关设置情况，需要对两相邻双边供电牵引变电所直流断路器予以断开，结合图1，如左线接触网I一端变电所断路器与断路器211，为让接触网得到正常供电，可以切除故障段接触网。但是，该地铁在行驶方向上的轨道只有一条，如果有行车故障出现，可能会让后方列车在附近车站停止运行，且抢修时间会对整条线路运行情况造成影响。在地铁列车运行中，其时间间隔通常为6～8min之间，结合实际情况，在出现故障时，前后相邻地铁列车其中一列会处于接触网相邻段远端，另一列可能不在另一相邻段接触网上，远端单边供电可以让故障接触网前后相邻段需求得到满足，所以，将两台直流断路器分别设置在向前后两端接触网供电两回路中并没有太大的作用。

2.2.2 具体调整方法

结合前文分析，需要对地铁接触网方式牵引供电系统开关设置进行适当调整，可以保留控制馈出直流上网电缆断路器左线与右线各一个，结合图1，可以将右线接触网的212予以保留，将左线接触网的211予以保留，设定故障为短路最为严重的情况，可以选定其分断能力，将直流进线柜断路器转变为隔离开关。在调整之后，其地铁接触网方式牵引供电系统开关设置如图2所示。

结合图2，对此供电系统开关设置进行改进，可以让其满足相关设计功能。在直流牵引供电线路中，所使用的设备数量和故障出现的概率大小成正比例关系，因此，在地铁接触网方式牵引供电系统相关功能要求得到满足的前提下，需要让设备数量尽量减少，利用多种改进方法，在牵引变电所中，可以减少约4台的直流断路器，结合前文，对相关故障情况进行讨论。

针对清晨送电的合闸操作问题和空载运行分闸操作问题，因为负载是0，那么在实际操作中可以利用高压断路器完成相关操作，在供电系统相关线路出现故障时，可以操作直流断路器[3]。

如果区间接触网出现故障，双边供电相邻变电所对应左右线的直流断路器会跳闸，让故障点断开，结合图2，如在右线出现故障時，断路器212就会断开；如在左线出现故障时，断路器211就会断开，同时，和断路器对应的隔离开关会断开，和故障接触网前后相邻两段的变电所会对其进行单边供电。在图2中，如果左线接触网Ⅰ切除，那么相邻变电所会供电给接触网Ⅱ。

在一台整流装置出现故障时（如非正极短路），并不会对另一台整流装置造成影响，在此条件下，不会有变压器上端35kV高压断路器因为整流装置发生故障而跳闸，对此，将整流装置直流侧隔离开关断开，可以让故障整流装置得到切除，进而保证无故障整流装置可以平稳运行，持续进行工作。

如果有整流装置正极对地短路故障发生，因为两台整流装置处于并联状态，可能在接触网中可能会有反向电流出现，对此，需要断开直流断路器，结合图2，直流断路器212、211与高压断路器123、121可能会出现同时跳闸情况，对故障点进行切除，让隔离开关3211、3213、3212与3214断开，让隔离开关3221、3222闭合，可以让前后两个牵引变电所实现越区供电，进而保证地铁接触网方式牵引供电系统得到平稳运行。

3 结 论

综上所述，在地铁接触网方式牵引供电系统开关设置中，需要注意停电检修时的停运情况与空载运行情况，通过减少作用较小的直流断路器，在无故障时，在联锁上进行高压侧停送电操作，可以让地铁接触网系统满足基本要求，让地铁运营电能消耗成本得到减少，提升地铁运营的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]李 箫.浅述地铁供电系统及其常见问题与解决措施[J].通讯世界，2017（23）：280.

[2]张喜龙.地铁牵引供电系统可靠性分析[J].江西建材，2017（13）：205+210.

[3]史志成.地铁接触网方式牵引供电系统开关设置探讨[J].电气时代，2017（07）：47～48+53.

收稿日期：2018-3-5

作者简介：周栩鹏（1986-），男，助理工程师，本科，主要从事接触网维修工作。

陈 东（1983-），男，助理工程师，本科，主要从事变电检修工作。

刘 笕（1987-），女，助理工程师，本科，主要从事变电检修工作。