针对地铁接触网浅析牵引供电系统的开关设置

熊青松

摘 要 随着我国交通行业的飞速发展，地铁行业面临着较大的发展挑战，地铁供电系统的正常运行直接关系到地铁行业的长远发展，因此得到了人们的重点关注。下面该文主要针对地铁接触网浅析牵引供电系统的开关设置工作，希望能够有效推动我国地铁接触网供电系统的长远发展。

关键词 地铁;供电系统;开关

通过相关调查不难发现，地铁接触网牵引供电系统的电压由交流35KV逐渐转变为较低的1500V电压，确保地铁的安全稳定运行，结合实际工作需求设置了相应的直流回路断路器和高压回路断路器，地铁系统本身就拥有以下特征：①直流回路只有地铁列车一种负载，不同于一般供电线路有各种各样不同的负载。②地铁列车在晚上收车后，负载为“0”，不像普通供电线路每天有峰有谷，谷时仍有负载。③地铁接触网某一段停电检修时，同方向会停运，相邻段接触网带电无意义。综上所述，在开关设置时不应像一般电线路（如一座工厂）那样去考虑。

1针对接触网方式的地铁牵引供电线路探究

地铁供电系统可以分成几个不同的供电区域，通过主变电所把原有的110KV电压转变为35KV电压，然后分别从两个方面实现电缆敷设工作，从而确保所有供电区域变电所的正常运行，经高压断路器至牵引变压器，变为低电压后经整流装置变为1500V直流电，再经由直流断路器配出至接触网。每个牵引变电所馈出4路电缆，每路设一个直流开关柜。正常运行时，每座牵引变电所的2台整流装置并列运行，向正线接触网前后相邻两段供电（接触网在此处设绝缘锚段关节），同时前后相邻的两座牵引变电所也向此两段接触网分别供电，即双边供电。当一座牵引变电所解列时，由相邻牵引变电所越区供电;当某个牵引变电所一台整流装置出现故障或检修时，另一台整流装置具备运行条件时继续运行。

2提出相应的对策

2.1 尽量降低作用较小的直流断路器占比

如果地铁接触网出现运行问题，我们需要深入研究设计人员的设计方案是否合理，然后提出相应的完善方案，当前的设计观念是通过断开两相邻双边供电牵引变电所直流断路器，把故障段接触网切除，而保障无故障的接触网仍然正常供电。但地铁的特点是一个方向只有一条轨道，当某一处出现不能行车的故障时，该方向后方的列车全部到附近车站待命后停止运行，如果抢修的时间较长，前方及另一个方向在运行的地铁列车回停车场后也将停止运行。地铁列车运行的时间间隔一般为6～8min，刚出故障的时刻，前后相邻的地铁列车一列会在故障接触网相邻段远端，另一列不在另一相邻段接触网上，如果像北京高峰時段间隔2.5min的情况，相邻的地铁列车会在故障接触网相邻段中远端。此种情况下，故障接触网前后相邻段由远端单边供电可满足需要（设计本身满足相邻牵引变电所越区供电），没必要本变电所再向故障接触网相邻段供电，因此向前后两段接触网供电的两回路各设一台直流断路器作用不大，只保留一台直流断路在接触网发生故障时断开线路即可。至于两台整流装置直流正极并联处的两台断路器，在整流装置投入或退出运行以及向外输电时，操作高压断路器可满足要求（停送电时负载基本为“0”），设置这两台直流断路器作用也不大。

2.2 在没有出现故障的情况下，可以从高压侧进行停送电操作

地铁在晚间停工后，它的直流牵引供电网负载大致归为零，地铁维护工作人员需要进一步对地铁进行日常维护，在此过程中需要对接触网进行停电处理，若只在直流开关处断电，则会出现一条地铁线几十台约3000kV·A变压器空载运行约5h的情况。除对功率因数产生影响外，空载电流产生的能耗也不应忽视（当变压器稳态运行时，空载电流为额定电流的0.15%～10%）。这对于电力公司的规定来说是不希望存在的，对地铁运营公司的成本来说是不经济的。如果每晚停电，先断开馈出线路直流断路器，再断开牵引变压器高压侧断路器，那么直流断路器操作是多余的，因为地铁列车收车后接触网负载基本为“0”。另一方面，每天早晨都是接触网送电后地铁列车才升弓，这之前接触网基本也是空载。两种情况，分合高压断路器都是变压器基本无负载的情况下进行的，因此无须再操作直流断路器。在高压侧闭合线路，变压器会产生额定电流6～8倍的涌流，目前已有抑制变压器空载合闸励磁涌流的技术。还应当看到高压侧电流小且交流电有过零点，电流易断开。而直流侧电压低电流大、电流无过零点，比交流电断开要难一些。

3地铁接触网供电系统的开关设置调整

结合上文中提到的内容，我们需要对地铁接触网供电系统的开关设置进行调整，需要分别保留控制馈出直流上网电缆的左右两边断路器，其分断能力应按短路最不利情况下的电流来选定，直流进线柜的断路器改为隔离开关。改进后仍能满足设计功能，当有一台整流装置发生非正极短路故障时，一般不会影响另一台整流装置，此情况下发生故障的整流装置会在变压器上端35kV高压断路器跳闸（如断路器121或123），然后再断开整流装置直流侧隔离开关（如201或202），切除故障整流装置，另一台无故障整流装置继续工作。

如果整流装置出现正极对地短路的问题，就会造成地铁接触网供电系统的开关设置问题，从而影响地铁接触网供电系统的正常工作，两台整流装置并联，高压断路器121、123及直流断路器211、212同时跳闸（此时会有从接触网来的反向电流，需用直流断路器断开），切除故障点，隔离开关3221、3222闭合，3211、3213、3212、3214断开，前后两牵引变电所越区供电。当区间接触网发生故障时，对其双边供电的两相邻变电所内对应的左线（轨道）或右线（轨道）直流断路器跳闸断开故障点（如左线故障时断路器211断开，右线故障时断路器212断开），相对应的隔离开关断开，故障接触网前后相邻两段由更远处相邻的变电所单边供电（如图3所示，假如左线接触网Ⅰ切除，接触网Ⅱ由相邻的变电所供电，故障接触网Ⅰ的另一端同理）。直流牵引供电线路上使用的设备越多，出现故障的概率越大，在满足功能要求的前提下应尽量减少设备数量。通过改进，每座牵引变电所可减少4台直流断路器。对于变压器空载运行的分闸操作，以及每天早晨送电的合闸操作，因负载基本为“0”，建议用高压断路器来完成。直流断路器只在电线路故障时操作。