轨道交通主变电所35kV侧接线方式的探讨

轨道交通主变电所 35kV侧接线方式的探讨

罗磊

合肥市轨道交通集团有限公司运营分公司，安徽省合肥市， 230000

摘要：随着城市轨道交通线网的不断发展，系统集约化日益重要，国内城市地铁大多选择接线简单、易于工程实施的开闭所方案实现主变电所资源共享。本文主要对分享主变电所供电资源的两种接线方案进行探讨，分别从投资成本、调度管理、保护配置、电能管理、建设改造等方面展开了讨论。

关键词：主变电所、开闭所、单母线分段、二级母线

1. 引言

现轨道交通供电多以集中式供电方式为主，通常采用两级电压供电110kV/35kV制式。110kV主变电所作为轨道交通供电的全部来源，将城市电网中的110kV电压降为35kV，通过35kV中压环网完成对各类型变电所的供电。为充分利用主变电所资源，主变电所一般设置两路进线，为2-4条轨道交通线路供电，故对主变电所的供电可靠性提出了更高的要求，尤其对于共享主变电所35kV侧供电可靠性要求较高。目前国内轨道交通主变电所35kV母线应用较多的有单母线分段（共用母线）、T接、二级母线的接线形式，且均有成熟应用的工程实例。单母线分段（共用母线）接线方式结构最简单，主变电所馈线数量较多，共享线路之间独立性稍差；T接共享线路的35kV母线完全分开，具有较好的独立性和可靠性，主要适用于2线共享，不适用3线及以上线路共享；二级母线共享线路供电完全独立，共享线路之间互不影响，但投资略有增加，开闭所设置在车站内时可减少35kV环网电缆敷设。

根据以上背景，本文主要将单母线分段（共用母线）与二级母线这两种接线方案进行比较，方案一为单母线分段方式，该方案通过设置多台出线柜分别为线路1各分区供电，在每段母线上单设一台出线柜至其余线路开闭所，通过开闭所给其他线路各分区供电，详情见图1；方案二采用二级母线方式，该方案主变电所在每段母线上为各线路各设置一台出线柜，馈出至各线路开闭所，由各自开闭所设置相应的馈出柜为各自线路分区供电，详情见图2。

图1 35kV侧采用单母线分段

图2 35kV侧采用二级母线

2. 方案对比分析

2.1 投资成本

方案二减少了环网电缆的敷设长度，但增加了四台开关柜及保护装置，用于对主变电所至开闭所电缆的保护。同时，两个方案还涉及到土建问题，主变电所一般设置在地上，方便对空间的调控，而开闭所因考虑到建设成本，及电缆敷设的可靠性，一般会设置在车站内，故方案二需考虑在地下预留开闭所位置空间，这对地下空间提出了更高的要求，而地下施工成本较地上明显增加。因此，总体来说方案二的投资成本较方案一略有增多。

2.2调度管理

按照方案一设计会使同一主变电所供电的不同线路的环网结构不同（新建线路较首条线路多一级开闭所），不同的供电网络结构会导致运营内部的接口划分存在差异，对于主所和正线变电所的界面不清晰。特别是调度管理方面，当线网发展成熟时，参考分级调度组织结构，建立轨道交通主变电所电力调度中心，作为各线路的上级电力调度，克服共享线路对主变电所调度使用的矛盾，而方案二便于二级调度权限的划分。

当主变电所退出运行后，若线路1和线路2分别通过临近的主变电所支援供电，方案二较方案一的独立性更强，且易将支援运营的带电线路与故障的主变电所有较远的分割点，便于人员对主变电所设备的查看与检修。同时，若要对主变电所35kV开关柜进行检修时，方案二能通过闭合开闭所的母联开关实现主变电所的停电检修作业。

2.3 保护配置

方案二较方案一多了一级保护，需对主变电所至开闭所进线电缆及开闭所母线进行保护。若环网备自投中设置了失压备自投，则新增的一级保护，会导致线路末端变电所的备自投时限过长，但目前个别城市线路已只设置差动备自投，此问题影响不大。同时，方案二对主变电所环网电缆的可靠性要求更高，若某一条电缆故障，将由另一段线缆供下属供电分区的所以负荷。因主变电所一般临近线路，为节约建设成本，馈出电缆多数由线路隧道拉至开闭所，而隧道内环境比较复杂，需加强对此环网电缆的检修与巡视。此外，方案一的35kV馈出柜较多，相对方案二，易引起由馈出柜失灵保护引起的联跳保护，造成较大的影响结果。而方案二通过分级设置母线，分散了各线路对于母线、馈出柜断路器的保护，提升了线路保护的独立性。

2.4 电能管理

电费作为运营成本中较大的一笔支出，其准确可靠性对于运营单位极其重要，方案二的设置更便于各线路电费的结算，每条线路只需统计两个馈出柜电量信息即可知道该主所馈出至该线路的电量。若采用方案一则需对主所馈出至正线的所有开关柜电量信息进行统计累加，因表计测量精度的问题，由此会造成一定的累积误差，影响电量统计的准确性。

2.5 建设改造

轨道交通作为城市发展的重点区块，线网不断发展，作为前期设计建设，方案二便于对后期新线建设的延展。采用方案二，则前期设计时对主变电所的空间要求会降低，有利于建设前期预留足够的扩展空间，益于后期新线建设中主变电所的共享利用。

3. 总结

在轨道交通行业不断发展，各地轨道交通线网不断扩展的情况下，充分利用主变电所资源，实现共享方案是必然之路，在此前提下，二级母线的设置，对于线路保护、管理的独立性都有促进的作用，有助于线网的管理与发展，提升整个供电系统的可靠性。故在建设条件允许的条件下，可以设置通过二级母线为后面电力调度、电力维护方面的层级划分做出一定的基础。

4. 参考文献

[1] 喻奇. 城市轨道交通开闭所接线方案优化设计[J]. 都市快轨交通，2020，33（3）：131-132 [2] 袁青山,于国栋,杨正燕. 上海城市轨道交通110kV主变电所资源共享探讨[J].城市轨道交通研究, 2006, 9(2): 5-9

[3] 孔清，赵武陇. 城市轨道交通线网共享主变电所调度机制研究[J]. 电气化铁道，2015，26（6）：58-60

[4] 赵亚平. 青岛城市轨道交通110kV灵山卫主变电所实现电力资源共享的解决方案[J]. 城市建设理论研究(电子版), 2017,(32): 174-175

[5] 地铁设计规范：GB50157-2013[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2014