摘要 牽引供電系統(tǒng)的可靠性，直接影響城市軌道交通的運營安全和服務質量，文章以廈門軌道交通2號線為例，通過對牽引接觸網越區(qū)供電和相鄰主變電所支援供電進行測試，對測試數(shù)據(jù)進行了分析。結果表明，牽引供電系統(tǒng)發(fā)生故障時，供電系統(tǒng)進入降級模式運行，該線供電系統(tǒng)的供電能力和供電設備負荷承載能力仍能滿足線路初期運營需要。

關鍵詞 牽引供電；降級模式；供電能力

中圖分類號 U226 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）20-0013-03

0 引言

城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)采用雙邊供電方式。當正線一座牽引變電所因故障退出運行，應積極采取應急措施實行大雙邊供電，這樣不僅有利于供電穩(wěn)定性，還能減少列車啟動時的電壓損失，減少功率損耗，保障地鐵列車運營[1]。當一主變電所退出運行，另一主變電所應具備向全線設備供電的能力。牽引接觸網越區(qū)供電和相鄰主變電所支援供電是地鐵發(fā)生故障時采用的一種臨時降級運行模式。該文以廈門軌道交通2號線牽引接觸網越區(qū)供電和相鄰主變電所支援供電的測試作為研究對象，檢驗牽引供電系統(tǒng)發(fā)生故障、處于降級運行模式下，供電設備負荷的承載能力。

1 研究背景

廈門軌道交通2號線長41.6 km，共設32座車站。外電源供電方式采用集中供電，110/35 kV兩級供電電壓等級。設古地石和蘆坑兩座主變電所，主變電所110 kV側均采用線路變壓器組的接線方式，35 kV側采用單母線分段的接線方式，并饋出35 kV電源向沿線牽引和降壓變電所供電。中壓網絡采用雙環(huán)網的環(huán)接方式，全線共設6個供電分區(qū)[2]。

牽引供電制式采用DC1 500 V架空接觸網的供電方式，全線共設18座牽引變電所。牽引變電所35 kV母線采用單母線分段方式，1 500 V直流母線采用單母線方式。

2 供電系統(tǒng)降級模式測試

在新線開通運營前，應模擬供電設備的故障場景，在降級運行模式下對供電系統(tǒng)的供電能力進行測試，重點對牽引接觸網越區(qū)供電、相鄰主變電所支援供電進行測試，記錄列車啟動時的最低電壓、饋線電流等參數(shù)。同時，觀察鋼軌電位保護裝置、DC1 500 V開關柜是否發(fā)生動作。檢驗牽引供電系統(tǒng)發(fā)生故障時，降級運行模式下供電設備負荷的承載能力，以及電調與供電檢修人員、變電所值班人員和行車組織人員的組織、協(xié)調和故障處理能力。

2.1 測試方法

2.1.1 牽引接觸網越區(qū)供電測試

選取翁角路站至海滄灣公園站為2號線接觸網間距最大的大雙邊供電區(qū)間。退出馬青路站牽引變電所，合上馬青路站越區(qū)隔離開關，進行左右相鄰翁角路站、海滄灣公園站兩座牽引變電所供電的倒閘操作，實現(xiàn)對馬青路站牽引變電所供電區(qū)段的大雙邊供電[3]如圖1所示；列車在測試期間按照時刻表運行，測試列車能否正常運行，記錄大雙邊供電時的牽引電壓和電流、走行軌對地電壓等運行數(shù)據(jù)。

該區(qū)間大雙邊供電數(shù)據(jù)主要記錄翁角路站直流饋線213、214間隔電流，海滄灣公園站直流饋線211、212間隔電流，直流母線電壓、整流機組功率及軌電位數(shù)據(jù)等，每2 min記錄一次，通過后臺實時采樣曲線記錄每2 min內出現(xiàn)的極值。實際記錄測試期間的40 min數(shù)據(jù)用于分析，實際記錄曲線如圖2、圖3所示：

2.1.2 相鄰主變電所支援供電測試

測試模擬蘆坑主變電所退出運行，閉合湖濱東環(huán)網聯(lián)絡開關303、304，由古地石主變電所帶全線負荷，檢驗主變電所的供電能力，測試主要記錄古地石主變電所110 kV的進線電流、電壓、主變功率、油溫變化情況，以及35 kV饋線電流及全線35 kV中壓環(huán)網的壓降情況，每2 min記錄一次數(shù)據(jù)，通過后臺實時采樣曲線記錄每2 min內出現(xiàn)的極值。該次一個主變電所退出運行環(huán)網聯(lián)絡供電的測試時間為6：30至22：30，實際記錄測試期間的120 min數(shù)據(jù)用于分析。

2.2 測試結果

在牽引接觸網越區(qū)供電和相鄰主變電所支援供電測試期間，列車數(shù)量按照接近初期運營前時刻表運行情況下，供電設備無故障、無跳閘，各項參數(shù)未超過額定值及設計允許范圍。

2.3 測試數(shù)據(jù)分析

2.3.1 牽引接觸網越區(qū)供電測試

根據(jù)測試數(shù)據(jù)記錄分析，測試期間的海滄灣公園站直流母線最低及最高電壓與翁角路站基本一致，且均在1 510～1 730 V，在設計允許范圍內。海滄灣公園站直流211、212饋線最大電流明顯大于同一供電臂的翁角路站213、214饋線，這主要是由于翁角路站至海滄灣公園站之間的三個站點距海滄灣公園站更近，列車在翁角路站至海滄灣公園站之間啟停的位置更靠近海滄灣公園站，所以從海滄灣公園站吸收了更大的電流，但測試期間海滄灣公園站饋線的瞬時最大電流為3 100 A，未超過額定值。翁角路站及海滄灣公園站的整流機組功率及鋼軌對地電位均在設計允許范圍內，能夠滿足行車需求。

2.3.2 相鄰主變電所支援供電測試

（1）主變負載分析

根據(jù)主變電所測試數(shù)據(jù)記錄分析，測試期間古地石主變電所兩臺主變壓器的負載率情況如圖4所示，1#主變壓器最大負載率為34.3%，未超過設計允許的79.51%；2#主變壓器最大負載率為37.9%，未超過設計允許的81.02%，均符合設計要求。測試期間1#主變壓器最高油溫為39.97℃，2#主變壓器最高油溫為40.22℃，均滿足設計要求。

（2）環(huán)網壓降分析

根據(jù)主變電所測試數(shù)據(jù)記錄分析，測試期間天竺山站和馬鑾中心站兩座末端變電所中壓環(huán)網的電壓損失如圖5所示，天竺山站變電所35 kV I段最大電壓損失為1%，35 kV II段最大電壓損失為1%；馬鑾中心站變電所35 kV I段最大電壓損失為0.8%，35 kV II段最大電壓損失為0.9%，未超過測試時負載情況下的設計允許值5%，均符合設計要求。

（3）主變電所饋線電流分析

測試期間對古地石主變電所35 kV進線、饋線最大電流進行記錄，如圖6所示。古地石主變電所各饋出線，在測試期間出現(xiàn)的最大負載電流及設計允許的最大電流如表1所示，均未超過測試時負載情況下設計允許的最大負荷電流。

綜上所述，當廈門軌道交通2號線正線的一座牽引變電所發(fā)生故障退出運營時，通過牽引接觸網越區(qū)供電牽引供電系統(tǒng)，其供電能力能夠滿足地鐵的穩(wěn)定運行。當正線其中一個主變電所退出運行時，由相鄰主變電所向退出運行的主變電所進行供電范圍內一、二級負荷的支援供電，其供電承載能力也能夠滿足全線的供電設備負荷。

3 結語

城市軌道交通供電系統(tǒng)在運營行車組織中的地位至關重要，在應急處理過程中，提高人員應急處理能力，降低運營行車影響范圍等方面具有重要意義。該次測試數(shù)據(jù)可為后期供電故障狀態(tài)下的運營行車組織提供數(shù)據(jù)支持，為后續(xù)城市軌道交通供電系統(tǒng)運行模式的調整提供借鑒和指導[4]。針對地鐵運營中的故障情況設計科學有效的對策，有助于提高地鐵運營的安全性，更有效地預防地鐵運營事故的發(fā)生。

參考文獻

[1]佟曉東，回嘉冀.地鐵牽引供電系統(tǒng)分析[J].電氣開關社，2016（3）：105-106+108.

[2]張靖.上海軌道交通12號線供電運行方式穩(wěn)定性分析[J].山西建筑，2020（24）：90-92+163.

[3]程澤華，張凌云，黃明旸.城市軌道交通供電系統(tǒng)功能核驗測試方案研究[J].現(xiàn)代城市軌道交通，2020（3）：38-41.

[4]沈建強.城市軌道交通牽引聯(lián)調典型場景測試研究[J].城市軌道交通研究，2018（12）：97-100.

收稿日期：2024-06-19

作者簡介：吳世龍（1988—）， 男，本科，工程師，主要從事城市軌道交通供電運營工作。