地铁供电系统介绍及分析

陈宏阳 郭锐* 沈阳工学院 信息与控制学院 刘文宇 国网辽宁省电力有限公司检修分公司

1 供电系统的简介和功能

1.1 供电系统的简介

地铁供电系统担负着运行所需的一切电能的供给与传输，是城市轨道交通安全可靠运行的重要保证。 用电设备包括车站、区间、车辆段、控制中心等其他建筑物所需要的动力照明用电，诸如：透风机、空调、自动扶梯、电梯、水泵、照明、AFC系统、FAS、BAS、通讯系统、信号系统等。

1.2 供电系统的功能

根据功能的不同，对于集中式供电，城市轨道交通供电系统可分成以下几部分：外部电源、主变电所、牵引供电系统、动力照明配电系统、电力监控(SCADA)系统。对于分散式供电，城市轨道交通供电系统则可分成以下几部分：外部电源、牵引供电系统、动力照明配电系统、电力监控(SCADA)系统。牵引供电系统，又可分成牵引变电所与牵引网系统。动力照明配电系统，又可分成降压变电所与动力照明。

2 电力监控系统的组成

以沈阳地铁一号线为例，沈阳地铁电力监控系统组成示意图如图1所示。

图 1 沈阳地铁电力监控系统

沈阳地铁一号线中央监控系统中控制中心选用DSC-9000U自动化系统，其主要设备包括以太网交换机、系统服务器、web服务器、打印服务器、操作员工作站、系统维护工作站、网络打印机以及网络连接附件等

变电所自动化综合系统采用国电南自NDT650自动化系统，其采用分层分布式结构，即站级管理层、网络通信层和间隔设备层。

站间管理层设备包括控制信号盘及盘内的通信交换机、交换机、一体化监控计算机；

网络通信层是两个独立的以太网接口，互为备用；

间隔管理层是分散安装于供电设备就地的微机保护测控、信息采集等装置。

3 变电所的主要电气设备

变电所是用以实现切断或接通、改变或者调整电压的功能。变电所内的电气设备按所属电路性质分为两大类：一次高压电路中所有的电气设备，即为一次设备；二次控制、信号和测量电路中的所有电气设备即为二次设备。一次设备按其在一次电路中的功用又可分为变换设备、控制设备、保护设备、补偿设备和成套设备等类型。

3.1 变电所的分类

变电所是供配电系统的核心。在地铁供电系统中，变电所可分为主变电所，牵引变电所，降压变电所交流牵引变电所又分为工频交流牵引变电所和低频交流牵引变电所。对于直流牵引变电所是将电网电压经降压整流为相应等级的直流电供给城市轨道交通系统中的电力机车，其中整流是区别于交流牵引变电所最关键设备。

沈阳地铁一号线一期及延长线设置两座66KV/35 KV主变电所：重工街、三经街；每座主变电所由地区变电所引入两回路互相独立的6 6KV电源，变换为35 KV输出。

3.2 变电所内的开关设备

3.2.1 高压断路器

断路器又叫高压开关，它是变电所的重要设备之一。断路器不仅可以切断与闭合高压电路的空载电流和负载电流，而且，当系统发生故障时，它与保护装置、自动装置相配合，可以迅速地切断故障电流，以减少停电范围，防止事故扩大，保证系统的安全运行。

3.2.2 隔离开关

隔离开关是没有灭弧装置的开关电器，在分闸状态下有明显的断口，在合闸状态下能可靠的通过额定电流和短路电流。因隔离开关没有灭弧装置，不能切断负荷电流和短路电流，因此隔离开关通常和断路器配合使用，且在操作中必须注意与断路器操作的先后顺序。当合闸时，先合隔离开关，后合断路器；分闸时，先分断路器，后分隔离开关。这种操作通常称为倒闸操作。为了保证安全，一般采用连锁装置，以防止误操作。

3.2.3 负荷开关

负荷开关是在高压隔离开关的基础上加入简单的灭弧装置而成的，能切、合负荷电流，但不能切断短路电流。因此，负荷开关必须与高压断路器配合使用，短路电流由熔断器切断，而它专门在高压装置中通断负荷电流，也能在过负荷的情况下自动跳闸。

3.2.3 互感器

互感器是一种特殊变压器，有电压互感器和电流互感器，其主要功能有变换、隔离保护功能，以及扩大仪表、继电器等二次设备应用范围。

4 总结

供电系统是地铁所有用电用户的电能源泉，是机车和机电系统运行的动力保证。一旦供电系统发生故障，将使整条线路失去运营能力，造成重大经济损失。随着地铁线路的不断增多，地铁供电系统复杂程度越来越高，出现事故的可能性和故障波及的范围、造成的损失也不断增大。供电系统能否安全可靠运行将直接关系到地铁的安全、稳定运营，为了保证地铁安全可靠地运行，探讨其供电系统安全措施是极其有意义的。