广州地铁33kV中压环网合环运行的初步分析 精品

第２３卷第３期　２００８年９月　电力科学与技术学报　

ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＥＩＥＣＴＲＩＣ　ＰＯＷＥＲ　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＡＮＤ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　Ｖ０１．２３　Ｎｏ．３　

Ｓｅｐ．２００８　

广州地铁３３　ｋＶ中压环网合环运行的初步分析　廖振宁　，王红星　，夏成军　，王　强　，张　尧　（１．广州市地下铁道总公司，广东广州５１０６２３；２．华南理工大学电力学院，广东广州５１０６４０）　摘　要：环网供电的特征是合环结构、开环运行，而在设备检修、倒闸操作过程中，则期望能带电合环操作，以避免　短时间供电中断，提高供电可靠性．分析广州地铁３３　ｋＶ中压环网合环运行的利弊，指出长期合环运行是不允许　的，而短时合环操作则需要综合考虑供电可靠性、短路电流、继电保护、合环电流、合环冲击电流、故障影响范围等　技术问题，根据具体情况判断．　关　键　词：环网供电；接线方式；合环操作；配电网可靠性　中图分类号：ＴＭ　７１１；Ｕ２３１．８　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７３－９１４０（２００８）０３４３０８４－０７　

Ｃｌｏｓｅｄ－ｌｏｏｐ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　３３　ｋＶ　ｍｅｄｉｕｍ－ｖｏｌｔａｇｅ　ｒｉｎｇ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ　ｆｏｒ　Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　Ｍｅｔｒｏ　

ＬＩＡＯ　Ｚｈｅｎ—ｎｉｎｇ　，ＷＡＮＧ　Ｈｏｎｇ．ｘｉｎｇ　，ＸＩＡ　Ｃｈｅｎｇ－ｊｕｎ　，ＷＡＮＧ　Ｑｉａｎｇ　，ＺＨＡＮＧ　Ｙａｏ　（１．Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　Ｍｅｔｒｏ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　５　１　０３８０，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ．Ｓｏｕｔｈ　Ｃｈｉｎａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　ｒｒｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　５１０６４０，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｒｉｎｇ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ　ａｒｅ　ｃｌｏｓｅｄ—ｌｏｏｐ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｏｐｅｎ—ｌｏｏｐ　ｏｐｅｒａ—　ｔｉｏｎ．Ｗｈｅｒｅａｓ．ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ　ａｎｄ　ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｉｔ　ｉｓ　ｅｘｐｅｃｔｅｄ　ｔｏ　ｃｌｏｓｅ　Ｉｏｏｐ，ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ａｖｏｉｄ　ｓｈｏｒｔ．ｔｅｒｍ　ｐｏｗｅｒ　ｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ　ｓｕｐｐｌｙ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｅ　ａｄ—　ｖａｎｔａｇｅｓ　ａｎｄ　ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆ　ｓｈｏｒｔ—ｔｅｒｍ　ｃｌｏｓｅｄ　ｌｏｏｐ　ａｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ　ｌｏｎｇ—ｔｅｒｍ　ｃｌｏｓｅｄ　ｌｏｏｐ　ｉｓ　ｎｏｔ　ａｌｌｏｗｅｄ．ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｈｏｒｔ—ｔｅｒｍ　ｃｌｏｓｅｄ　ｌｏｏｐ　ｍｕｓｔ　ｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｌｌｙ　ｃｏｎｓｉｄｅｒｓ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ｓｈｏｒｔ—ｃｉｒｃｕｉｔ　ｃｕｒ－　ｒｅｎｔ，ｒｅｌａｙ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ｃｌｏｓｅｄ—ｌｏｏｐ　ｃｕｒｒｅｎｔ，ｓｕｒｇｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ，ｔｈｅ　ｆａｕｌｔ—ａｆｆｅｃｔｅｄ　ａｒｅａｓ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　

ｐｒｏｂｌｅｍｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｒｉｎｇ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ；ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｌ；ｃｌｏｓｅｄ—ｌｏｏｐ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ；ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　

地铁的供电系统是为地铁运营提供所需电能的　重要部门，它不仅为地铁列车提供牵引用电，而且还　为地铁运营服务的辅助设　施提供电能，如照明、环　

控、通信、信号等．因此安全、可靠而又经济合理地供　

收稿日期：２００７—１２－２６　作者简介：廖振宁（１９７６一），男，工程师，主要从事地铁供电系统管理和技术研究　

通讯作者：廖振宁，男，工程师；Ｅ·ｍａｉｌ：Ｌｉａｏｚｈｅｎｎｉｎｇ＠ｇｚｍｔｒ．ｃｏｎｌ　第２３卷第３期　廖振宁，等：广＃ｌｔｔ￣铁３３　ｋＶ中压环网合环运行的初步分析　８５　给电力是地铁正常运营的重要保证和前提…．　广州地铁供电系统高中压配电系统均采用　１１０／３３　ｋＶ二级电压制，全部采用集中供电方式．地　铁主变电站在引人２路城市电网１１０　ｋＶ电源后，设　置２台１１０／３３　ｋＶ主变压器，将ｌ１０　ｋＶ电源降压到　３３　ｋＶ，再通过３３　ｋＶ中压环网供电网络将电源分配　给地铁车站的牵引变电所、降压变电所　．　环网供电的特征是合环结构、开环运行，但是在　设备检修、倒闸操作中，希望能够不停电倒闸，以提　高供电可靠性和运行灵活性，这就提出了地铁３３　ｋＶ中压电网合环运行的课题．本文阐述电力系统中　的环网供电、电磁环网、环网分段等若干重要概念，　并提出广州地铁３３　ｋＶ中压环网合环运行需深人分　析研究的技术问题．　１　广州地铁３３　ｋＶ环网接线方式现状　广州地铁供电系统高中压配电系统均采用　１１０／３３　ｋＶ二级电压制，全部采用集中供电方式．即　每条地铁线路均建有至少２个１１０／３３　ｋＶ主变电　站，每个主变电站均从城市电网引人２路１　１０　ｋＶ电　源；这２路电源或者是从城市电网的１个２２０　ｋＶ变　电站的２段１１０　ｋＶ母线上引接，或者是分别从２个　２２０　ｋＶ变电站的１１０　ｋＶ母线上引接，或者是一路　从１个２２０　ｋＶ变电站１１０　ｋＶ母线上引接，另一路　从城市电网的１１０　ｋＶ线路上“Ｔ”接．地铁主变电站　坑口　供　在引入２路城市电网１１０　ｋＶ电源后，设置２台１１０／　３３　ｋＶ主变压器，将１１０　ｋＶ电源降压到３３　ｋＶ，再通　过３３　ｋＶ中压环网供电网络将电源分配给地铁车站　（车辆段、控制中心）的牵引变电所、降压变电所．　主变电站１１０　ｋＶ侧根据２路进线电源的不同　或根据城市供电部门的要求，采用了内桥接线或线　路变压器组，均能够满足对地铁一级负荷的供电要　求．３３　ｋＶ侧均采用了单母线分段的接线形式，根据　每条地铁线路车站变电所数量进行分区供电，配置　适当数量的馈出断路器．为了实现整个路网的资源　共享，除了一号线建设的坑口和广和主变电站外，后　期建设的主变电站均考虑了给相邻的几条地铁线路　供电．如：瑶台主变电站除了给２号线供电外，还给　５号线供电；河南主变电站除了给２号线供电外，还　给３号线供电；沙园主变电站除了给广佛线供电外，　还给２号线和８号线供电（实施２，８号线延伸工程　时２号线南延和８号线西延线路的供电需要）．　广州地铁一号线供电系统３３　ｋＶ环网采用的是　大供电分区方式，即供电分区正好是主变电站数量　的２倍．地铁１号线设有坑口和广和２个主变电站，　所以有坑口一西朗、坑口一公园前、广和一公园前和　广和一广州东站共４个供电分区．２个主变电站馈　出的３３　ｋＶ电源在公园前站变电所通过环网分段断　路器相联络，如图１所示．　

图１　广州地铁一号线主变电站和３３　ｋＶ供电系统环网接线方式示意图　Ｆｉｇｕｒｅ　１　Ｒｉｎｇ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｍｏｄｅ　ｓｃｈｅｍａｔｉｃ　ｄｉａｇｒａｍ　ｏｆ　ｔｈｅ　３３　ｋＶ　ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　ｍａｉｎ　ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｓ　ｆｏｒ　Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　ｍｅｔｒｏ　ｌｉｎｅ　ｌ　８６　Ｕ　力　科　学　与　技　术　学　报　２００８年９月　地铁２号线及其它地铁线路（如３，４和５号线）　供电系统３３　ｋＶ环网采用的是小分区供电方式，即供　电分区的数量比主变电站数量的２倍还要多．具体有　多少供电分区将视供电分区内串接的车站变电所数　量而定（一般串接２—４个车站变电所）．地铁２号线　设有瑶台和河南两个主变电站，但有瑶台一江夏、瑶　台一越秀公园、瑶台一海珠广场、河南一市二宫、河南　中大、河南一琶洲共６个供电分区．由于河南主变　电站靠近车辆段，所以车辆段变电所是单独一个供电　分区，这样供电分区总数达到了７个．２号线２个主变　电站馈出的３３　ｋＶ电源在市二宫站变电所通过环网　分段断路器相联络，见图２．地铁３，４，５号线也类似．　

琶州站　巾大站　市二官站　海珠广场站　越秀公园站　图２广州地铁二号线主变电站和３３　ｋＶ供电系统环网接线方式示意图　Ｆｉｇｕｒｅ　２　Ｒｉｎｇ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｍｏｄｅ　ｓｃｈｅｍａｔｉｃ　ｄｉａｇｒａｍ　ｏｆ　ｔｈｅ　３３　ｋＶ　ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　ｍａｉｎ　ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｓ　ｆｏｒ　Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　ｍｅｔｒｏ　ｌｉｎｅ　２　

目前广州地铁供电系统３３　ｋＶ环网电缆配备有　导引线差动保护作为主保护，延时过电流保护作为　后备保护．　２地铁３３ｋＶ中压环网合环运行的设　相　Ｊ　Ｌ、Ｊ、　广州地铁３３　ｋＶ中压环网合环操作可以分为如　下几种情况：　１）主变内３３　ｋＶ母线分段开关３００合环操作．　如图３所示坑口主变１１０／３３　ｋＶ接线．正常运　行时，母线分段断路器１００，３００处于开断状态，线路　变压器组以内桥接线方式分别供给３３　ｋＶ母线Ｉ　段、ＩＩ段，当３０１（或３０２）跳开时，通过备用电源自动　投入装置合上３００开关，保证其供电，只会造成短时　问供电中断（备自投动作时间决定）．当单台１１０／３３　ｋＶ主变、断路器３０１需要停电检修时，可以采取２　种方式：一种是断开１２２，３０１，投人３００，３３　ｋＶ　Ｉ段、　Ⅱ段母线负荷均由芳坑乙线提供，这种方式会造成　３３　ｋＶ　Ｉ段母线短时间供电中断，称为停电倒闸操　作；另一种是先合上３００开关，然后断开１２２，３０１，　这种方式保证了设备检修和倒闸过程中３３　ｋＶ母线　的连续供电，称为带电倒闸操作或合环操作．　

坑口主变　图３　３３　ｋＶ母线分段开关３００舍环操作　Ｆｉｇｕｒｅ　３　Ｃｌｏｓｅｄ·ｌｏｏｐ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　３３　ｋＶ　ｂｕｓ　ｓｅｇｍｅｎｔ　ｓｗｉｔｃｈ　３００　

同样的道理，合１００开关也是一种合环操作．　２）环网分段开关合环操作．　如图４所示．广州地铁２号线瑶台、河南２个主