中压供电网络

一、中压供电网络的概念与分类

中压供电网络是通过中压电缆，纵向把上级主变电所、下级牵引变电所和降压变电所连接起来，横向把全线各个牵引变电所、降压变电所连接起来的一种供电设施。

根据中压网络功能的不同，为牵引变电所供电的中压网络称为牵引供电网络（简称牵引网络），为降压变电所供电的中压网络称为动力照明供电网络（简称动力照明网络）。目前，国内城市轨道交通工程经常采用的形式有牵引动力照明混合网络与牵引动力照明独立网络。

牵引动力照明混合网络采用同一电压等级，并通过公用电源电缆同时向牵引变电所、降压变电所提供中压电能，供电系统的整体性比较好，示意图如图2.9所示。

牵引动力照明独立网络既可采用不同的电压等级，也可以采用同一个电压级，牵引网络与动力照明网络相对独立，彼此相互影响较小，示意图如图2.10所示。

对于集中式供电系统，牵引网络和动力照明网络可以采用各自独立网络，也可以共用混合网络。对于分散式供电系统，则采用牵引动力照明混合网络。

图2.9　牵引动力照明混合网络示意图

图2.10　牵引网络和动力照明网络相对独立示意图

二、中压供电网络的电压等级

我国现行中压配电标准电压等级有：35 kV、20 kV、10 kV、6 kV和3 kV。国际标准中压配电标准电压等级有：33 kV和20 kV。城市轨道交通中压网络电压等级是采用35 kV还是采用33 kV、20 kV或者10 kV，要结合外部电源、线路走向、运输能力、站点设置、设备供应情况等诸多因素，进行技术经济比较，选择适合工程实际的电压等级。例如上海、广州部分地铁线路由于历史条件限制成套引进国外设备，因此采用了33 kV电压等级；南京、深圳等城市采用了35 kV电压等级；北京、长春、大连等城市则采用了10 kV电压等级。

三、中压供电网络举例

1. 广州地铁1号线及2号线中压环网举例

广州地铁1号线及2号线供电系统高中压系统均采用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设2个110/33 kV主变电所，每个主变电所均从城市电网引入2路110 kV电源，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。

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。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。

广州地铁1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所数量的2倍。地铁1号线设有坑口和广和2个主变电所，所以有坑口—西朗、坑口—公园前、广和—公园前和广和—广州东站共4个供电分区。2个主变电所馈出的33 kV电源在公园前站变电所通过环网分段断路器相联络（见图2.11）。

图2.11　广州地铁1号线中压环网示意图

由广州地铁1号线33 kV环网供电简图可知，坑口主变电所33 kV 2段母线的4路馈线电缆分别交叉给坑口降压变电所的2段母线及花地湾A、B降压变电所供电；广和主变电所33 kV的2段母线4路馈线电缆分别交叉给体育西路A、B所及杨箕A、B所供电。公园前站的A、B变电所及控制中心变电所在正常运行时，电源分别来自坑口和广和2座主变电所。各车站变电所依次分别环接，只有当一个主变电所全所解列时，才由OCC控制中心通过电力监控（SCADA）系统将公园前环网分段断路器遥控合闸，由另一主变电所承担全线的I、Ⅱ级牵引负荷及动力照明负荷用电。

广州地铁2号线及其他广州地铁线路（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所数量的2倍还要多，具体有多少供电分区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所，但有瑶台—江夏、瑶台—越秀公园、瑶台—海珠广场、河南—市二宫、河南—中大、河南—琶洲共6个供电分区。由于河南主变电所靠近车辆段，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个主变电所馈出的33 kV电源在市二宫站变电所通过环网分段断路器相联络。广州地铁3、4和5号线也类似。

广州地铁2号线工程供电系统示意图如图2.12和图2.13所示。

图2.12　广州地铁2号线中压环网示意图一

图2.13 广州地铁2 号线中压环网示意图二

2. 上海地铁2号线（一期工程）中压环网

（1）33 kV牵引供电网络

① 网络接线。

上海地铁2号线一期工程设置了7座牵引变电所。如图2.14所示，其牵引网络构成为：中山公园站、静安寺站，牵引变电所的两路33 kV电源分别来自静安寺主变电所的33 kVⅠ、Ⅱ段母线；东方路站、中央公园站、停车场牵引变电所的两路33 kV电源分别来自中央公园的主变电所的33 kVⅠ、Ⅱ段母线；人民公园站牵引变电所的两路33 kV电源分别来自静安寺主变电所的33 kVⅡ段母线和中央公园的主变电所的33 kVⅠ段母线；陆家嘴站牵引变电所的两路33 kV电源中分别引自静安寺站主变电所的33 kVⅠ段母线和中央公园的主变电所的33 kVⅡ段母线。

图2.14　上海地铁2号线一期工程牵引网络供电系统图

静安寺主变电所的33 kVⅡ段母线用33 kV电缆经人民公园站牵引变电所的33 kV母线与中央公园的主变电所的33 kVⅠ段母线联络；静安寺主变电所的33 kVⅠ段母线用33 kV电缆经陆家嘴站牵引变电所的33 kV母线与中央公园的主变电所的33 kVⅠ段母线联络。

② 运行方式。

正常情况下，每座主变电所的两路110 kV电源和两台主变压器分列运行。主变电所33 kV母线分段开关打开，两段母线分列运行。主变电所33 kV馈线向牵引负荷供电。

（2）10 kV动力照明网络

① 网络接线。

上海地铁2号线一期工程设置了37座降压变电所，共设有6个供电分区，如图2.15所示。其动力照明网络构成为：静安寺主变电所为江苏路站和中山公园站、静安寺站和石门一路站、人民公园站和河南中路站及陆家嘴站三个供电分区供电，江苏路站、静安寺站、人民公园站的降压变电所两路10 kV电源分别来自静安寺主变电所的10 kVⅠ、Ⅱ段母线，为电源引入点。中央公园主变电所为东方路站和东昌路站、中央公园站和杨高路站、龙东路站和停车场三个分区供电，东方路站、中央公园站、龙东路站的降压变电所两路10 kV电源分别来自中央公园主变电所的10 kVⅠ、Ⅱ段母线，为电源引入点。陆家嘴站降压变电所的两路10 kV电源分别来自河南中路站降压变电所的10 kVⅠ、Ⅱ段母线，并有两路10 kV电缆与相邻的东昌路站降压变电所的10 kVⅠ、Ⅱ段母线进行联络。

图2.15 上海地铁2 号线一期工程动力照明网络供电系统图

② 运行方式。

正常情况下，每座主变电所的两路110 kV电源和两台总配电变压器分列运行。主变电所10 kV母线分段开关打开，两段母线分列运行。主变电所10 kV母线向动力照明负荷供电。