地铁主变电所之间中压环网支援方案探讨-USB迷|专注于互联网分享

2024年3月27日发(作者：驹朵)

2021年11月25日第38卷第22期

Telecom Power Technology

Ｎｏｖ．　２５，　２０２１，　Ｖｏｌ．３８　Ｎｏ．２２　

ｄｏｉ：１０．１９３９９／ｊ．ｃｎｋｉ．ｔｐｔ．２０２１．２２．００５

研制开发

地铁主变电所之间中压环网支援方案探讨

朱玲

（深圳市市政设计研究院有限公司，广东深圳 518000）

摘要：地铁主变电所、外部市政变电站以及电缆通道建设常因拆迁、管线改迁等问题导致工期滞后。在地铁线

路开通之初，主变电所之间需要通过中压环网进行支援供电。针对主变电所之间的中压环网支援供电，从安全可靠性、

功能性、操作性和经济性4个方面对华南某大型地铁工程的支援供电方案进行探讨分析，分别描述各种运行方式下

的支援方案，并对方案进行核算对比。通过综合比较，总结方案的优缺点及注意事项，为后续工程提供参考。

关键词：集中供电；主变电所；支援供电

Discussion on the Support Scheme of Medium Voltage Ring Network between

Subway Main Substations

ZHU Ling

(Shenzhen Municipal Design and Research Institute Co., Ltd., Shenzhen 518000, China)

Abstract: The construction of subway main substations, external municipal substations and cable passages is often

delayed due to problems such as demolition and pipeline relocation. At the beginning of the opening of the subway line,

the main substation needed to provide support for power supply. Aiming at the support power supply of the medium

voltage ring network between the main substations, this paper discusses and analyzes the support power supply

scheme of a large-scale subway project in South China from the aspects of safety, reliability, functionality, operability

and economy, and describes the various operations respectively. The support plan under the method, and the plan is

calculated and compared. Through comprehensive comparison, the advantages, disadvantages and precautions of the

scheme are summarized to provide reference for subsequent projects.

Keywords: centralized power supply; main substation; support power supply

0 引言

目前，城市轨道交通主流供电采用110 kV/35 kV

两级电压集中供电方式，牵引和动力照明共用35 kV

供电网络，新建主变电所或共享既有主变电所进行供

电

[1-6]

。随着城市地铁建设的发展，城市地铁规模不

断扩大，主变电所资源变得紧缺。新建主变电所、电

缆通道或电力局对侧市政主变电站常因征地拆迁等问

题在线路开通之时无法满足地铁供电需求，此时需要

利用既有的主变电所或已建主变电所进行支援供电。

在选择支援供电方案时，需要系统评估供电的可靠性、

倒闸的便利性，以保证地铁的安全可靠运行。本文针

对地铁的临时电源方案进行分析比较，并通过实际案

例进行探讨。

可靠运行，尽量避免造成大面积停运等严重影响

[7]

；

二是电压压降满足设备的运行需求，在任何运行方式

下的中压供电网络线路末端电压损失不宜超过额定值

的5%

[8,9]

；三是倒闸操作简便可行，避免因倒闸复杂

造成误操作，扩大停电范围；四是在满足功能要求的

情况下技术方案需经济合理，避免资源浪费

[10]

。

根据上述原则，以华南某大型地铁工程为例，对

其支援供电方案进行探讨分析。

2 中压环网方案及设计运行方式

华南某大型地铁工程线路全长约40 km，共设

站33座，采用110 kV/35 kV两级电压集中供电方式。

全线新建主所两座（以下简称“ZS1”和“ZS2”），

共享既有主所1座（以下简称“ZS3”）。全线中

压环网采用小供电分区方案，一共划分为9个供电

分区。

2.1 正常运行方式（

-1）

由ZS1主变电所I、II段母线各馈出3回35 kV出线，

分别向本工程第一、二、三供电分区供电；由ZS2主

变电所I、II段母线各馈出3回35 kV出线，分别向第四、

五、六供电分区供电；由ZS3主变电所I、II段母线

各馈出1回35 kV出线，通过在接入车站设置开闭所

分别向第七、八、九供电分区供电。由于ZS3主变电

　１９　

1 支援供电原则

地铁作为重要的城市交通工具，其供电系统应确

保安全、可靠。支援供电有以下4个原则。

一是中压环网系统可靠且运行方式灵活，在正常

运行方式、故障支援方式下均要确保供电系统安全、

收稿日期：

2021-09-28

作者简介：

朱玲（1989-），女，湖南娄底人，硕士研究生，

工程师，主要研究方向为城市轨道交通供变电。

2021年11月25日第38卷第22期

Telecom Power Technology

Ｎｏｖ．　２５，　２０２１，　Ｖｏｌ．３８　Ｎｏ．２２　

所为既有的变电所，仅为本工程预留一回出线，需利

用本工程主变电所接入站变电所35 kV母线设置开闭

所（以下简称“KBS1”）。35 kV侧正常运行时的供

电范围划分如图1所示。

二级负荷。

3 临时供电系统方案

实际工程中，ZS1主所Ⅱ段母线110 kV外电受

条件限制，送电时间晚于线路开通时间。为了确保该

地铁线路正常开通，有必要制定临时供电方案。主所

外电来源情况统计如表1所示。

表1 主变电所外电情况统计

外电ZS1主变电所

正常

可能延误

ZS2主变电所

正常

ZS3主变电所

正常

ZS1主变电所ZS2主变电所ZS3主变电所

HWS1HWS2

分区1分区2分区3分区4分区5分区6分区7分区8分区9

Ⅰ段

Ⅱ段

ZS1主变电所Ⅰ段

ZS1主变电所Ⅱ段

ZS2主变电所Ⅰ段

ZS2主变电所Ⅱ段

ZS3主变电所Ⅰ段

环网开关位置

ZS3主变电所Ⅱ段

图1 35 kV侧正常运行时的供电范围划分

2.2 故障情况下运行方式一

当ZS1主变电所或ZS2主变电所一回进线电源

电缆故障或一台主变压器解列时，闭合35 kV母联开

关，由另一回进线电源电缆或变压器承担该主变电所

供电区域内的牵引及动力照明一、二级负荷。

当ZS3主变电所一回进线电源电缆故障或一台

主变压器解列时，断开第七供电分区的35 kV出线断

路器，闭合HSW2变电所的35 kV环网联络开关，闭

合ZS3主变电所35 kV母联开关，由另一回进线电源

电缆或变压器承担第八、九供电分区供电区域内的牵

引及动力照明一、二级负荷。与此同时，由ZS2主变

电所向第七供电分区支援供电（ZS3主变电所为既有

主变电所，单台主所变压器容量无法满足第七、八、

九供电分区的供电需求）。

2.3 故障情况下运行方式二

当ZS1主变电所故障解列时，闭合设置在HWS1

变电所的35 kV环网联络开关，由ZS2主变电所承担

第一至第六供电分区的牵引负荷和动力照明一、二级

负荷。

当ZS2主变电所故障解列时，断开ZS2主变电

所向第六供电分区供电的35 kV出线断路器，闭合设

置在HWS1、HWS2变电所的35 kV环网联络开关，

由ZS1主变电所承担第一至第五供电分区内的牵引负

荷和动力照明一、二级负荷，由ZS3主变电所承担

第六至第九供电分区内牵引负荷和动力照明一、二级

负荷。

当ZS3主变电所故障解列时，断开机场北主变

电所向KBS1供电的35 kV出线断路器，闭合设置在

HWS2变电所的35 kV环网联络开关，由ZS2主变电

所承担第四至第九供电分区的牵引负荷和动力照明一、

　２０　

根据表1，ZS1主变电所110 kV外电只有Ⅱ段方

向暂缓接入，此时线路属于运营初期，其他主所均引

入两路110 kV电源。

3.1 正常供电

当线路仅有ZS1主变电所Ⅱ段方向无法供电时，

此时的供电方案分为以下两种。

方案一：闭合35 kV母联开关，由ZS1主变电所

Ⅰ段承担该主变电所供电区域内的牵引及动力照明一、

二、三级负荷。具体供电分区范围调整如图2所示。

ZS1主变电所ZS2主变电所ZS3主变电所

HWS1HWS2

分区1分区2分区3分区4分区5分区6分区7分区8分区9

ZS1主变电所Ⅰ段

ZS1主变电所Ⅱ段

ZS2主变电所Ⅰ段

ZS2主变电所Ⅱ段

ZS3主变电所Ⅰ段

环网开关位置

ZS3主变电所Ⅱ段

图2 临时供电下，35kV侧正常运行时的供电范围划分（方案一）

方案二：参考运营常用方案，ZS2主变电所Ⅱ段

支援ZS1主变电所Ⅱ段，由ZS2主变电所Ⅱ段承担两

所正常供电范围内Ⅱ段的牵引负荷和动力照明一、二、

三级负荷。具体供电分区范围调整如图3所示。

ZS1主变电所ZS2主变电所ZS3主变电所

HWS1HWS2

分区1分区2分区3分区4分区5分区6分区7分区8分区9

ZS1主变电所Ⅰ段

ZS1主变电所Ⅱ段

ZS2主变电所Ⅰ段

ZS2主变电所Ⅱ段

ZS3主变电所Ⅰ段

环网开关位置

ZS3主变电所Ⅱ段

图3 临时供电下，35kV侧正常运行时的供电范围划分（方案二）

2021年11月25日第38卷第22期

朱玲：地铁主变电所之间中压环网

支援方案探讨

Telecom Power Technology

Ｎｏｖ．　２５，　２０２１，　Ｖｏｌ．３８　Ｎｏ．２２　

该方案也可满足供电需求，但存在发生其他故障

时倒闸复杂的问题，倒闸错误会扩大停电影响范围。

方案一和方案二均可以满足供电可靠性的要求，

ZS1主变电所ZS2主变电所ZS3主变电所

均不需要另外增加投资，也不需要修改定值。方案一

直接合ZS1主变电所内母联，方案二需要合HWS1站

Ⅱ段环网联络开关，两个方案倒闸操作简单，但是后

续如果在此基础上再发生其他的进线故障，方案一相

对方案二具有倒闸清晰、影响范围小的优点。

3.2 一路电源故障（除ZS1主变电所外）

一路电源故障时，优先采用闭合该主变电所

35 kV母线联络开关，由该主变电所非故障线路电源

承担剩下全部负荷。

3.2.1 ZS2主变电所Ⅱ段电源故障

ZS2主变电所Ⅱ段电源故障，闭合该主变电所

35 kV母线联络开关，由该主所Ⅰ段非故障线路电源

承担第四、五、六供电分区的牵引负荷及动力照明一、

二、三级负荷。ZS1主变电所Ⅰ段承担第一、二、三

供电分区的牵引负荷及动力照明一、二、三级负荷。

具体供电分区范围调整如图4所示。

ZS1主变电所ZS2主变电所ZS3主变电所

HWS1HWS2

分区1分区2分区3分区4分区5分区6分区7分区8分区9

ZS1主变电所Ⅰ段ZS2主变电所Ⅰ段ZS3主变电所Ⅰ段

环网开关位置

ZS1主变电所Ⅱ段ZS2主变电所Ⅱ段ZS3主变电所Ⅱ段

图4 ZS2主变电所Ⅱ段故障的供电范围划分

若正常运行方式下选择合ZS1主变电所母联的

方案，此时叠加ZS2主变电所Ⅱ段电源故障，仅需合

ZS2主变电所的母联即可，倒闸操作简单。若正常运

行方式下选择的是由ZS2主变电所支援ZS1主变电所

Ⅱ段的方案，在ZS2主变电所Ⅱ段也发生故障的情况

下需断开HWS1变电所的环网联络开关，再分别闭合

ZS1主变电所和ZS2主变电所内的母联，倒闸操作复杂，

若误操作则会扩大停电范围，造成严重影响。

3.2.2 ZS2主变电所Ⅰ段电源故障。

方案一：ZS2主所Ⅰ段电源故障，闭合该主变电

所35 kV母线联络开关，由该主所Ⅱ段电源承担第四、

五、六供电分区的牵引负荷及动力照明一、二、三级

负荷，由ZS1主变电所Ⅰ段承担第一、二、三供电分

区的牵引负荷及动力照明一、二、三级负荷。具体供

电分区范围调整如图5所示。

HWS1HWS2

分区1分区2分区3分区4分区5分区6分区7分区8分区9

ZS1主变电所Ⅰ段ZS2主变电所Ⅰ段ZS3主变电所Ⅰ段

环网开关位置

ZS1主变电所Ⅱ段ZS2主变电所Ⅱ段ZS3主变电所Ⅱ段

图5 ZS2主所Ⅰ段故障的供电范围划分（方案一）

方案二：ZS2主变电所Ⅰ段电源故障，ZS2主变

电所所带Ⅰ段负荷均由ZS1主变电所Ⅰ段支援，即

ZS1主变电所承担第一至第六供电分区Ⅰ段的牵引负

荷及动力照明一、二、三级负荷。ZS2主变电所Ⅱ段

给ZS1主变电所Ⅱ段支援供电，即ZS2主所Ⅱ段承担

12号线第一至第六供电分区Ⅱ段的牵引负荷及动力

照明一、二、三级负荷。具体供电分区范围调整如图

6所示。

ZS1主变电所ZS2主变电所ZS3主变电所

HWS1HWS2

分区1分区2分区3分区4分区5分区6分区7分区8分区9

ZS1主变电所Ⅰ段ZS2主变电所Ⅰ段ZS3主变电所Ⅰ段

环网开关位置

ZS1主变电所Ⅱ段ZS2主变电所Ⅱ段ZS3主变电所Ⅱ段

图6 ZS2主变电所Ⅰ段故障的供电范围划分（方案二）

方案一和方案二均可以满足供电可靠性的要求，

不需要额外增加投资，也不需要修改定值。若正常运

行方式下选择的是方案一，此时再发生ZS2主变电所

Ⅰ段故障，优先选择方案一，直接合ZS2主变电所内

母联；若正常运行方式下选择的是方案二，此时再发

生ZS2主变电所Ⅰ段故障则需要合HWS1站Ⅰ段环网

联络开关。

3.2.3 ZS3主变电所Ⅰ段/Ⅱ段电源故障

ZS3主变电所Ⅰ段/Ⅱ段电源故障时，由ZS2主

变电所给第七供电分区支援供电，第八、九供电分区

由ZS3主变电所非故障线路电源承担故障范围内全部

负荷，ZS1主变电所Ⅰ段承担第一、二、三供电分区

的牵引负荷及动力照明一、二、三级负荷。由于ZS3

为既有主变电所，因此ZS3主变电所所承担的其他线

路的负荷根据已有线路设计运行方式进行支援，如图

7所示。

　２１　

2021年11月25日第38卷第22期

Telecom Power Technology

Ｎｏｖ．　２５，　２０２１，　Ｖｏｌ．３８　Ｎｏ．２２　

ZS1主变电所ZS2主变电所ZS3主变电所

HWS1HWS2

分区1分区2分区3分区4分区5分区6分区7分区8分区9

ZS1主变电所Ⅰ段ZS2主变电所Ⅰ段ZS3主变电所Ⅰ段

环网开关位置

ZS1主变电所Ⅱ段ZS2主变电所Ⅱ段ZS3主变电所Ⅱ段

图7 ZS3主变电所一段故障的供电范围划分（图中以Ⅰ段为例）

3.3 主所完全解列

3.3.1 ZS1主变电所完全解列

ZS2主变电所支援ZS1主变电所，由ZS2主变电

所承担第一至第六供电分区所有的牵引负荷和动力照

明一、二级负荷，如图8所示。

ZS1主变电所ZS2主变电所ZS3主变电所

HWS1HWS2

分区1分区2分区3分区4分区5分区6分区7分区8分区9

ZS1主变电所Ⅰ段ZS2主变电所Ⅰ段ZS3主变电所Ⅰ段

环网开关位置

ZS1主变电所Ⅱ段ZS2主变电所Ⅱ段ZS3主变电所Ⅱ段

图8 ZS1主变电所完全解列的供电范围划分

3.3.2 ZS2主变电所完全解列

方案一：ZS3主变电所支援ZS2主变电所，由

ZS3主变电所承担第四至第九供电分区所有的牵引负

荷和动力照明一、二级负荷，由ZS1主变电所Ⅰ段承

担第一至第三供电分区所有牵引负荷和动力照明一、

二级负荷，如图9所示。

ZS1主变电所ZS2主变电所ZS3主变电所

HWS1HWS2

分区1分区2分区3分区4分区5分区6分区7分区8分区9

ZS1主变电所Ⅰ段ZS2主变电所Ⅰ段ZS3主变电所Ⅰ段

环网开关位置

ZS1主变电所Ⅱ段ZS2主变电所Ⅱ段ZS3主变电所Ⅱ段

图9 ZS2主变电所完全解列的供电范围划分（方案一）

此时第四至第九供电分区该线路Ⅰ段的负荷共

计为19.42 MVA，Ⅱ段母线负荷共计为20.874 MVA，

既有线路的Ⅰ段的负荷共计为33.693 MVA，Ⅱ段母

　２２　

线负荷为31.631 MVA，ZS3主变电所Ⅰ段的负荷共

计为53.113 MVA，Ⅱ段母线负荷共计为52.505 MVA，

ZS3主变电所变压安装容量为63 MVA，容量可满足

供电需求。

方案二：ZS1主变电所和ZS3主变电所同时支援

ZS2主变电所，由ZS1主变电所Ⅰ段承担第一至第五

供电分区所有牵引负荷和动力照明一、二级负荷，由

ZS3主变电所承担第六至第九供电分区所有的牵引负

荷和动力照明一、二级负荷，如图10所示。

ZS1主变电所ZS2主变电所ZS3主变电所

HWS1HWS2

分区1分区2分区3分区4分区5分区6分区7分区8分区9

ZS1主变电所Ⅰ段ZS2主变电所Ⅰ段ZS3主变电所Ⅰ段

环网开关位置

ZS1主变电所Ⅱ段ZS2主变电所Ⅱ段ZS3主变电所Ⅱ段

图10 ZS2主变电所完全解列的供电范围划分（方案二）

此时第一至第五供电分区Ⅰ段的负荷共计为

21.968 MVA，Ⅱ段母线负荷共计为18.865 MVA，ZS1

主变电所Ⅰ段所需承担的供电负荷为40.833 MVA，

主变电所变压安装容量为63 MVA，可满足供电需求，

压降可满足供电要求。

方案一和方案二相比，方案一在进行整定保护时

需考虑该运行方式，给出配套的整定定值。方案二的

第一至第五供电分区仅由ZS1主变电所Ⅰ段支援供电，

风险较大。综上所述，优先考虑采用方案一。

3.3.3 ZS3主变电所完全解列

由ZS2主变电所支援ZS3主变电所，由ZS2主变

电所承担第四至第九供电分区内所有的牵引负荷和动

力照明一、二级负荷，ZS1主变电所Ⅰ段承担12号线

第一、二、三供电分区的牵引负荷及动力照明一、二、

三级负荷。由于ZS3为既有主变电所，因此ZS3主变

电所所承担的其他线路的负荷根据已有线路设计运行

方式进行支援。具体供电分区范围调整如图11所示。

在正常运行、一路电源故障、主变电所完全解列

3种运行方式下，经校验，主变电所内主变压器容量

及压降可满足要求，系统供电能力可满足用电需求，

且不需要额外增加投资。

4 结论

地铁临时支援供电方案应确保供电系统在其他

线路正常、单进线故障、主变电所解列运行方式下主

（下转第26页）

2021年11月25日第38卷第22期

Telecom Power Technology

Ｎｏｖ．　２５，　２０２１，　Ｖｏｌ．３８　Ｎｏ．２２　

3 结论

综上所述，对运营商全栈专属云的整体解决方案

进行了研究，包括系统架构、网络架构及安全方案等，

同时分析了全栈专属云的优势和应用场景，对有安全

合规上云诉求的大中型企业提供相应的方案参考，具

有一定现实意义。

参考文献：

[1] 冉庆华.云计算应用及其安全策略探究[J].信息与电

脑（理论版），2021，33（1）：217-218.

[2] 杨家娥.基于全栈私有云的智慧校园架构设计与应

用[J].电子技术与软件工程，2021（3）：201-204.

[3] 贾智宇，廖军，毋涛.云原生技术促进产业数字

化转型[J].通信世界，2021（17）：36-37.

[4] 董铮，陈思，吴琦，等.公有云承载的多种网

络场景下的专属云网络接入模型[C]//生态互联数字

电力——2019电力行业信息化年会论文集，2019.

[5] 月球，刘芹，杨小乐，等.公有云大规模资源

池部署SDN的应用[J].电信科学，2018，34（6）：

115-122.

[6] 武振宇，牛瑛霞，李道通，等.大规模对象存储资源

池设计方法探究[J].电信工程技术与标准化，2021，

34（9）：39-44.

[7] 朱益佳.IP承载网CE的高可用系统方案研究[J].电

子测试，2020（23）：69-71.

[8] 岳猛，王怀远，吴志军，等.云计算中DDoS攻

防技术研究综述[J].计算机学报，2020，43（12）：

2315-2336.

[9] 段晓东，应伟锋，沈金龙.基于互联网数据中心的

高层交换技术[J].现代电信科技，2001（11）：

25-28.

[10] 田雯，马华伟，余瀚，等.电信运营商公有云

平台安全解决方案研究[J].电信工程技术与标准化，

2021，34（9）：45-51.

（上接第22页）

电制式的比较[J].城市轨道交通研究，2016，19（12）：

97-100.

[2] 田夏冰，孙才勤，李立鹏.深圳轨道交通主变电所资

源共享方案研究[J].电气化铁道，2008（5）：44-46.

[3] 张昊然.主变电所资源共享及供电系统网络化实例分

析[J].信息系统工程，2016（2）：82-83.

[4] 王晓保，周剑鸿，何莉君.城市轨道交通供电系统网

络资源共享及实施研究[J].地下工程与隧道，2006

（2）：8-10.

[5] 龚晓冬.城市轨道交通主变电所资源共享问题研

究[J].城市轨道交通研究，2016，19（9）：87-92.

[6] 马凌晨，薛辉，张明锐.轨道交通供电系统主变电

站的资源共享[J].城市轨道交通研究，2005（2）：6-8.

[7] 黄齐来.地铁临时支援供电中压环网方案研究[J].城

市轨道交通研究，2020，23（3）：160-163.

[8] 中华人民共和国住房和城乡建设部.地铁设计规范：

GB 50157—2013[S].北京：中国建筑工业出版社，

2014．

[9] 于松伟.城市轨道交通供电系统设计原理与应用[M].

成都：西南交通大学出版社，2008.

[10] 李小明.地铁主变电所方案设计解析[J].低碳世界，

2018（5）：303-304.

ZS1主变电所ZS2主变电所ZS3主变电所

HWS1HWS2

分区1分区2分区3分区4分区5分区6分区7分区8分区9

ZS1主变电所Ⅰ段

ZS1主变电所Ⅱ段

ZS2主变电所Ⅰ段

ZS2主变电所Ⅱ段

ZS3主变电所Ⅰ段

环网开关位置

ZS3主变电所Ⅱ段

图11 ZS3主变电所完全解列的供电范围划分

变电所容量及末端压降均能满足供电需求，保证系统

安全可靠的运行。在对比选择支援方案时，要尽可能

选择倒闸操作少、倒闸清晰的方案，避免出现故障情

况，由于运营人员的误操作导致停电范围的扩大。若

涉及到需要增加投资和进行改造时，还需要对比考虑

改造的可行性和经济性。

参考文献：

[1] 范锦江，陈慧民，姜东杰.城市轨道交通不同牵引供

　２６　