广州轨道交通延长工程供电环网拆分方案设计
摘 要：广州市轨道交通二、八号线延长工程将运行的既有二号线拆分并延长，形成新二号线和八号线，其供电系统环网结构亦随之调整。由于须同时考虑既有线运行、新旧网络的衔接、工程投资及施工方案等因素，该工程的环网方案设计有特殊之处，文中对此作了详细论述。
关键词：地铁；供电系统；环网；拆分
0 引言
广州市轨道交通二、八号线延长工程的重要内容之一是将 2003 年正式投入运营的二号线首期工程拆分为 2 部分，其中供电系统环网的拆分是工程的关键之一，直接影响到工程进度及线网规划的调整。由于拆分方案涉及工程、运营多方面的复杂问题，而成为该工程中的一个专题。随着研究的不断深入和完善，最终方案于 2009 年 10 月初通过了正式审查，并付诸实施。
1 工程概况
广州市轨道交通二、八号线延长工程将既有运行的二号线拆分为 2 段，并各自延长形成相互独立的新的二号线和八号线（图 1）。图中实线显示的是原二号线，虚线表示二、八号线延长工程新建的线路。线路拆分点位于江南西至晓港区间，拆分完毕之后，江南西和晓港将分属新二号线和八号线。供电系统中压环网的拆分是二、八号线拆分的控制性工程之一。通过调整和新建，新的二号线和八号线各自建成独立的供电网络，原二号线中压供电网络的不同部分将分别归属新二号线和八号线供电系统。
2 工程主要难点分析
由于该工程的中压环网建设是新建与调整既有相结合，在制定合理的技术方案同时，须处理好既有线运行、工程投资以及施工难度等方面的关系。工程难点主要有：
（1）既有线路运行的影响。该工程的最大难点是拆分工作在既有运行线路上进行，施工条件受到极大限制。由于目前运行的二号线是广州地铁网络中的重要干线，而拆分点位于线路中部，所以，拆分方案在考虑技术要求的同时，须结合线路运营规律，考虑合理可行的施工方案。
（2）系统的性能与工程投资。由于原二号线供电系统拆分并延长，供电网络有较大变化。如何对原网络进行调整，并如何与新建分区衔接（或不衔接），这些都与系统的供电指标、继电保护配置、可靠性、灵活性、运营维护等问题密切相关。不同的分区方案涉及不同的工程投资和对既有线的影响，故环网方案的设计需权衡几方面的关系。
（3）利旧与施工难度。既有电缆的拆解、回收、再利用涉及较大的工作量，在既有运行线路的限制条件下，施工面的展开、作业时间安排等方面需要考虑。
同时，既有电缆的调整、新电缆在既有线路中的敷设，供电环网的调整方案设计应全面考虑到工程投资与各种现场条件限制的关系。
3 方案设计
广州市轨道交通二、八号线延长工程在八号线沙园站附近新建了沙园主变电站（图 1），沙园主变电站在向八号线西段供电的同时，也向二号线南延段供电。既有二号线供电系统中压环网在江南西站和晓港站之间拆分，拆分后，新二号线环网从江南西站向南经昌岗站延伸至广州南站，全线由瑶台和沙园主变电站供电；而八号线环网则由晓港站向西经昌岗站延伸至凤凰新村，全线由河南主变电站和沙园主变电站供电。
3.1 原二号线主变电站和分区设置概况
二号线首期工程由瑶台主变电站和河南主变电站为全线车站提供 33 kV 交流电源，全线共分 6个供电分区，其中第一、二、三分区由河南主变电站供电，第四、五、六分区由瑶台主变电站供电。该拆分工程是在第四分区：晓港、江南西、市二宫（图 2）。
3.2 供电方案一
既有线拆分后，调整既有分区，将江南西和晓港纳入原二号线的供电分区中，不与新建部分连接。即江南西和晓港中间的环网电缆拆开后，两站分别归到瑶台主变电站和河南主变电站的供电范围，与线路新建部分的供电网络无关联，瑶台主变电站和河南主变电站也不向新建车站供电。二号线、八号线的延长部分由沙园主变电站供电，沙园主变电站也不再向原二号线部分供电，见图 3。
该方案的优点是拆分工作仅需拆除一部分既有环网电缆（江南西—晓港），调整既有系统的继电保护配置即可完成。该方案施工范围小、工期短，对既有线运行的影响最小；而且工程投资小，不需增加任何设备、材料，还可回收大量电缆和设备。
但是该方案有严重的缺点：拆分后的二号线、八号线的供电分区不连通，同一条线的不同主变电站的供电范围彼此独立，不能实现某一主变电站解列时的相邻变电站支援供电。降低了系统的可靠性和运行的灵活性。
3.3 供电方案二
（1）新二号线主站和分区设置方案。新二号线全线设置瑶台和沙园 2 座主变电站，其中瑶台主变电站已与二号线首期工程同步建成使用，沙园主变电站为该工程新建，将与广佛线、八号线共用。
全线共分 7 个供电分区，其中南延段为第一、二、三分区，由沙园主变电站供电，与该拆分相关的分区为第三供电分区：昌岗、江南西、市二宫；第四、五、六、七分区在北延段，由瑶台主变电站供电。在市二宫设置环网联络开关，与瑶台主变电站的供电分区连接，见图 4。
（2）八号线主变电站和分区设置方案。八号线从万胜围至凤凰新村共设置了 2 个主变电站：既有的河南主变电站、新建的沙园主变电站。
八号线新建范围是晓港—凤凰新村共 3 个站 4个区间，4 个站均靠近沙园主变电站，故拆分后的晓港和新建 3 个站组成一个分区，由沙园主变电站供电。在晓港降压变电所设置环网分段开关，与河南主变电站的供电分区连接。见图 4。
按照尽量减少既有供电网络调整范围的原则，不涉及到拆分的车站和区间尽量不调整。所以，虽然拆分后原二号线部分的供电网络有可优化的方案，但是最终决定保持原状。
以上方案最大的优点是原二号线部分的主变电站的 33 kV 馈线及馈出方向均不变，环网分区也不变，涉及到的调整仅为新建的车站与江南西、晓港的连接。
3.4 方案比较
方案一不增加环网电缆投资，还能回收江南西—晓港的环网电缆及开关柜。方案二增加江南西—昌岗、宝岗大道—晓港的环网电缆，约 16.2 单根公里，并增加昌岗和宝岗大道的环网开关柜 4 面。共增加投资约 450 万元。
方案二将新增分区与既有分区通过环网联络开关连接，相邻主变电站间可以可靠地支援供电。
与方案一相比，方案二工程投资明显增加，实施难度加大，但是系统可靠性、灵活性也明显增强。并且该方案对既有系统的改造范围小，对运行的影响有限。经过反复论证，最终确定采用方案二。
4 施工方案
4.1 环网电缆方案
若时间允许，可采取拆除既有电缆后再利用的方案。对于环网，将江南西和晓港站停运，将两站间的环网电缆和差动光缆拆下回收，重新用于新环网中。这样仅需少量接续电缆，可节省大量新增电缆投资。但是旧电缆的回收和新电缆的敷设过程需要大量时间，造成既有二号线长时间停运，影响甚大，故最终该方案被否决。
最终方案定为：先不拆除既有电缆，维持地铁正常运行，在夜间停运时，敷设新电缆，并做好电缆头（含光缆），完成试验和调试。当拆分命令一下达，即停掉相关开关柜，拆下原电缆头，装上新电缆头（包括光缆），实现在最短时间内将供电网络变换。供电网络变换后，变电所的 33 kV 环网进出线开关的继电保护定值重新整定，然后送电。拆分完成以后，回收旧电缆。
4.2 接口方案
对于新旧设备的衔接问题，主要集中在环网开关柜的差动保护装置和一次电缆插头上。方案最终确定为：不更换既有开关柜，采购与既有开关柜同型号的差动保护装置和一次电缆插头，差动保护装置安装在新开关柜（宝岗大道、昌岗），一次电缆插头则用于既有开关柜上（江南西、晓港）。这样在改动范围最小的情况下完成了新旧开关柜的一次系统和保护系统的顺利衔接。
5 结束语
广州市轨道交通二、八号线拆分工程是国内较为少见的工程案例，其拆分方案需考虑既有线的运行、供电网络的调整、工程实施的可行性、工程投资等多方面因素。其中的关键是保证既有线路的运行，使既有系统受最小的影响。因此，二、八号线的拆分方案经过了多方面、多层次的论证才得以确定。就目前其实施的情况来看，该方案是正确和高效的。既有的二号线在改造过程中正常运行，供电环网转换对既有系统影响极小，施工过程顺利、工程投资合理。其经验值得总结，并供今后的同类工程借鉴。
京公网安备 11010202007575号