顧群益-2014年北京地鐵供電系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的探討2

供電分公司2014年4月2014年北京地鐵供電系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的探討一、地鐵供電系統(tǒng)供電方式及運(yùn)行方式目錄二、北京地鐵供電系統(tǒng)能力分析四、北京地鐵供電系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行分析結(jié)果三、北京地鐵供電設(shè)備維檢修及保障能力分析一、北京地鐵供電系統(tǒng)供電方式及運(yùn)行方式

北京地鐵變電站類型包括開閉站、開閉降壓站、開閉牽引降壓站、牽引降壓站、降壓站等。

1、10kV供電方式（集中式、分散式）

10kV供電方式采用“集中式和分散式”供電，“雙環(huán)網(wǎng)”的接線方式。

集中式是由專門設(shè)置的主變電所集中為牽引變電所及降壓變電所供電的方式，每個(gè)主變電所有兩路獨(dú)立的進(jìn)線電源。

分散式是沿線分散引入城市中壓電源直接（或通過電源開閉所間接）為牽引變電所及降壓變電所供電的方式。一般情況下，兩個(gè)電源開閉所之間需要建立電源聯(lián)系，兩個(gè)供電分區(qū)間通過雙環(huán)網(wǎng)電纜進(jìn)行聯(lián)絡(luò)。

2、北京地鐵10kV供電系統(tǒng)運(yùn)行方式

10kV系統(tǒng)采用雙環(huán)網(wǎng)的供電方式，變電站內(nèi)采用單母線分段方式，兩路電源進(jìn)線開關(guān)，一個(gè)母聯(lián)開關(guān)。當(dāng)一路進(jìn)線發(fā)生故障時(shí)，閉合母聯(lián)開關(guān)，由一路進(jìn)線帶全段母線。3、750V（1500V）牽引供電系統(tǒng)運(yùn)行方式750V（1500V）牽引供電方式采用兩套AC10/DC750V（1500V）12脈波整流機(jī)組（分別移相7.5o）設(shè)在同一段10kV母線上，構(gòu)成等效24脈波整流,輸出DC750V（1500V）電能向牽引系統(tǒng)供電。牽引系統(tǒng)正常采用雙邊供電方式，應(yīng)急情況下采用單邊供電方式和大雙邊供電方式。同時(shí)除復(fù)八線、機(jī)場(chǎng)線以外均設(shè)有正極備用母線。4、400V供電系統(tǒng)運(yùn)行方式

變電所的兩臺(tái)10/0.4kV配電變壓器分別設(shè)在兩段10kV母線上。0.4kV低壓配電系統(tǒng)采用單母線分段接線，兩段母線分別從兩臺(tái)配電變接入電源，經(jīng)低壓配電開關(guān)向各用電設(shè)備饋電。二、北京地鐵供電系統(tǒng)供電能力以昌平線為例說明：

1、10KV電源開閉所供電能力

昌平線一期共有5個(gè)電源開閉所，其設(shè)計(jì)計(jì)算負(fù)荷、實(shí)測(cè)早晚高峰最大電流值（2014年8—11月）如下：

變電所計(jì)算負(fù)荷（KW）計(jì)算電流值(A)單電源退出計(jì)算負(fù)荷（KW）設(shè)計(jì)單電源計(jì)算電流值(A)低電壓?jiǎn)?dòng)過電流定值(A)/0.5S記錄高峰電流最大值(A)西二旗20158543567345446960221西二旗20223071407345446960213生命科學(xué)園20132912008150495960280生命科學(xué)園20257663508150495960280鞏華城20156132739097553960287鞏華城20244951709097553960191沙河高教園20132331968182497960265沙河高教園20258583568182497960345南邵20135102136340385960259南邵20235342156340385960268

正常運(yùn)行方式下，各外電源進(jìn)線開關(guān)電流最大值，接近或超過設(shè)計(jì)計(jì)算電流值40%以下，但均未超過單電源的計(jì)算值。所以，昌平線目前在正常運(yùn)行方式下，電源供電能力足夠。

單電源情況下，將正常運(yùn)行方式下的進(jìn)線電流進(jìn)行疊加，最大值基本達(dá)到或部分超出設(shè)計(jì)的單電源計(jì)算值10%左右，但是均未達(dá)到進(jìn)線開關(guān)低電壓?jiǎn)?dòng)過電流定值。所以，昌平線目前在單電源情況下，電源供電能力足夠。雙邊供電能力：昌平線一期正線共12個(gè)牽引供電區(qū)間，最長(zhǎng)2120米，為南沙一至南沙二區(qū)間，其次2020米，為沙河至鞏華城區(qū)間，其它區(qū)間未超過2000米。目前昌平線高峰運(yùn)行間隔為10對(duì)每小時(shí)，該運(yùn)行間隔為設(shè)計(jì)文件中整流機(jī)組最低負(fù)荷率情況，目前昌平線雙邊供電負(fù)荷能力滿足需求。

牽變額定容量2000KVA，額定電流115A。過負(fù)荷報(bào)警定值280A、60S，過流定值480A、0.25S。分閘定值10000A。電客車為四動(dòng)二拖。

變電所牽引區(qū)間長(zhǎng)度（Km）1#牽變（A）2#牽變（A）10（A）20（A）30（A）40（A）西二旗10210501018548349111.72生西區(qū)間一626544164660490250581.94生西區(qū)間二738546355366511856431.744生命科學(xué)園15014739455644570641421.36生朱區(qū)間10210637615629327955891.1朱辛莊687433765644582537901.8鞏朱區(qū)間909447705756504163321.92鞏華城13712236445320537938742.02沙河13011839495367528239881.98沙河高教園14113037495492523942851.545南沙區(qū)間一938642265323532149172.12南沙區(qū)間二11911255905599583355921.605南邵1241163039525400

2013年8—11月現(xiàn)場(chǎng)記錄高峰時(shí)數(shù)據(jù)最大值如下：?jiǎn)芜吂╇娔芰Γ焊鶕?jù)設(shè)計(jì)說明文件，昌平線一期各站單邊運(yùn)行時(shí)，滿足24對(duì)每小時(shí)的運(yùn)行間隔。大雙邊供電能力：根據(jù)設(shè)計(jì)說明文件，昌平線一期各站大雙邊運(yùn)行時(shí)，滿足24對(duì)每小時(shí)的運(yùn)行間隔。

根據(jù)設(shè)計(jì)說明文件，昌平線一期各降壓站設(shè)置兩臺(tái)變壓器分列運(yùn)行，滿足正常供電方式下供電范圍內(nèi)全部動(dòng)力照明負(fù)荷需要。當(dāng)一臺(tái)配電變壓器解列時(shí)，另一臺(tái)配電變壓器滿足供電范圍內(nèi)動(dòng)力照明一、二級(jí)負(fù)荷需要。根據(jù)2013年8月至2014年3月的現(xiàn)場(chǎng)記錄值，各降壓站動(dòng)變負(fù)荷平均為過負(fù)荷定值30%以下，正常運(yùn)行方式下，動(dòng)力照明電源滿足需求。單電源方式下，全站全部負(fù)荷疊加，未超過所有開關(guān)過負(fù)荷定值的50%，如果切除全站的三級(jí)負(fù)荷，該比例還會(huì)降低，所以，一路電源故障，單路電源帶全站一、二級(jí)負(fù)荷供電能力滿足。變電所變壓器容量（kVA）額定電流（A）過負(fù)荷定值（A，s）記錄高峰電流最大值（A）西二旗23150028.8764，608西二旗24150028.8764，608生命科學(xué)園23131518.1920，605生命科學(xué)園24131518.1920，604朱辛莊23150028.8732，605朱辛莊24150028.8732，606定泗路車場(chǎng)231100057.7464，606定泗路車場(chǎng)241100057.7464，606鞏華城23150028.8732，604鞏華城24150028.8732，606沙河23150028.8732，603沙河24150028.8732，605沙河高教園23150028.8732，606沙河高教園24150028.8732，605南邵231125072.1780，6015南邵241125072.1780，608三、北京地鐵供電設(shè)備維檢修及保障能力分析1、運(yùn)檢一體及保障能力：

現(xiàn)階段北京地鐵變電站采用運(yùn)檢一體，區(qū)域巡檢模式，由同一維修部完成設(shè)備的巡視、清掃維護(hù)和檢修及故障搶修工作，可以合理設(shè)備的檢修周期，減少頻繁停電作業(yè)，提高了工作效率，保證了維修質(zhì)量，提高了供電安全、可靠性。2、維修方式的探討：計(jì)劃修：對(duì)系統(tǒng)設(shè)備按照維修計(jì)劃定期實(shí)施維修作業(yè)的預(yù)防性維修模式。該方式具有固定的維修周期和內(nèi)容，適用于對(duì)地鐵安全運(yùn)營(yíng)有直接影響的系統(tǒng)設(shè)備。實(shí)現(xiàn)方式：通過執(zhí)行維修計(jì)表的方式來實(shí)現(xiàn)狀態(tài)修：通過對(duì)設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)視、測(cè)試和技術(shù)診斷，根據(jù)被測(cè)設(shè)備性能指標(biāo)狀況采取的維修模式。該方式不設(shè)置固定的修程，使用于監(jiān)測(cè)手段齊備，性能指標(biāo)能直接或間接反應(yīng)出設(shè)備狀況的系統(tǒng)設(shè)備。實(shí)現(xiàn)方式：通過監(jiān)測(cè)、試驗(yàn)和評(píng)價(jià)的方式來實(shí)現(xiàn)。故障修：當(dāng)系統(tǒng)設(shè)備故障后，對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修，恢復(fù)其正常運(yùn)行維修模式。適用于運(yùn)行有備用設(shè)備或故障率低，且故障后經(jīng)簡(jiǎn)單處置就能恢復(fù)的不影響運(yùn)營(yíng)的設(shè)備。實(shí)現(xiàn)方式：接到報(bào)修或自行發(fā)現(xiàn)故障修設(shè)備故障，安全維修的方式來實(shí)現(xiàn)。四、北京地鐵供電系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行分析結(jié)果1、從供電方式角度分析

地鐵供電系統(tǒng)供電方式10kV采用分散式、集中式供電，分散式供電方式是不同電源站之間的可實(shí)現(xiàn)相互支援功能，當(dāng)一個(gè)電源站出現(xiàn)故障，其相鄰的電源站可迅速提供后備支援供電，這兩個(gè)電源站的上級(jí)電源也可相互供電，提高了供電系統(tǒng)的可靠性。

集中式供電，電壓等級(jí)高，短路容量大，抗干擾能力強(qiáng)，電網(wǎng)電壓波動(dòng)小，電能質(zhì)量高。同時(shí)，供電系統(tǒng)與城網(wǎng)接口較少，有利于地鐵公司的運(yùn)營(yíng)和管理，各牽引變電所和降壓變電所由環(huán)網(wǎng)電纜供電，具有很高的可靠性。2、從運(yùn)行方式角度分析

10kV系統(tǒng)正常運(yùn)行方式，即：兩路進(jìn)線供電，單母線分段運(yùn)行方式，當(dāng)一路進(jìn)線故障或停電檢修時(shí)，由另一路帶全站牽引和動(dòng)力照明負(fù)荷，當(dāng)兩路進(jìn)線均故障時(shí)，通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)由相鄰變電所供電，有效地保證提供不間斷電源。

運(yùn)行正線750V或1500V系統(tǒng)正常運(yùn)行方式為雙機(jī)組雙邊供電，兩總閘帶全部分閘；當(dāng)單套牽引整流機(jī)組故障退出時(shí)，由另一套機(jī)組帶全部負(fù)荷構(gòu)成雙邊供電；當(dāng)單臺(tái)分閘故障退出時(shí)，由備用閘代故障分閘進(jìn)行供電；當(dāng)單臺(tái)分閘故障無法用備用閘代替供電時(shí)，由鄰站分閘單邊供電；當(dāng)兩套牽引機(jī)組同時(shí)退出運(yùn)行時(shí)，由兩鄰站通過縱聯(lián)刀閘形成大雙邊供電方式。

車輛段750V或1500V系統(tǒng)正常運(yùn)行方式為單邊供電，當(dāng)車輛段牽引變電所退出運(yùn)行時(shí)，由正線牽引變電所通過出入段線聯(lián)絡(luò)開關(guān)向車輛段提供應(yīng)急電源。

在多種故障情況下，均能保證直流750V或1500V接觸軌正常供電，供電系統(tǒng)安全、可靠性高，能有效保證供電系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。

400V系統(tǒng)正常運(yùn)行方式，即：兩路進(jìn)線，單母線分段運(yùn)行方式，當(dāng)一路進(jìn)線故障或停電檢修退出運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)或手動(dòng)切除三級(jí)負(fù)荷，由另一路帶全站動(dòng)力照明一、二級(jí)負(fù)荷，有效地保證提供不間斷低壓電源。

3、從供電能力角度分析通過對(duì)北京地鐵昌平線現(xiàn)階段10kV系統(tǒng)、直流牽引系統(tǒng)、400V系統(tǒng)三個(gè)系統(tǒng)供電能力進(jìn)行評(píng)估，具體情況如下：1）10kV系統(tǒng)：在雙路電源帶全站和單電源帶全站負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，均遠(yuǎn)未達(dá)到設(shè)計(jì)供電能力，現(xiàn)狀10kV系統(tǒng)供電能力完全滿足要求。

2）直流牽引系統(tǒng)

目前昌平線高峰運(yùn)行間隔為10對(duì)每小時(shí)，該運(yùn)行間隔為設(shè)計(jì)整流機(jī)組最低負(fù)荷率情況，雙邊供電負(fù)荷能力滿足需求，根據(jù)設(shè)計(jì)文件，昌平線單邊供電能力、大雙邊供電能力均滿足24對(duì)每小時(shí)的運(yùn)行間隔要求。3）400V系統(tǒng)：

昌平線一期各降壓站設(shè)置兩臺(tái)變壓器分列運(yùn)行，滿足正常供電方式下供電范圍內(nèi)全部動(dòng)力照明負(fù)荷需要。當(dāng)一臺(tái)配電變壓器解列時(shí)，另一臺(tái)配電變壓器滿足供電范圍內(nèi)動(dòng)力照明一、二級(jí)負(fù)荷需要。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)值，各降壓站動(dòng)變負(fù)荷平均為過負(fù)荷定值30%以下，正常運(yùn)行方式下，動(dòng)力照明電源滿足需求。單電源方式下，全站全部負(fù)荷疊加，單路電源帶全站一、二級(jí)負(fù)荷供電能力滿足。

4、從維修檢修保障能力分析

現(xiàn)階段北京地鐵供電系統(tǒng)變電站采用運(yùn)檢一體，區(qū)域巡檢模式，現(xiàn)狀維修模式以計(jì)劃修為主，輔以狀態(tài)修，部分設(shè)備采用故障修，通過執(zhí)行維修