城市轨道交通车站不间断电源整合的可行性分析

黼潮轨叠 瑟溷嚣0 曩 曩 曩 0曩 0 曩 曩 鳓 城市轨道交通车站不间断电源整合的可行性分析 王小峰 (上海市隧道工程轨道交通设计研究院，200235，上海工程师) 摘要对城市轨道交通车站各弱电系统的电源需求进行 了归类与分析，就目前普遍采用的3种典型间断电 源)整合方案的优缺点进行了深入分析与比较，得出结论：现 行的车站内优越，不值得推广应用。 关键词城市轨道交通；不间断电源；整合 中图分类号U 2911 7：u 2314 016037j1007869x201506013 n of at of PS in t is PS at iS no PS O it be s00235，几年，随着电力电子技术、大容量电源系统和 先进控制技术在电力系统和通信领域中的成熟使用 和不断发展，为城市轨道交通工程中各弱电电源系 统的整合提供了有利条件。城市轨道交通机电设备 弱电系统各专业在自行配置间断电源)的 情况下，出现了各种，上 海市轨道交通7号线工程、2号线东延伸工程，北京 地铁机场线、4号线、9号线、1()号线(一期)、大兴 线、亦庄线、房山线、昌平线，武汉4号线(一期)，深 圳市轨道交通3号线，苏州地铁1号线等，对车站内 各弱电系统的电源不同程度地采取了计。 62 但是，城市轨道交通车站并满足现行规范的要求?基于该疑问，本文针对 目前普遍采用的3种典型行了深入分析与比较，最后得出在车站不宜采用 供今后城市轨道交通合方案的决策和设计作参考。 1负荷类型及分级 城市轨道交通用电设备主要包括：通信、信号、 自动售检票系统、火灾报警系统、综合监控系统、环 境与设备监控系统、乘客信息系统、门禁、站台屏蔽 门、变电所操作电源、应急照明等。这些系统和设备 负责地铁的运营指挥、电力调度、设备监控、环境监 控、信息传递和乘客导引等，均属于一级负荷。其 中，专用通信系统、信号系统、火灾报警系统、综合监 控系统、环境与设备监控系统、变电所操作电源、应 急照明等为一级负荷中特别重要负荷，因此需要高 可靠性的后备电源进行不问断供电，以保证供电质 量和供电连续性。根据上述要求，对城市轨道交通 供电负荷的分级、分布及要求如表1所示。 2 B 50()52配电系统设计规范和0157铁设计规范规定：“一级负荷必须 采用双电源双回路供电；一级负荷中特别重要的负 荷，应增设应急电源，并严禁其他负荷接入”。因此， 在城市轨道交通用电设备中只有自动售检票、乘客 信息系统、门禁和站台屏蔽门属于一级负荷，具备 于站台屏蔽门驱动电机 属于电感性负载，其功率因数比较低，冲击电流大， 若采用明显影响电压稳定、 降低电源质量，因此，宜单独设置后备电源(实际工 程中也是单独设置)。最终，动售检票、乘客信息系统、门禁等3个系统。 ltiil黼11 寒 11t t! 誊糕 t!强 表1城市轨道交通供电负荷分级及分布要求 3 典型 麓1套整 目前，城市轨道交通采用的比较典型的器、逆变器、隔离变压器、蓄电池组)、智能控制单元 合方案主要有单机组机组并机式馈线智能配电柜。进线处设置双电源自切装置 整合和双机组冗余式馈出母线采用单母线，其系统架构如图1所示。 变电所o4 1单机组63 鼹 曩曩 0 0 曩 叠 乏 誊 0 蔓 誊 誊誊 该方案的优点是投资最省。缺点是：即便被 整合系统弱电机房与，对被整合的弱电系统而言，实际上是三电源单回 路供电方式，不满足规范对一级负荷采用双电源双 回路供电的要求；存在“单点瓶颈”隐患，在输出端或配电屏母线出现短路故障时，可能导致 成被整合系统失电；维修期间的安 全性得不到保障，当旁路供电时，其供电质量和供电可靠性会降低； 蓄电池定期活化等维护工作可能无法得到保障。 32双机组并机式方案各车站分别设置2套 整流器、逆变器、隔离变压器、蓄电池组等)、智能控 制单元及馈线智能配电柜。每套电源出母线采用双母分断加母联开关。 正常工作时，2套均分担其 负载电流，每台。其系统架构如图2所示。 变电所04 2双机组并机式方案的优点是可以做到定期对电池活化。缺点是：“单点瓶颈”隐患，在输出端、配电屏母线、馈线电缆因故出现短路故 障时，可能导致双回路的断路器同时跳闸，因而造 成某个被整合弱电系统(甚至整个退出运行；突然增大，尤其当并机时若某台障时，则在切入的瞬间很可能出现由于两机不 同步而产生的环流，当环流足够大时可能导致 成33双机组冗余式车站分别设置2套整流 器、逆变器、隔离变压器、蓄电池组等)、负载同步 控制器、智能控制单元及馈线智能配电柜。进线 64 处设置双电源出母线采用双母分断，在各 专业设备机房设置静态开关(正常工作时， 2套均分担其负载电 流，每台其系统架构如图3所示。 该方案的优点是：可以做到定期对和蓄电池活化；消除了点瓶 颈”隐患；系统不会出现环流；负载端小于5 ，以确保系统的安全可靠运行。缺点是投资 最大。 34三种)三种比较如表2、表3所示。 嘲 嘲 誊 变电所04 kV l 图3双机组冗余式2三种较项目 单机组机组并机式机组冗余式65 囝 鞴懑 燹溷 套 2)存在的问题：土建阶段，受车站规模和形 式多样性的影响，当出现被整合系统的设备用房远 离议该系统不纳入被整合范 围。因为当距离相对较远时，合系统的设备房之间实质上是三电源单回路供电 方式或三电源双回路供电方式，工程实际中一方面 不可避免会出现馈线电缆的迂回，另一方面由于与 其它管线可能共用桥架，不排除其它专业维护或故 障导致共用桥架故障，使其供电质量和可靠性势必 大打折扣。实际工程中，而被整合系统的设备房面积减少有限(与传统 不但不能实现 节约土建面积的初衷，而且为解决散热问题需增设专门的通风措施，徒增设备投资。 整合后单台2倍配置，如果是冗余式或并机式配置，设备系统 更庞大。除了与之匹配的成套 变装置、隔离变压器、电池等设备的技术指 标需全面提升外，后期还需对大容量蓄电池组进行 定期充放电，设备总投资和运营维护费用按周期成 本考虑是否会降低，还需要在实际运营中加以求证。 4与传统比如表4所示。 表4 结论 通过分析可得出如下结论： 1)有条件纳入系统、乘客信息系统和门禁3个系统。3种合方案中以双机组冗余式单机组要求，双机组并机式，而不满足对一级负荷中特别重要负荷的供电 要求。 2)可靠性有所降低。 3)周期成本考虑的总投资是否会降低，还有待实际 工程的检验。 综上所述，现行的车站内统值得推广应用