顾群益-2014年北京地铁供电系统安全可靠运行的探讨2

供电分公司2014年4月2014年北京地铁供电系统安全可靠运行的探讨一、地铁供电系统供电方式及运行方式目录二、北京地铁供电系统能力分析四、北京地铁供电系统安全可靠运行分析结果三、北京地铁供电设备维检修及保障能力分析一、北京地铁供电系统供电方式及运行方式

北京地铁变电站类型包括开闭站、开闭降压站、开闭牵引降压站、牵引降压站、降压站等。

1、10kV供电方式（集中式、分散式）

10kV供电方式采用“集中式和分散式”供电，“双环网”的接线方式。

集中式是由专门设置的主变电所集中为牵引变电所及降压变电所供电的方式，每个主变电所有两路独立的进线电源。

分散式是沿线分散引入城市中压电源直接（或通过电源开闭所间接）为牵引变电所及降压变电所供电的方式。一般情况下，两个电源开闭所之间需要建立电源联系，两个供电分区间通过双环网电缆进行联络。

2、北京地铁10kV供电系统运行方式

10kV系统采用双环网的供电方式，变电站内采用单母线分段方式，两路电源进线开关，一个母联开关。当一路进线发生故障时，闭合母联开关，由一路进线带全段母线。3、750V（1500V）牵引供电系统运行方式750V（1500V）牵引供电方式采用两套AC10/DC750V（1500V）12脉波整流机组（分别移相7.5o）设在同一段10kV母线上，构成等效24脉波整流,输出DC750V（1500V）电能向牵引系统供电。牵引系统正常采用双边供电方式，应急情况下采用单边供电方式和大双边供电方式。同时除复八线、机场线以外均设有正极备用母线。4、400V供电系统运行方式

变电所的两台10/0.4kV配电变压器分别设在两段10kV母线上。0.4kV低压配电系统采用单母线分段接线，两段母线分别从两台配电变接入电源，经低压配电开关向各用电设备馈电。二、北京地铁供电系统供电能力以昌平线为例说明：

1、10KV电源开闭所供电能力

昌平线一期共有5个电源开闭所，其设计计算负荷、实测早晚高峰最大电流值（2014年8—11月）如下：

变电所计算负荷（KW）计算电流值(A)单电源退出计算负荷（KW）设计单电源计算电流值(A)低电压启动过电流定值(A)/0.5S记录高峰电流最大值(A)西二旗20158543567345446960221西二旗20223071407345446960213生命科学园20132912008150495960280生命科学园20257663508150495960280巩华城20156132739097553960287巩华城20244951709097553960191沙河高教园20132331968182497960265沙河高教园20258583568182497960345南邵20135102136340385960259南邵20235342156340385960268

正常运行方式下，各外电源进线开关电流最大值，接近或超过设计计算电流值40%以下，但均未超过单电源的计算值。所以，昌平线目前在正常运行方式下，电源供电能力足够。

单电源情况下，将正常运行方式下的进线电流进行叠加，最大值基本达到或部分超出设计的单电源计算值10%左右，但是均未达到进线开关低电压启动过电流定值。所以，昌平线目前在单电源情况下，电源供电能力足够。双边供电能力：昌平线一期正线共12个牵引供电区间，最长2120米，为南沙一至南沙二区间，其次2020米，为沙河至巩华城区间，其它区间未超过2000米。目前昌平线高峰运行间隔为10对每小时，该运行间隔为设计文件中整流机组最低负荷率情况，目前昌平线双边供电负荷能力满足需求。

牵变额定容量2000KVA，额定电流115A。过负荷报警定值280A、60S，过流定值480A、0.25S。分闸定值10000A。电客车为四动二拖。

变电所牵引区间长度（Km）1#牵变（A）2#牵变（A）10（A）20（A）30（A）40（A）西二旗10210501018548349111.72生西区间一626544164660490250581.94生西区间二738546355366511856431.744生命科学园15014739455644570641421.36生朱区间10210637615629327955891.1朱辛庄687433765644582537901.8巩朱区间909447705756504163321.92巩华城13712236445320537938742.02沙河13011839495367528239881.98沙河高教园14113037495492523942851.545南沙区间一938642265323532149172.12南沙区间二11911255905599583355921.605南邵1241163039525400

2013年8—11月现场记录高峰时数据最大值如下：单边供电能力：根据设计说明文件，昌平线一期各站单边运行时，满足24对每小时的运行间隔。大双边供电能力：根据设计说明文件，昌平线一期各站大双边运行时，满足24对每小时的运行间隔。

根据设计说明文件，昌平线一期各降压站设置两台变压器分列运行，满足正常供电方式下供电范围内全部动力照明负荷需要。当一台配电变压器解列时，另一台配电变压器满足供电范围内动力照明一、二级负荷需要。根据2013年8月至2014年3月的现场记录值，各降压站动变负荷平均为过负荷定值30%以下，正常运行方式下，动力照明电源满足需求。单电源方式下，全站全部负荷叠加，未超过所有开关过负荷定值的50%，如果切除全站的三级负荷，该比例还会降低，所以，一路电源故障，单路电源带全站一、二级负荷供电能力满足。变电所变压器容量（kVA）额定电流（A）过负荷定值（A，s）记录高峰电流最大值（A）西二旗23150028.8764，608西二旗24150028.8764，608生命科学园23131518.1920，605生命科学园24131518.1920，604朱辛庄23150028.8732，605朱辛庄24150028.8732，606定泗路车场231100057.7464，606定泗路车场241100057.7464，606巩华城23150028.8732，604巩华城24150028.8732，606沙河23150028.8732，603沙河24150028.8732，605沙河高教园23150028.8732，606沙河高教园24150028.8732，605南邵231125072.1780，6015南邵241125072.1780，608三、北京地铁供电设备维检修及保障能力分析1、运检一体及保障能力：

现阶段北京地铁变电站采用运检一体，区域巡检模式，由同一维修部完成设备的巡视、清扫维护和检修及故障抢修工作，可以合理设备的检修周期，减少频繁停电作业，提高了工作效率，保证了维修质量，提高了供电安全、可靠性。2、维修方式的探讨：计划修：对系统设备按照维修计划定期实施维修作业的预防性维修模式。该方式具有固定的维修周期和内容，适用于对地铁安全运营有直接影响的系统设备。实现方式：通过执行维修计表的方式来实现状态修：通过对设备进行状态监视、测试和技术诊断，根据被测设备性能指标状况采取的维修模式。该方式不设置固定的修程，使用于监测手段齐备，性能指标能直接或间接反应出设备状况的系统设备。实现方式：通过监测、试验和评价的方式来实现。故障修：当系统设备故障后，对设备进行维修，恢复其正常运行维修模式。适用于运行有备用设备或故障率低，且故障后经简单处置就能恢复的不影响运营的设备。实现方式：接到报修或自行发现故障修设备故障，安全维修的方式来实现。四、北京地铁供电系统安全可靠运行分析结果1、从供电方式角度分析

地铁供电系统供电方式10kV采用分散式、集中式供电，分散式供电方式是不同电源站之间的可实现相互支援功能，当一个电源站出现故障，其相邻的电源站可迅速提供后备支援供电，这两个电源站的上级电源也可相互供电，提高了供电系统的可靠性。

集中式供电，电压等级高，短路容量大，抗干扰能力强，电网电压波动小，电能质量高。同时，供电系统与城网接口较少，有利于地铁公司的运营和管理，各牵引变电所和降压变电所由环网电缆供电，具有很高的可靠性。2、从运行方式角度分析

10kV系统正常运行方式，即：两路进线供电，单母线分段运行方式，当一路进线故障或停电检修时，由另一路带全站牵引和动力照明负荷，当两路进线均故障时，通过联络开关由相邻变电所供电，有效地保证提供不间断电源。

运行正线750V或1500V系统正常运行方式为双机组双边供电，两总闸带全部分闸；当单套牵引整流机组故障退出时，由另一套机组带全部负荷构成双边供电；当单台分闸故障退出时，由备用闸代故障分闸进行供电；当单台分闸故障无法用备用闸代替供电时，由邻站分闸单边供电；当两套牵引机组同时退出运行时，由两邻站通过纵联刀闸形成大双边供电方式。

车辆段750V或1500V系统正常运行方式为单边供电，当车辆段牵引变电所退出运行时，由正线牵引变电所通过出入段线联络开关向车辆段提供应急电源。

在多种故障情况下，均能保证直流750V或1500V接触轨正常供电，供电系统安全、可靠性高，能有效保证供电系统安全可靠运行。

400V系统正常运行方式，即：两路进线，单母线分段运行方式，当一路进线故障或停电检修退出运行时，自动或手动切除三级负荷，由另一路带全站动力照明一、二级负荷，有效地保证提供不间断低压电源。

3、从供电能力角度分析通过对北京地铁昌平线现阶段10kV系统、直流牵引系统、400V系统三个系统供电能力进行评估，具体情况如下：1）10kV系统：在双路电源带全站和单电源带全站负荷运行时，均远未达到设计供电能力，现状10kV系统供电能力完全满足要求。

2）直流牵引系统

目前昌平线高峰运行间隔为10对每小时，该运行间隔为设计整流机组最低负荷率情况，双边供电负荷能力满足需求，根据设计文件，昌平线单边供电能力、大双边供电能力均满足24对每小时的运行间隔要求。3）400V系统：

昌平线一期各降压站设置两台变压器分列运行，满足正常供电方式下供电范围内全部动力照明负荷需要。当一台配电变压器解列时，另一台配电变压器满足供电范围内动力照明一、二级负荷需要。根据现场实测值，各降压站动变负荷平均为过负荷定值30%以下，正常运行方式下，动力照明电源满足需求。单电源方式下，全站全部负荷叠加，单路电源带全站一、二级负荷供电能力满足。

4、从维修检修保障能力分析

现阶段北京地铁供电系统变电站采用运检一体，区域巡检模式，现状维修模式以计划修为主，辅以状态修，部分设备采用故障修，通过执行维修