顾群益-2014年北京地铁供电系统安全可靠运行的探讨2

1、Beijing metro 供电分公司供电分公司2012014 4年年4 4月月一、地铁供电系统供电方式及运行方式一、地铁供电系统供电方式及运行方式 二、北京地铁供电系统能力分析二、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三、北京地铁供电设备维检修及保障能力分析北京地铁变电站类型包括开闭站、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、牵引降开闭降压站、开闭牵引降压站、牵引降压站、降压站等。压站、降压站等。 1 1、10kV10kV供电方式（集中式供电方式（集中式、分散式）分散式

2、）10kV10kV供电方式采用供电方式采用“集中式和分散集中式和分散式式” ” 供电，供电，“双环网双环网”的接线方式。的接线方式。 集中式是由专门设置的主变电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供电的方式，每个主变电所有两路独立的进独立的进线线电源。电源。 分散式是沿线分散引入城市中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，

3、两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个供电分区间通过双环网电缆进行联络。联络。2 2、北京地铁、北京地铁10kV10kV供电系统运行方式供电系统运行方式 10kV10kV系统采用双环网的供电方式，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，路进线发生故障时，闭合母联开关，由一路进线带全段母线。由一路进线带全段母线。3 3、750V750V（1500V1500V）牵引供电系统运行方式）牵引供电系统运行方式750V750V（1500

4、V1500V）牵引供电方式采用两套）牵引供电方式采用两套AC10/DC750V AC10/DC750V （1500V1500V）1212脉波整流机组（分别脉波整流机组（分别移相移相7.5o7.5o）设在同一段）设在同一段10kV10kV母线上，构成等效母线上，构成等效2424脉波整流脉波整流, , 输出输出DC750VDC750V（1500V1500V）电能向牵引）电能向牵引系统供电。系统供电。牵引系统正常采用双边供电方式，应急情况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。复八

5、线、机场线以外均设有正极备用母线。4 4、400V400V供电系统运行方式供电系统运行方式变电所的两台变电所的两台10/0.4kV10/0.4kV配电变压器配电变压器分别设在两段分别设在两段10kV10kV母线上。母线上。0.4kV0.4kV低压配低压配电系统采用单母线分段接线，两段母线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。电开关向各用电设备馈电。双边供电能力：昌平线一期正线共双边供电能力：昌平线一期正线共1212个牵引供电区间，最长个牵引供电区间，最长21202120米，为南沙一至南沙二区间，其次米，为南

6、沙一至南沙二区间，其次20202020米，为沙河至巩米，为沙河至巩华城区间，其它区间未超过华城区间，其它区间未超过20002000米。目前昌平线高峰运行间米。目前昌平线高峰运行间隔为隔为1010对每小时，该运行间隔为设计文件中整流机组最低负对每小时，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。荷率情况，目前昌平线双边供电负荷能力满足需求。牵变额定容量牵变额定容量2000KVA2000KVA，额定电流，额定电流115A115A。过负荷报警定值。过负荷报警定值280A280A、60S60S，过流定值，过流定值480A480A、0.25S0.25S。分闸定值。分

7、闸定值10000A10000A。电客。电客车为四动二拖。车为四动二拖。 20132013年年811811月现场记录高峰时数据最大值如下：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，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，满足昌平线一期各站单边运行时，满足2424对每小时的运行间隔。对每小时的运行间隔。大双边供电能力：根据设计说明文件，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，满足昌平线一期各站大双边运行时，满足2424对每小时的运行间隔。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根据设计说明文件，昌平线一期各降压

8、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。配电变压器满足供电范围内动力照明一、二级负荷需要。根据根据20132013年年8 8月至月至20142014年年3 3月的现场记录值，各降压月的现场记录值，各降压站动变负荷平均为过负荷定值站动变负荷平均为过负荷定值30%30%以下，正常运行方式下，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，全站全部负荷动力照明电源满足需求。单电源方

9、式下，全站全部负荷叠加，未超过所有开关过负荷定值的叠加，未超过所有开关过负荷定值的50%50%，如果切除全站，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，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。单路电源带全站一、二级负荷供电能力满足。1 1、运检一体及保障能力：运检一体及保障能力： 现阶段北京现阶段北京地铁地铁变电站采用运检一体，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，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，减少频繁停电可以

10、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，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。提高了供电安全、可靠性。2 2、维修方式的探讨：、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。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、测试和状态修：通过

11、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，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。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方式：通过监测、试验和评价的方式来实现。实现。故障修：当系统设备故障后，对设备进行故障修：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，且故障于运行有备用设备或故障率低，且故

12、障后经简单处置就能恢复的不影响运营的后经简单处置就能恢复的不影响运营的设备。设备。实现方式：接到报修或自行发现故障修设实现方式：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。备故障，安全维修的方式来实现。1 1、从供电方式角度分析从供电方式角度分析 地铁供电系统供电方式地铁供电系统供电方式10kV10kV采用分散式采用分散式、集中式、集中式供电，供电，分散式供电方式是分散式供电方式是不同电源不同电源站站之间的之间的可实现可实现相互相互支援功能支援功能，当一个电源站出现故障，其相邻的电源站可，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迅速提供

13、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。可靠性。2 2、从运行方式角度分析从运行方式角度分析 10kV10kV系统正常运行方式，即：两路进线供电，单母线

14、分系统正常运行方式，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。关由相邻变电所供电，有效地保证提供不间断电源。 运行正线运行正线750V750V或或1500V1500V系统正常运行方式为双机组双边供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，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

15、电；当单台分闸故障退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。方式。 车辆段车辆段750V750V或或1500V1500V系统正常运行方式为单边供电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，当车辆段牵引变电所退出运行时，由正线牵引变电所通过

16、出入段线联络开关向车辆段提供应急电源。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，均能保证直流在多种故障情况下，均能保证直流750V750V或或1500V1500V接接触轨正常供电，供电系统安全、可靠性高，能有效保触轨正常供电，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。证供电系统安全可靠运行。 400V400V系统正常运行方式，即：两路进线，单母线系统正常运行方式，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时，自动或手动切除三级负荷，由另一路带全

17、站动力照明一、二级负荷，有效地保证提供不间断低压电源照明一、二级负荷，有效地保证提供不间断低压电源。3 3、从供电能力角度分析从供电能力角度分析通过对北京地铁昌平线现阶段通过对北京地铁昌平线现阶段10kV10kV系统、直流牵引系统系统、直流牵引系统、400V400V系统三个系统供电能力进行评估，具体情况如下：系统三个系统供电能力进行评估，具体情况如下：1 1）10kV10kV系统：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，现状达到设计供电能力，现状10kV10kV系统供电能力完全满足要求系统供电能力完全满足要求。2

18、2）直流牵引系统直流牵引系统 目前昌平线高峰运行间隔为目前昌平线高峰运行间隔为1010对每小时，该运行间隔为设计整流对每小时，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，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昌平线单边供电能力、大双边供电能力均满足2424对每小时的运行间隔对每小时的运行间隔要求。要求。3 3）400V400V系统：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，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。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。根据现场根据现场实实测值，各降压站动变负荷平均为过负荷定值测值，各降压站动变负荷平均为过负荷定值30%30%以下，正以下，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。荷叠加，单路电源