顧群益-2014年北京地鐵供電系統(tǒng)安全可靠運行的探討2

1、Beijing metro 供電分公司供電分公司2012014 4年年4 4月月一、地鐵供電系統(tǒng)供電方式及運行方式一、地鐵供電系統(tǒng)供電方式及運行方式 二、北京地鐵供電系統(tǒng)能力分析二、北京地鐵供電系統(tǒng)能力分析四、北京地鐵供電系統(tǒng)安全可靠運行分析結果四、北京地鐵供電系統(tǒng)安全可靠運行分析結果三、北京地鐵供電設備維檢修及保障能力分析三、北京地鐵供電設備維檢修及保障能力分析北京地鐵變電站類型包括開閉站、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、牽引降開閉降壓站、開閉牽引降壓站、牽引降壓站、降壓站等。壓站、降壓站等。 1 1、10kV10kV供電方式（集中式、分散式）供電方式（集中式、分散

2、式）10kV10kV供電方式采用供電方式采用“集中式和分散集中式和分散式式” ” 供電，供電，“雙環(huán)網雙環(huán)網”的接線方式。的接線方式。 集中式是由專門設置的主變電集中式是由專門設置的主變電所集中為牽引變電所及降壓變電所所集中為牽引變電所及降壓變電所供電的方式，每個主變電所有兩路供電的方式，每個主變電所有兩路獨立的進線電源。獨立的進線電源。 分散式是沿線分散引入城市中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，兩個電源電的方式。一般情況下，兩個電源開閉所之間需要建立電源聯(lián)系

3、，兩開閉所之間需要建立電源聯(lián)系，兩個供電分區(qū)間通過雙環(huán)網電纜進行個供電分區(qū)間通過雙環(huán)網電纜進行聯(lián)絡。聯(lián)絡。2 2、北京地鐵、北京地鐵10kV10kV供電系統(tǒng)運行方式供電系統(tǒng)運行方式 10kV 10kV系統(tǒng)采用雙環(huán)網的供電方式，系統(tǒng)采用雙環(huán)網的供電方式，變電站內采用單母線分段方式，兩路變電站內采用單母線分段方式，兩路電源進線開關，一個母聯(lián)開關。當一電源進線開關，一個母聯(lián)開關。當一路進線發(fā)生故障時，閉合母聯(lián)開關，路進線發(fā)生故障時，閉合母聯(lián)開關，由一路進線帶全段母線。由一路進線帶全段母線。3 3、750V750V（1500V1500V）牽引供電系統(tǒng)運行方式）牽引供電系統(tǒng)運行方式750V750V（15

4、00V1500V）牽引供電方式采用兩套）牽引供電方式采用兩套AC10/DC750V AC10/DC750V （1500V1500V）1212脈波整流機組（分別脈波整流機組（分別移相移相7.5o7.5o）設在同一段）設在同一段10kV10kV母線上，構成等效母線上，構成等效2424脈波整流脈波整流, , 輸出輸出DC750VDC750V（1500V1500V）電能向牽引）電能向牽引系統(tǒng)供電。系統(tǒng)供電。牽引系統(tǒng)正常采用雙邊供電方式，應急情況牽引系統(tǒng)正常采用雙邊供電方式，應急情況下采用單邊供電方式和大雙邊供電方式。同時除下采用單邊供電方式和大雙邊供電方式。同時除復八線、機場線以外均設有正極備用母線。

5、復八線、機場線以外均設有正極備用母線。4 4、400V400V供電系統(tǒng)運行方式供電系統(tǒng)運行方式變電所的兩臺變電所的兩臺10/0.4kV10/0.4kV配電變壓器配電變壓器分別設在兩段分別設在兩段10kV10kV母線上。母線上。0.4kV0.4kV低壓配低壓配電系統(tǒng)采用單母線分段接線，兩段母線電系統(tǒng)采用單母線分段接線，兩段母線分別從兩臺配電變接入電源，經低壓配分別從兩臺配電變接入電源，經低壓配電開關向各用電設備饋電。電開關向各用電設備饋電。變電所變電所計算負計算負荷（荷（KWKW）計算電流計算電流值值(A)(A)單電源退出計算單電源退出計算負荷（負荷（KWKW）設計單電源計設計單電源計算電流值算

6、電流值(A)(A)低電壓啟動過電流低電壓啟動過電流定值定值(A)/0.5S(A)/0.5S記錄高峰電流最記錄高峰電流最大值大值(A)(A)西二旗西二旗2012015854585435635673457345446446960960221221西二旗西二旗2022022307230714014073457345446446960960213213生命科學園生命科學園2012013291329120020081508150495495960960280280生命科學園生命科學園2022025766576635035081508150495495960960280280鞏華城鞏華城201201561

7、3561327327390979097553553960960287287鞏華城鞏華城2022024495449517017090979097553553960960191191沙河高教園沙河高教園2012013233323319619681828182497497960960265265沙河高教園沙河高教園2022025858585835635681828182497497960960345345南邵南邵2012013510351021321363406340385385960960259259南邵南邵202202353435342152156340634038538596096026826

8、8雙邊供電能力：昌平線一期正線共雙邊供電能力：昌平線一期正線共1212個牽引供電區(qū)間，最長個牽引供電區(qū)間，最長21202120米，為南沙一至南沙二區(qū)間，其次米，為南沙一至南沙二區(qū)間，其次20202020米，為沙河至鞏米，為沙河至鞏華城區(qū)間，其它區(qū)間未超過華城區(qū)間，其它區(qū)間未超過20002000米。目前昌平線高峰運行間米。目前昌平線高峰運行間隔為隔為1010對每小時，該運行間隔為設計文件中整流機組最低負對每小時，該運行間隔為設計文件中整流機組最低負荷率情況，目前昌平線雙邊供電負荷能力滿足需求。荷率情況，目前昌平線雙邊供電負荷能力滿足需求。牽變額定容量牽變額定容量2000KVA2000KVA，額定

9、電流，額定電流115A115A。過負荷報警定值。過負荷報警定值280A280A、60S60S，過流定值，過流定值480A480A、0.25S0.25S。分閘定值。分閘定值10000A10000A。電客。電客車為四動二拖。車為四動二拖。 變電所變電所牽引區(qū)間長度（牽引區(qū)間長度（KmKm）1#1#牽變（牽變（A A）2#2#牽變（牽變（A A）1010（A A）2020（A A）3030（A A）4040（A A）西二旗西二旗1021021051050 01018101854835483491149111.721.72生西區(qū)間一生西區(qū)間一626265654416441646604660490249

10、02505850581.941.94生西區(qū)間二生西區(qū)間二73738585463546355366536651185118564356431.7441.744生命科學園生命科學園150150147147394539455644564457065706414241421.361.36生朱區(qū)間生朱區(qū)間102102106106376137615629562932793279558955891.11.1朱辛莊朱辛莊68687474337633765644564458255825379037901.81.8鞏朱區(qū)間鞏朱區(qū)間90909494477047705756575650415041633263321.

11、921.92鞏華城鞏華城137137122122364436445320532053795379387438742.022.02沙河沙河130130118118394939495367536752825282398839881.981.98沙河高教園沙河高教園141141130130374937495492549252395239428542851.5451.545南沙區(qū)間一南沙區(qū)間一93938686422642265323532353215321491749172.122.12南沙區(qū)間二南沙區(qū)間二119119112112559055905599559958335833559255921.60

12、51.605南邵南邵12412411611630393039525452540 00 0 20132013年年811811月現(xiàn)場記錄高峰時數(shù)據(jù)最大值如下：月現(xiàn)場記錄高峰時數(shù)據(jù)最大值如下：單邊供電能力：根據(jù)設計說明文件，單邊供電能力：根據(jù)設計說明文件，昌平線一期各站單邊運行時，滿足昌平線一期各站單邊運行時，滿足2424對每小時的運行間隔。對每小時的運行間隔。大雙邊供電能力：根據(jù)設計說明文件，大雙邊供電能力：根據(jù)設計說明文件，昌平線一期各站大雙邊運行時，滿足昌平線一期各站大雙邊運行時，滿足2424對每小時的運行間隔。對每小時的運行間隔。 根據(jù)設計說明文件，昌平線一期各降壓站設置兩臺根據(jù)設計說明文件

13、，昌平線一期各降壓站設置兩臺變壓器分列運行，滿足正常供電方式下供電范圍內全部變壓器分列運行，滿足正常供電方式下供電范圍內全部動力照明負荷需要。當一臺配電變壓器解列時，另一臺動力照明負荷需要。當一臺配電變壓器解列時，另一臺配電變壓器滿足供電范圍內動力照明一、二級負荷需要。配電變壓器滿足供電范圍內動力照明一、二級負荷需要。根據(jù)根據(jù)20132013年年8 8月至月至20142014年年3 3月的現(xiàn)場記錄值，各降壓月的現(xiàn)場記錄值，各降壓站動變負荷平均為過負荷定值站動變負荷平均為過負荷定值30%30%以下，正常運行方式下，以下，正常運行方式下，動力照明電源滿足需求。單電源方式下，全站全部負荷動力照明電源

14、滿足需求。單電源方式下，全站全部負荷疊加，未超過所有開關過負荷定值的疊加，未超過所有開關過負荷定值的50%50%，如果切除全站，如果切除全站的三級負荷，該比例還會降低，所以，一路電源故障，的三級負荷，該比例還會降低，所以，一路電源故障，單路電源帶全站一、二級負荷供電能力滿足。單路電源帶全站一、二級負荷供電能力滿足。變電所變電所變壓器容量（變壓器容量（kVAkVA）額定電流（額定電流（A A）過負荷定值（過負荷定值（A A，s s）記錄高峰電流最大值（記錄高峰電流最大值（A A）西二旗西二旗23123150050028.8728.876464，60608 8西二旗西二旗2412415005002

15、8.8728.876464，60608 8生命科學園生命科學園23123131531518.1918.192020，60605 5生命科學園生命科學園24124131531518.1918.192020，60604 4朱辛莊朱辛莊23123150050028.8728.873232，60605 5朱辛莊朱辛莊24124150050028.8728.873232，60606 6定泗路車場定泗路車場2312311000100057.7457.746464，60606 6定泗路車場定泗路車場2412411000100057.7457.746464，60606 6鞏華城鞏華城2312315005002

16、8.8728.873232，60604 4鞏華城鞏華城24124150050028.8728.873232，60606 6沙河沙河23123150050028.8728.873232，60603 3沙河沙河24124150050028.8728.873232，60605 5沙河高教園沙河高教園23123150050028.8728.873232，60606 6沙河高教園沙河高教園24124150050028.8728.873232，60605 5南邵南邵2312311250125072.1772.178080，60601515南邵南邵2412411250125072.1772.178080，6

17、0608 81 1、運檢一體及保障能力：、運檢一體及保障能力： 現(xiàn)階段北京現(xiàn)階段北京地鐵地鐵變電站采用運檢一體，變電站采用運檢一體，區(qū)域巡檢模式，由同一維修部完成設備的區(qū)域巡檢模式，由同一維修部完成設備的巡視、清掃維護和檢修及故障搶修工作，巡視、清掃維護和檢修及故障搶修工作，可以合理設備的檢修周期，減少頻繁停電可以合理設備的檢修周期，減少頻繁停電作業(yè)，提高了工作效率，保證了維修質量，作業(yè)，提高了工作效率，保證了維修質量，提高了供電安全、可靠性。提高了供電安全、可靠性。2 2、維修方式的探討：、維修方式的探討：計劃修：對系統(tǒng)設備按照維修計劃定期實施計劃修：對系統(tǒng)設備按照維修計劃定期實施維修作業(yè)的

18、預防性維修模式。該方式具有維修作業(yè)的預防性維修模式。該方式具有固定的維修周期和內容，適用于對地鐵安固定的維修周期和內容，適用于對地鐵安全運營有直接影響的系統(tǒng)設備。全運營有直接影響的系統(tǒng)設備。實現(xiàn)方式：通過執(zhí)行維修計表的方式來實現(xiàn)實現(xiàn)方式：通過執(zhí)行維修計表的方式來實現(xiàn)狀態(tài)修：通過對設備進行狀態(tài)監(jiān)視、測試和狀態(tài)修：通過對設備進行狀態(tài)監(jiān)視、測試和技術診斷，根據(jù)被測設備性能指標狀況采技術診斷，根據(jù)被測設備性能指標狀況采取的維修模式。該方式不設置固定的修程取的維修模式。該方式不設置固定的修程，使用于監(jiān)測手段齊備，性能指標能直接，使用于監(jiān)測手段齊備，性能指標能直接或間接反應出設備狀況的系統(tǒng)設備?；蜷g接反應

19、出設備狀況的系統(tǒng)設備。實現(xiàn)方式：通過監(jiān)測、試驗和評價的方式來實現(xiàn)方式：通過監(jiān)測、試驗和評價的方式來實現(xiàn)。實現(xiàn)。故障修：當系統(tǒng)設備故障后，對設備進行故障修：當系統(tǒng)設備故障后，對設備進行維修，恢復其正常運行維修模式。適用維修，恢復其正常運行維修模式。適用于運行有備用設備或故障率低，且故障于運行有備用設備或故障率低，且故障后經簡單處置就能恢復的不影響運營的后經簡單處置就能恢復的不影響運營的設備。設備。實現(xiàn)方式：接到報修或自行發(fā)現(xiàn)故障修設實現(xiàn)方式：接到報修或自行發(fā)現(xiàn)故障修設備故障，安全維修的方式來實現(xiàn)。備故障，安全維修的方式來實現(xiàn)。1 1、從供電方式角度分析、從供電方式角度分析 地鐵供電系統(tǒng)供電方式地

20、鐵供電系統(tǒng)供電方式10kV10kV采用分散式、集中式采用分散式、集中式供電，分散式供電方式是供電，分散式供電方式是不同電源不同電源站站之間的之間的可實現(xiàn)可實現(xiàn)相互相互支援功能支援功能，當一個電源站出現(xiàn)故障，其相鄰的電源站可，當一個電源站出現(xiàn)故障，其相鄰的電源站可迅速提供后備支援供電，這兩個電源站的上級電源也可迅速提供后備支援供電，這兩個電源站的上級電源也可相互供電，提高了供電系統(tǒng)的可靠性。相互供電，提高了供電系統(tǒng)的可靠性。 集中式供電，電壓等級高，短路容量大，抗干擾集中式供電，電壓等級高，短路容量大，抗干擾能力強，電網電壓波動小，電能質量高。同時，供電系能力強，電網電壓波動小，電能質量高。同時

21、，供電系統(tǒng)與城網接口較少，有利于地鐵公司的運營和管理，各統(tǒng)與城網接口較少，有利于地鐵公司的運營和管理，各牽引變電所和降壓變電所由環(huán)網電纜供電，具有很高的牽引變電所和降壓變電所由環(huán)網電纜供電，具有很高的可靠性。可靠性。2 2、從運行方式角度分析、從運行方式角度分析 10kV 10kV系統(tǒng)正常運行方式，即：兩路進線供電，單母線分系統(tǒng)正常運行方式，即：兩路進線供電，單母線分段運行方式，當一路進線故障或停電檢修時，由另一路帶全段運行方式，當一路進線故障或停電檢修時，由另一路帶全站牽引和動力照明負荷，當兩路進線均故障時，通過聯(lián)絡開站牽引和動力照明負荷，當兩路進線均故障時，通過聯(lián)絡開關由相鄰變電所供電，有

22、效地保證提供不間斷電源。關由相鄰變電所供電，有效地保證提供不間斷電源。 運行正線運行正線750V750V或或1500V1500V系統(tǒng)正常運行方式為雙機組雙邊供系統(tǒng)正常運行方式為雙機組雙邊供電，兩總閘帶全部分閘；當單套牽引整流機組故障退出時，電，兩總閘帶全部分閘；當單套牽引整流機組故障退出時，由另一套機組帶全部負荷構成雙邊供電；當單臺分閘故障退由另一套機組帶全部負荷構成雙邊供電；當單臺分閘故障退出時，由備用閘代故障分閘進行供電；當單臺分閘故障無法出時，由備用閘代故障分閘進行供電；當單臺分閘故障無法用備用閘代替供電時，由鄰站分閘單邊供電；當兩套牽引機用備用閘代替供電時，由鄰站分閘單邊供電；當兩套牽

23、引機組同時退出運行時，由兩鄰站通過縱聯(lián)刀閘形成大雙邊供電組同時退出運行時，由兩鄰站通過縱聯(lián)刀閘形成大雙邊供電方式。方式。 車輛段車輛段750V750V或或1500V1500V系統(tǒng)正常運行方式為單邊供電系統(tǒng)正常運行方式為單邊供電，當車輛段牽引變電所退出運行時，由正線牽引變電，當車輛段牽引變電所退出運行時，由正線牽引變電所通過出入段線聯(lián)絡開關向車輛段提供應急電源。所通過出入段線聯(lián)絡開關向車輛段提供應急電源。 在多種故障情況下，均能保證直流在多種故障情況下，均能保證直流750V750V或或1500V1500V接接觸軌正常供電，供電系統(tǒng)安全、可靠性高，能有效保觸軌正常供電，供電系統(tǒng)安全、可靠性高，能有

24、效保證供電系統(tǒng)安全可靠運行。證供電系統(tǒng)安全可靠運行。 400V 400V系統(tǒng)正常運行方式，即：兩路進線，單母線系統(tǒng)正常運行方式，即：兩路進線，單母線分段運行方式，當一路進線故障或停電檢修退出運行分段運行方式，當一路進線故障或停電檢修退出運行時，自動或手動切除三級負荷，由另一路帶全站動力時，自動或手動切除三級負荷，由另一路帶全站動力照明一、二級負荷，有效地保證提供不間斷低壓電源照明一、二級負荷，有效地保證提供不間斷低壓電源。3 3、從供電能力角度分析、從供電能力角度分析通過對北京地鐵昌平線現(xiàn)階段通過對北京地鐵昌平線現(xiàn)階段10kV10kV系統(tǒng)、直流牽引系統(tǒng)系統(tǒng)、直流牽引系統(tǒng)、400V400V系統(tǒng)三

25、個系統(tǒng)供電能力進行評估，具體情況如下：系統(tǒng)三個系統(tǒng)供電能力進行評估，具體情況如下：1 1）10kV10kV系統(tǒng)：系統(tǒng)：在雙路電源帶全站和單電源帶全站負荷運行時，均遠未在雙路電源帶全站和單電源帶全站負荷運行時，均遠未達到設計供電能力，現(xiàn)狀達到設計供電能力，現(xiàn)狀10kV10kV系統(tǒng)供電能力完全滿足要求系統(tǒng)供電能力完全滿足要求。2 2）直流牽引系統(tǒng)）直流牽引系統(tǒng) 目前昌平線高峰運行間隔為目前昌平線高峰運行間隔為1010對每小時，該運行間隔為設計整流對每小時，該運行間隔為設計整流機組最低負荷率情況，雙邊供電負荷能力滿足需求，根據(jù)設計文件，機組最低負荷率情況，雙邊供電負荷能力滿足需求，根據(jù)設計文件，昌平線單邊供電能力、大雙邊供電能力均滿足昌平線單邊供電能力、大雙邊供電能力均滿足2424對每小時的運行間隔對每小時的運行間隔要求。要求。3 3）400V400V系統(tǒng)：系統(tǒng)： 昌平線一期各降壓站設置兩臺變壓器分列運行，滿足正常供電方昌平線一期各降壓站設置兩臺變壓器分列運行，滿足正常供電方式下供電范圍內全部動力照明負荷需要。當一臺配電變壓器解列時，式下供電范圍內全部動力照明負荷