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推进新技术应用,为地铁安全高效运行保驾护航

来源:《电气技术》杂志 日期:2018-01-02 浏览: 527 次

 

——专访北京市地铁运营有限公司供电分公司经理代伟

                                                                                                                                       

    随着城镇化建设的推进,我国城市轨道交通建设已进入大规模高速发展阶段,尤以北京、上海、广州等一线城市为代表。城市轨道交通线网的迅速扩张,大量先进的技术与新型设备应用到轨道交通供电系统中,有力保障了现代化轨道交通系统的安全、高效运行。

作为我国最早的城市轨道交通系统,也是目前发展最快的城市轨道交通线网,北京地铁可以说是国内轨道交通建设的先行者,也是地铁供电技术应用的风向标,许多关键技术和自主创新产品均在北京地铁首先应用,随后推向全国。

作为地铁运营企业,北京市地铁运营有限公司供电分公司(以下简称北京地铁供电分公司负责为北京地铁机车牵引、动力照明、通信、信号及控制系统等设备提供不间断电能,承担着地铁变电站的运行值守、计表维护检修及供电设备大修、更新、改造、新线建设配合等任务。目前,其负责运营的线路达15条,运营里程达460公里,管辖变电站425座。

北京地铁供电分公司经理代伟指出,“北京地铁在国内具有悠久的发展历史,先进技术和新型设备的应用一直走在国内同行的前列。作为地铁供电公司,我们要做的是如何去推动新技术的应用,如何解决地铁运行中出现的问题,如何提升解决问题的能力。我们对先进技术的探索,都是以地铁运营安全的根本需求为出发点,如推动非晶体变压器、列车制动再生能量利用、电缆测温、检测装置等新技术和产品的应用推广等。”

非晶合金变压器具有有效降低变压器空载损耗并可将空载损耗控制在1%以内。以800kVA变压器为例,每年可减少的电能损耗约为9000kW·h。北京地铁最早引进非晶合金变压器,截至目前已在67810等多条地铁线路中应用了共计120余台。同时,北京地铁还是国内第一家采用非晶合金牵引变压器的地铁公司,目前在8号线朱育区间站开展了挂网试验,节能效果良好。因非晶合金变压器具有磁路衰退特性,且抗短路冲击性弱,北京地铁供电分公司正在开展卷铁芯节能变压器的应用研究,该变压器将有效克服非晶合金的缺点,近期将在复八线,即1号线东段投入应用。

据了解,北京地铁牵引系统是牵引系统里最复杂的,其备用方式也是当前牵引系统中最多的,采用备用母线方式以备应急运行之需。代伟表示,“北京地铁见证了直流牵引供电系统再生能量利用的整个发展过程,从电阻能耗型、低压逆变型、低压逆变+电阻混合型,到目前较主流的中压能馈型、储能型再生装置,北京地铁都有应用,并积累了丰富的经验。”

再生能量利用装置可以将列车刹车制动时产生的能量进行回收利用,不仅可以提高电能利用率,提高列车运载能力,降低BAS系统能耗,实现节能需求,还可以降低列车闸瓦制动时产生的金属粉尘。目前主流技术有两种,一是中压能馈型,既能实现再生能量的回收,又可以作为无功补偿装置使用;二是再生能量储能技术,有电容型、飞轮型、电池型。

截至目前,北京地铁中应用的中压能馈系统已达30套左右。而在储能领域,由于地铁负荷容量大、波动性强,对电容储能装置的控制策略有着很高的要求。早在2014年,北京地铁供电分公司联合中车和北京交大在10号线万柳车辆段对电容储能型装置开展挂网试验,最终取得了较好的效果,推动了电容储能型装置的技术发展。目前,电容储能型装置已在8号线3期正线推广应用。

“与目前的中压能馈装置相比,双向变流器可以起到稳定直流网压、提高直流牵引供电质量等作用,可以替代传统的整流机组,实现电网与列车之间能量的直接传输。因此,我们也在积极推动双向变流器的挂网试验。”代伟指出,“牵引系统中储能技术的应用既能提高能源利用率、节约能量,又能改善牵引网电能质量,提高供电的可靠性。此外,储能作为备用电源,我们也在做相关的研究与考量。”

在地铁低压系统,无功补偿和谐波都是影响电网电能质量的源头。面对众多的牵引机组谐波源,如何改善电能质量成了低压供电系统的主要问题。目前,北京地铁新线建设均采用低压400V有源滤波装置,低压400V变频设备越来越多,可以有效改善谐波,提高动力照明配电网功率因数,达到提高电能质量的目的。

代伟表示,“从我们的主业,即运行维护出发,北京地铁供电系统有两大最基本也最重要的要求,一是供电系统自身的要求,即设备可靠性、电能质量、经济运行(节能效果)、系统调度灵活性;另一个是北京地铁运营的安全要求,即保障人员、设备的安全和正常的运营秩序。我们所有新技术、产品的应用与推广,都是为了保障这两大要求的实现。”

为保障地铁的安全高效运行,地铁车辆、设备、零件的检修是一项量大面广且十分重要的工作,自主检修维护是北京地铁供电分公司长期以来的传统工作。城市地铁运营时间长,检修天窗时间非常有限。据了解,目前北京地铁设备的检修工作须在运营结束后不到4小时的检修窗口期进行,真正留给工人们的检修时间更是少之又少。

如何提升检修维护效率,提升检修维护的质量,利用仅有的检修窗口完成设备的例行检修维护工作。代伟给出了答案,“首先要从管理入手,减员增效,还要对系统设计、设备生产制造等方面提出更高的要求;其次,大规模网络化运营对设备可靠性提出了极为苛刻的要求,对设备元件及复杂系统低故障的要求,对设备运行、维护质量的要求,对快速应急处置的要求;再次,传统电工知识与技能如何适应新技术、新设备的大规模应用的挑战。这一方面需要培训在岗人员匹配本职工作的知识与技能,另一方面需要专业的工器具,如便利智能的检修工具等。”

“北京地铁中设备非常多,这对检修工作提出了巨大挑战。地铁运行的时候检修工作跟普通检修工作并不一样,经过多年尝试,我们已经由计划修慢慢过渡到状态修模式。状态修的实现需要大量监测设备及系统的参与。如电缆测温装置、开关柜局部放电在线监测系统、电池状态巡检系统等,利用信息化和大数据,提供关于可靠性、可用性、可维护性、安全性(RAMS)的分析手段,评估设备的运行状态,精确定位设备缺陷的位置,极大的缩短检修维护时间,有效降低工作量的同时提高设备维修质量,提高供电可靠性。代伟娓娓道来。

因此,作为基层设备运行维护单位,北京地铁供电分公司要求相关电器设备元件及系统在适应地铁连续运行及恶劣的运行环境的基础上实现运行的高可靠性,在线监测技术在设备端的实现,检修维护的方便性及精确性,具备状态修的条件等。代伟认为,“轨道交通供电设备需满足从需求、规划、设计、生产、经销、运行、使用、维修保养、直到回收处置的全寿命周期管理的要求,且每一阶段都应从提高可靠性、提高电能质量以及降低设备后期运营维护成本为目标。”

“北京地铁供电工作主要还体现在供电管理方面,如供电安全管理、设备运行管理,特别是人员管理问题。近几年北京地铁线路网的快速发展,管理跟不上发展步伐,我们将面临非常多的问题。”代伟对人员的长期培养给予了肯定,“北京地铁一年就开通四五条新线,以这种扩张速度,需要大量的供电、运行值守、计表检修等专业人员。几年前,我们在北京建设了两个培训基地,以变压器、开关、保护、自动化等全能五项指标进行测试晋级,以提升员工业务能力,近两年取得了显著效果。”

代伟指出,“目前,北京运营中的地铁线已经高达19。面对如此大规模的地铁线网,北京地铁供电要做的工作还有很多,如能源管理系统的应用,检修制度体系的规范与管理、供电专业维修生产和安全防护管理平台的应用等。未来,北京地铁供电将持续推进数字化、智能化新技术、新产品的应用,升级安全管控措施,不断改进和提升服务质量,为北京地铁的安全、高效、便捷、绿色运行保驾护航。”(电气技术/刘星 王艺蒙)

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