城市轨道交通线网指挥中心供电系统

1 用电负荷

供电系统是为用电设备服务的，因此设备的负荷等级、用电需求就决定了供电系统的可靠性、灵活性要求。下面以北京轨道交通指挥中心为例，对用电设备的负荷等级进行说明。

北京轨道交通指挥中心为一类高层建筑，由于其功能需要，设有多条线路的电子信息机房及相应的电子用电设备。根据国标GB 50174—2008《电子信息系统机房设计规范》的规定，结合线网指挥中心的使用性质、管理要求及其在社会中的重要性，可将各线OCC电源室、设备机房、调度大厅电源室确定为A级机房，其余为B、C级机房，并分别定为一级负荷中特别重要负荷、一级负荷和二级负荷。

为保证A级机房用电设备的正常运行，其配套的精密空调负荷也是一级负荷中的特别重要负荷。由于建筑物内存在较多的一级负荷中的特别重要负荷，所以其消防负荷可按一级负荷中的特别重要负荷供电。

2 引入电源

由上述分析可知，线网指挥中心的最高负荷等级是一级负荷中特别重要负荷，而且该负荷相比其他工程的负荷量要大。北京轨道交通指挥中心工程共设置14台配电变压器，总装机容量为20200 kV·A，因此线网指挥中心采用了2路10 kV供电。

根据国标 GB 50052—2009《供配电系统设计规范》的规定，一级负荷应由双重电源供电，一级负荷中的特别重要负荷还需增设应急电源，因此线网指挥中心应引入两路中压电源，并设置应急电源。由于线网指挥中心服务于轨道交通，因此中压电源可引自轨道交通工程;而其作为城市电网的用户，也可由城市电网引入中压电源。

2.1 由轨道交通供电

线网指挥中心由轨道交通供电，并将其变电所纳入与指挥中心邻近的轨道交通线路中压供电网络中。由于轨道交通线路的负荷呈线状分布，因此沿轨道交通线路走向从城市电网引入多路电源。对于集中供电方式，除武汉轨道交通一期工程因线路长度仅10 km左右而建设1座主变电所外，其他线路均建设2座及以上主变电所，需要由城市电网引入4路及以上高压电源;对于分散供电方式，尤其是中压电压等级为10 kV时，引入的电源数量更多，如北京地铁10号线一期工程，线路长度约25 km，正线引入14路10 kV电源。

目前，轨道交通供电系统从外电源位置、容量、中压供电网络的构成等方面，都可以实现主变电所或电源开闭所退出时相互的应急支援，只是支援的程度有所不同，但均可以满足动力照明一级及以上负荷的用电需求。也就是说，当为线网指挥中心所在供电分区提供电源的轨道交通主变电所或电源开闭所2路电源全部失电时，通过轨道交通中压供电网络的倒闸操作，可以保证线网指挥中心一级及以上负荷的供电。

2.2 由城市电网供电

线网指挥中心由城市电网中压双重电源引入，按照国标GB 50045—95《高层民用建筑设计防火规范》的规定，2路中压电源引自城市电网不同35 kV以上级变电所，可以满足其一级负荷的用电要求。这种电源引入方式在很多工程中采用，在此不作详述。

2.3 指挥中心电源引入

北京轨道交通指挥中心位于地铁5号线线路附近，原作为北京地铁5号线的指挥中心，其变电所曾被纳入中压供电网络。后来，北京轨道交通指挥中心的功能定位发生了变化，由单一线路的指挥中心发展为线网指挥中心，其一、二期工程纳入了35条轨道交通线路，配电变压器总装机容量为20200 kV·A，原地铁5号线提供的容量已不能满足其要求，因此改由城市电网供电，共引入2路10 kV电源。

2.4 电源引入方式比较

当线网指挥中心由轨道交通供电、其变电所纳入轨道交通某条线路的中压供电网络时，可满足一级及以上负荷的供电可靠性要求;当线网指挥中心由城市电网供电时，由城市电源引入两路中压电源可以满足一级负荷的供电，但不能满足一级负荷中特别重要负荷的供电要求。

3 应急电源

由于线网指挥中心存在一级负荷中特别重要的负荷，所以应设置应急电源。应急电源的种类包括不间断电源(UPS)、柴油发电机组和独立于正常电源的专用馈电线路，应急电源的选择与负荷性质、允许中断供电时间、应急供电时间等相关。

3.1 允许中断供电时间

在线网指挥中心的一级负荷中，特别重要负荷的允许中断供电时间不同，如计算机类电子设备为毫秒级，应急照明不大于5 s，机房精密空调，根据工程经验可在10 min以内。在线式不间断电源(UPS)的电源转换时间为毫秒级，柴油发电机组的启动时间在10 s以内，专用馈电线路的转换时间一般为秒级，采用静态电子切换设备可以实现毫秒级。在线网指挥中心一级负荷中，特别重要负荷存在允许中断供电时间为毫秒级的计算机类电子设备。当线网指挥中心由轨道交通供电时，需要补充不间断电源(UPS)，以便在中压供电网络“倒闸操作”过程中，对一级负荷中特别重要负荷实施供电;当由城市电网供电时，应急电源不能单独使用柴油发电机组，可以采用不间断电源与柴油发电机组组合方式。

3.2 应急供电时间

从应急供电时间上分析，在正常电源恢复之前，应持续对一级负荷中的特别重要负荷实施供电。由于造成故障失电的原因复杂不确定，因此正常电源的恢复时间并没有一个明确的标准和要求。从理论上讲，UPS和柴油发电机组是可以满足长期运行要求的，但在实际工程操作上并不现实。因此，应急电源的后备供电时间需要把握“度”，不能一味加大UPS的容量或柴油发电机组需要的储油量。这样不仅会造成工程直接投资的大幅增加，带来后续维护费用的提高，而且对于消防安全也是很大的隐患。当采用独立于正常电源的专用馈电回路作为应急电源时，其应急供电时间没有限制条件，可以满足长期供电。

3.3 指挥中心应急电源

北京轨道交通指挥中心一期工程采用了不间断电源(UPS)作为应急电源，其应急供电时间参照轨道交通一级负荷中特别重要负荷的要求来确定。另外，二期工程将增加柴油发电机组。

3.4 应急电源选择

当线网指挥中心采用轨道交通供电时，需要增加适当容量的不间断电源(UPS)作为补充。当线网指挥中心采用城市电网供电时，由于线网指挥中心只是一个“点”负荷，因此取得与正常电源相对独立的专用馈电线路比较困难，或需要付出较大的投资代价。建议采用柴油发电机组作为应急电源，并增加适当容量的不间断电源(UPS)作为补充。在电源转换过程中，由UPS提供一级负荷中特别重要负荷的供电，UPS的供电时间可不小于15 min。

4 主接线及运行方式

由于线网指挥中心在轨道交通运营管理中的重要地位，使其对供电的可靠性和故障处理的快速性要求较高。供电系统的主接线形式是供电可靠性的首要环节，需满足灵活性和经济性等基本要求。由于线网指挥中心变电所采用轨道交通供电或城市电网供电的情况不同，下面分别就这两种供电方式进行变电所主接线和运行方式的简单分析。

4.1 由轨道交通供电

线网指挥中心由轨道交通供电，并纳入其中压供电网络，变电所不设柴油发电机组，设置适当容量的不间断电源(UPS)。由于轨道交通中压供电网络多采用环网接线形式，因此线网指挥中心变电所将引入2路中压电源并引出2路环网馈线。轨道交通的2路电源为分列同时运行，因此线网指挥中心变电所的主接线为单母线分段，并设母线分段开关。两路引入线和两路环网馈出线分别接在不同的母线段上。当任一路引入线故障退出运行时，闭合母线分段开关可实现继续供电。当正常的两路电源同时退出，通过操作中压供电网络不同分区分界点处的应急联络开关，可以由相邻的另一个主变电所或电源开闭所继续为线网指挥中心一级及以上的负荷供电。

4.2 由城市电网供电

线网指挥中心由城市电网双重电源供电，两路电源同时运行，并设置柴油发电机组和适当容量的不间断电源(UPS)。变电所中压主接线采用单母线分段，设母线分段开关。根据用电负荷量的情况，可将工艺(含机房精密空调)变压器和动力照明(含消防负荷)分别配置。由于柴油发电机是接入低压配电系统的，所以在此只分析低压配电系统的主接线(见图1)和运行方式。中压主接线及运行方式没有特殊性，因而不再讨论。

2台工艺变压器和2台动力照明变压器分别构成低压单母线分段接线，均设置母线分段开关。工艺变压器承担的全部都是一级负荷中特别重要的负荷，低压两段母线均为应急母线;而在动力照明变压器中只有消防负荷为一级负荷中的特别重要负荷，并为其单独设置应急母线。因此，在2组变压器构成的低压配电系统中，柴油发电机的接入方式存在不同，但都需要与对应开关互锁。

5 结语

采用轨道交通为线网指挥中心供电，可不设置柴油发电机组;采用城市电网供电，应设置柴油发电机组。但利用轨道交通的中压供电网络为线网指挥中心供电，存在着线网指挥中心与轨道交通建设时序的配合问题，线网指挥中心纳入线路数量的变化引起用电容量的增加，影响轨道交通电源容量和中压供电网络输送容量的能力。因此，应与轨道交通工程密切配合，并及时与甲方和当地供电部门协商。

图1 低压主接线

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