北京轨道交通指挥中心供电系统改造方案研究

席 红

（北京城建设计研究总院，100037，北京∥高级工程师）

轨道交通指挥中心（以下简为“轨指中心”）是轨道交通路网的管理中枢，它通过对各线路进行集中调度管理，形成轨道交通统一指挥、集中高效、反应迅速的综合管理平台。

北京轨指中心一期工程已于2008年建成，负责路网14条线路的指挥调度管理。随着北京轨道交通的快速发展，轨指中心的规模已不能满足要求，因此将二期工程的原培训功能转变为调度指挥，再纳入路网21条线路进行集中调度管理。二期工程建成后，北京轨指中心将成为目前世界上规模最大、接入线路最多、智能化水平较高的轨道交通路网调度和指挥管理中枢。

由于二期工程与一期工程的建设要求不同，使供电系统发生了较大变化，并需对一期工程的供电系统进行改造。本文分析了北京轨指中心二期工程建设后的供电系统对一期工程供电系统的影响，并提出供电系统的改造方案。

1 一期工程供电系统简介

北京轨指中心为一类高层建筑，由于其功能需要，存在多条线路的电子信息机房及相应电子用电设备。根据GB 50174—2008《电子信息系统机房设计规范》的规定，结合路网指挥中心的使用性质、管理要求及其在社会中的重要性，将各线控制中心（OCC）电源室确定为一级负荷中特别重要负荷。

一期工程建设时的原则是：在各条线路设置后备指挥中心，在轨指中心受到威胁及破坏等情况下，其调度指挥功能可转入后备指挥中心。因此，论证后确定由北京城市电网引入2路10kV电源，采用单母线分段接线并设置分段开关，在一级负荷中特别重要负荷用电设备末端设置不间断电源（UPS）作为应急电源。

一期工程设1座变电所。该变电所也作为轨指中心原规模下的总变电所。变电所10kV系统为二期工程预留了4个馈出回路。所内设6台变压器，其中2台用于工艺设备及精密空调，2台用于动力照明用电设备，2台用于建筑物的制冷设备；同一类型的变压器分别接入10kV的Ⅰ、Ⅱ段母线。

2 二期工程建成后的供电系统

二期工程建设的原则是：北京轨道交通在今后的新线建设中不再设置后备指挥中心。因此，轨道交通对轨指中心集中指挥调度的依赖性大大提高。北京轨指中心共负责多达35条线路的指挥调度管理，故二期工程对供电可靠性的要求比一期工程建设时更高。

2.1 10kV供电系统

经多次论证，确定北京轨指中心整体工程在一期工程由城市电网引入2路10kV电源（上级是同一座变电所）的基础上，由另外的城网变电所再引入1路10kV电源。10kV主接线型式仍为单母线分段，并将母线分为3段，每2段母线间设置1个母线分段开关。整体工程主接线图如图1所示。

·正常运行时，3路电源同时投入，分段开关均处于分闸位，其中第1路和第2路电源各承载一半的负荷，第3路电源为热备用。

·当第1路或第2路电源退出并符合分段开关的合闸条件时，相应的分段开关自动或手动合闸，由第3路电源继续供电。

· 当第1路和第2路电源均退出时，2个分段开关自动或手动合闸，由第3路电源继续供电。

· 当由城市电网引入的3路电源均失电时，将由应急电源保证一级负荷中特别重要负荷的供电。

根据工程规模，二期工程需要设置2座变电所，共设置8台变压器。其中，4台用于工艺及精密空调，2台用于动力照明设备，2台用于制冷设备。

图1 主接线图

2.2 应急电源系统

一期工程采用UPS作为应急电源。为了能够较长时间保证一级负荷中特别重要负荷的供电，二期工程建设确定，设置柴油发电机组作为轨指中心整体工程的应急电源。为避免在城市电源失电、柴油发电机组启动过程中对一级负荷中特别重要负荷的供电中断，二期工程也补充适当容量的UPS电源，但供电时间小于一期工程的要求。

工艺设备及精密空调变压器所带负荷均为一级负荷中特别重要负荷，全部由柴油发电机供电，并与正常电源可靠联锁。

动力照明变压器中仅消防负荷由柴油发电机供电，并与正常电源可靠联锁。

3 改造方案研究

由于二期工程时全线整体布局大理念上的原则变化，带来北京轨指中心整体工程供电系统方案发生了较大的变化，且二期工程建筑功能的改变也使得用电负荷大大提高。按照二期工程建成后的整体供电系统方案，一期原总变电所的接线形式、设备配置、设备布置以及为二期工程的预留条件都不能满足要求，因此需要重新设置主、分变电所。

根据工程情况，城市电源将接入二期工程其中的1座变电所中，并作为整体工程的总变电所，一期工程原总变电所改造为分变电所。而按照北京供电的一些相关要求，分变电所的变压器由总变电所直供，在变压器10kV电源侧设置用于检修隔离的开关设备。因此一期工程原总变电所的既有10kV开关柜需要改造。为便于说明，将一期工程的原变电所称为A变电所，二期工程的新总变电所称为B变电所。

在二期工程建设中，供电方案的实施涉及到一期工程A变电所的城市电源转接至B变电所及10 kV配电系统的改造。由于轨指中心一期已投入运行，因此在改造中应保证轨指中心的正常运行，不允许二级负荷以上设备停电。这是改造方案的难点。为避免对轨指中心运行的影响，对A变电所的改造安排在轨道交通夜间停运的时间段进行。

3.1 城市电源转接及10kV分支柜改造方案

按照北京供电部门的要求，建筑物内应设有10 kV分界小室，作为城市电网与用户的管理分界。城市电源先引入分界小室中的10kV分支柜，再引至用户变电所。因此，城市电源引入位置由A变电所改为B变电所，在二期工程中需要设置新的分界小室。

为使二期工程建设对轨指中心一期运行不产生影响，将首先建设新的分界小室和B变电所，安装所需设备并完成调试。然后敷设新增第三路10kV城市电源电缆，经二期10kV分支柜至B变电所10 kV开关柜；敷设一期分界小室经二期10kV分支柜至B变电所10kV开关柜的10kV电缆，用于转接既有2路10kV电源。

以Ⅰ段母线为例，说明既有2路10kV城市电源由A变电所改至B变电所的转接过程：

（1）分闸A变电所Ⅰ段母线进线开关，并禁止母线分段开关各种方式下的合闸。

（2）分闸一期10kV分支柜对应负荷开关，断开城市电源。

（3）拆除一期10kV分支柜至A变电所Ⅰ段的进线电缆。以上过程完成后，即解除了A变电所Ⅰ段的城市电源。

（4）对一期10kV分支柜进行设备利旧，连接预先敷设的、经二期10kV分支柜至B变电所10 kV开关柜Ⅰ段母线的电源转接电缆，完成A变电所Ⅰ段至B变电所Ⅰ段的电源转接。

在完成Ⅰ段母线的城市电源转换后，同理完成Ⅱ段母线的城市电源转换。

3.2 一期工程变压器供电的过渡方案

城市电源由A变电所改至B变电所的转接过程中，将造成A变电所内变压器的失电。需采取措施，避免变压器全部失电。

在电源转换改造过程中，敷设B变电所至A变电所6台变压器的直配电缆。解除A变电所Ⅰ段的城市电源后，拆除A变电所Ⅰ段母线至变压器电缆，由B变电所Ⅰ段引来的电缆直供变压器。此时A变电所Ⅱ段带一期工程的3台变压器，B变电所Ⅰ段带一期工程的另外3台变压器。

在B变电所Ⅰ段发电前，由于A变电所Ⅱ段母线带电，因此一期工程的工艺、动力照明和制冷设备各有1台变压器带电，低压分段开关合闸，保证二级及以上负荷的供电。在B变电所Ⅰ段发电后，母线带电，并提供一期工程3台变压器的电源。此时可进行城市电源由A变电所Ⅱ段母线改至B变电所Ⅱ段母线的转接，并提供一期工程另外3台变压器的电源。至此一期工程的6台变压器通过过渡方案全部完成了由B变电所直配供电。

3.3 10kV开关柜改造方案

城市电源转接完成并由B变电所承担了一期工程6台变压器的供电后，A变电所的10kV开关柜已经退出，可进行改造。

改造后A变电所10kV侧只设置用于一期工程6台变压器检修的隔离开关设备。此设备可安装于原10kV开关柜的位置，并尽可能利用既有设备。

当A变电所10kV隔离开关设备安装等工作完成后，利用原A变电所10kV开关柜与各变压器连接的既有电缆，分别将10kV隔离开关设备接入各变压器。举例说明如下：

（1）分闸B变电所Ⅰ段母线进线开关，并禁止母线分段开关各种方式下的合闸；

（2）将B变电所Ⅰ段母线接入的一期工程变压器连接电缆拆除，并接至A变电所中与变压器对应的10kV隔离开关设备的引入端；

（3）利用原A变电所10kV开关柜与各变压器连接的既有电缆，将10kV隔离开关设备与对应变压器连接。至此实现了3组10kV隔离开关设备的接入改造。

同理完成另外3组10kV隔离开关设备的接入改造。

3.4 低压配电系统改造方案

设置柴油发电机组后，发电机的应急电源需接入A变电所低压配电系统构成应急母线，因此需对低压配电系统进行改造。

3.4.1 工艺设备低压配电系统改造方案

经仔细研究分析后确定，不一定要按传统做法将发电机的进线柜设置在电源进线柜旁，可在原低压柜端头各增加1面发电机的进线柜，发电机进线柜通过封闭母线直接接到低压母线上构成应急母线，由发电机送2路电源。这样，既提高了供电的可靠性，也不用移动原有的变压器及低压柜。

在改造实施中，2段母线分别进行，可满足全部负荷的供电。

3.4.2 动力照明低压配电系统改造方案

动力照明变压器所供电的负荷中只有消防负荷为一级负荷中特别重要负荷，改造时需为其单独设置应急母线段。由柴油发电机引1路应急电源接入此应急母线。

改造需增加构成应急母线的切换柜，并要将几面消防负荷的设备柜移至应急母线段。改造方案的重点是在满足应急母线段的前提下，尽可能减少低压柜的移位，以免影响低压馈出回路供电。改造过程中，可根据实际需求定制过渡低压开关柜及需要更换的新低压柜。

在改造实施中，只有一段母线进行改造，另一段母线带电，可保证二级及以上负荷的供电。

3.5 改造时注意的问题

在城市电源转换和A变电所其他配电系统开关柜改造的过程中，均会出现单电源供电的情况。应在改造前对设备进行全面检查、维护，以保证改造过程中未改造部分不会因设备原因造成停电。

在城市电源转换后而A变电所10kV开关柜改造完成前，A变电所10kV侧没有隔离断开点，若变压器出现问题，应在B变电所对应开关分闸后，加强监管，确保检修期间不会误送电，在检修的变压器处，做好接地措施。

在城市电源转换和电缆敷设等改造实施过程中，存在一定的安全隐患。应加强安全教育，并严格执行只在规定的设备或某一面开关柜进行作业的规定。

改造期间一期工程的供电可靠性有所降低，应制定相应的应急预案，减少其他不必要的损失。

4 结语

近几年，除北京外，杭州、重庆、武汉等城市也陆续在建设轨指中心。随着城市轨道交通的快速发展，将涌现越来越多的轨指中心，也会出现轨指中心的扩建和改造。目前，轨指中心供电系统的改造还不是常规设计内容，没有先例可效仿。希望本文能为后续轨指中心的建设和扩建提供参考和借鉴，并敬请同行批评指正。

［1］JGJ 16—2008民用建筑电气设计规范［S］.

［2］北京城建设计研究总院.北京市轨道交通指挥中心一期工程施工设计文件［R］.北京：北京城建设计研究总院，2005.

［3］北京城建设计研究总院.北京市轨道交通指挥中心二期工程施工设计文件［R］.北京：北京城建设计研究总院，2011.