高铁车站的低压配电设备安全运维管理的实践和思考

汪豪华 中国铁路上海局集团有限公司信息技术所

1 高铁车站低压配电设备的现状

1.1 高铁车站低压配电设备的组成

高铁车站的低压配电设备设施有：变/配电所的0.4 kV馈出单元、电缆、电缆桥架、配电间、配电箱柜（含末端设备电源箱柜）。

1.2 高铁车站供用电安全的管理界面

中国铁路上海局管内截止2021 年底共有242 个高铁车站，车站设备供用电管理分界总体清晰。一级低压配电设备设施（含10/0.4 kV变压设备）归供电部门负责管理和维护，大部分设备是同车站同步设计安装，处于配电房内，装有电气火灾报警系统，设备环境基本良好，管理制度和技术标准较为齐全，有较高的智能化电调系统，在用、管、修方面已形成铁路系统行业内的运维体系。二级低压配电设备归车站或房建部门负责管理和维护；房建公寓段、车站负责管辖的高铁客站供电设施按照大物业管理模式委托申铁杰能公司维保，房建公寓段、车站负责监管。三级配电、末级配电及用电设备，按功能划分，归使用单位管理，主要有：华铁旅服、新上铁、上铁文广、上铁国旅、铁路公安、其他末端用电单位。

1.3 高铁车站供用电安全管理存在的问题

（1）新开通运营的车站，验收时未经过满负荷测试，设备存在的设计、安装的问题和缺陷，不一定能及时发现，需在质保期内逐步发现并整改，才能达到良好的稳定运行状态。

（2）电缆敷设路径图等竣工资料不全，特别是开站较早的车站问题尤为突出。例如，二级配电、三级配电箱（柜）馈出电缆、信息机房两路电源具体敷设路径不清，存在同一径路敷设或同槽敷设未分隔的情况。开站较早的车站存在非阻燃电缆，安全隐患突出。

（3）末端用户的配电设备运维不力，逆向波及车站配电设备的安全使用，例如，商业用电方面，由于自管、自用、自修，维护保养人员业务水平不强，设备运维质量低，存在潜在的电气安全隐患。

2 高铁站低压配电设备安全管理的实践

2.1 推进管理制度化、标准化

2.1.1 完善高铁站低压配电设备管理和技术制度、标准、规程

申铁杰能公司建立健全公司低压配电设备各项管理和技术制度，发布了《上海申铁杰能信息科技有限公司电力设备维护管理办法》、《上海申铁杰能信息科技有限公司电力设备设施维护技术标准》、《配电柜（箱）保养作业规程》、《配电柜（箱）巡检作业规程》等制度。明确了管理机构、管理职责、日常运维工作内容及应急处置等内容；在电力设备设施维护技术标准中明确了配电间、配电柜、电缆桥架维护技术标准；制定并订完善配电柜巡检保养作业规程。

2.1.2 运维管理实现标准化

（1）制定《年度维护保养计划》（年表）、《月度维护保养计划》（月表）。

（2）严格按照保养计划，实施维护保养，及时完善设备台账、隐患问题台账。

（3）设备巡检，每月不少于一次（根据设备使用年限、状态、风险隐患等级，按照运调及部门通知执行）。

（4）大雾、大雪、冰冻、台风、汛期、雷雨、高温和低温橙色预警天气等特殊天气，调整并加大检查频次；重点关注易受影响的户外配电设备设施、站名牌等设备状态。

（5）对断路器的整定值进行校、核，形成合理的“级差”，实现断路器对设备和线路保护的功能。

2.1.3 设备安全隐患排查整治

（1）在夏季、冬季用电高峰期，使用热成像仪，对的设备设施进行覆盖性的热源隐患筛查，发现和消除电气热源隐患。

（2）在用电高峰期，使用钳形电流表，对用电高峰期的供用电（配电）设备设施，进行供用电负荷电流的测试，发现和消除电气热源隐患。

（3）每年春运结束，对供用电（配电）设备设施的电缆做绝缘电阻测试，分析、判断劣化趋势。

（4）每年春运结束，对供用电（配电）设备设施保护接地电阻进行测试，避免配电设备外壳带电伤人。

2.1.4 落实供用电设备安全共管制度

（1）车务部门牵头，组织申铁杰能公司、房建公寓段、供电段等单位，开展季度安全联合检查、专项检查，对发现问题，组织分析、明确整改责任，及时整改。

（2）供电部门牵头，组织车务站段、申铁杰能公司、房建公寓段等部门，开展供用电安全联合检查，对发现问题，组织分析、明确整改责任，及时整改。

（3）集团公司组织的半年度供用电（配电）安全联合检查，公司技术部配合，对通报的问题，由公司相关部门指导制订整治方案，落实整改。

2.1.5 提升应急处置水平

（1）按照一站一方案，或一车站“综合体”一方案，制定并定期完善大面积停电应急预案。

（2）定期组织开展应急演练，编写停电应急演练脚本，制定处置流程和方案，协调车站和其他驻站单位参与实施应急演练。

2.2 对关键环节的安全风险（电气火灾）进行重点防控

电气火灾是车站安全管理的关键，据近3 年的不完全统计，有70%以上的冒烟、冒火安全事件是由电缆、配电柜、带蓄电池的用电设备引发的。具体存在的安全风险项为：

（1）EPS及蓄电池

由于没有国家标准、元器件技术配置不高，使用环境差，超期使用等原因，存在鼓包漏液、内阻增大、逆变及充电单元技术参数不高、主要部件锈蚀、断裂、线路老化，存在重大安全风险。

（2）电容器

存在电容器超期使用、老化、温升、鼓包、裂纹、漏液，存在较大的安全风险。

（3）配电间

配电间存在无通风及除湿装置，温度过高、湿度大，房间墙壁、电缆及配电柜“凝露”滴水，影响设备的安全运行，存在较大的安全风险。

（4）开关断路器

各级整定值及参数设置不合理，未按照规范的“三级配电，两级保护”合理的设置“级差”，易造成越级跳闸或保护失效，存在较大的安全风险。

（5）配电柜（箱、盘）

存在严重失修、私拉乱接、裸露、超负荷、严重锈蚀、散架，存在较大的安全风险。

（6）线缆及连接

存在松、虚、短、破，引起异常温升、异常气味的，存在火灾安全风险；带电部分裸露无防护，存在劳动安全风险。

（7）站名牌

站名牌的电源箱、控制箱大部分处于屋顶户外，存在破裂、漏水安全风险；存在开关电源模块散落、字体破裂、进水；LED及线路严重老化，存在较大的安全风险。

（8）相不平衡

三相严重不平衡（超30%），某一相临近（95%）或达到导线、断路器的额定电流值，引起导线、断路器满负荷过热，存在较大的安全风险。

2.3 关键设备技术改造的实践案例

2.3.1 广告灯箱配电设备智能化改造

广告灯箱内设备状态监测与管理长期以来依靠人工巡检方式来完成。灯箱数量众多，分布零散，巡检工作不仅需要额外配置定员，信息反馈的效率不高。一旦遇到突发情况，不能及时应对处理。因此，建设广告灯箱智能监控系统，提高设备在日常工作运行中的保障，提高设备的管理手段和效率，更好地实现节支降耗、安全生产。

2021 年，申铁杰能公司会同上铁文广公司，针对广告灯箱的能耗和用电状态、静态LED 灯箱的温度、烟雾和漏水等环境参数、远程控制功能等方面进行研究，以绍兴东站、余姚北站作为试点，完成广告灯箱配电设备智能化模块研发和监控系统的建设，实现以下功能：

（1）能耗数据和用电状态监测

通过采集灯箱的能耗数据，分析灯箱的用电功率情况，对用电状态异常的点位进行报警，及时发现故障。

（2）广告灯箱环境监测

通过安装传感器采集灯箱内的环境状态，利用数据分析过载发热、接触不良导致的阴燃及冒烟、漏水及灯珠损坏等异常状态，避免造成灯箱过热、灯箱进水等事故。

（3）远程控制方案

通过加装专用控制模块实现对灯箱回路的定时控制，并能根据需求调节灯箱亮度，延长设备使用寿命，降低设备能耗。

2.3.2 EPS设备智能化改造

通过现场运维及2017 年南京南EPS 冒烟事件暴露的问题发现，EPS控制柜、蓄电池柜、蓄电池存在如下问题：

（1）EPS主机

管内有87 个品牌，性能参差不齐质量良莠不均，不适应智能化运维需求；冷备、热备运行不稳定，存在“逆变失败”现象；本体的电气部分安全稳定型设计不佳；整流充电部分不稳定，欠缺合理性；主机柜体设计布局不合理；功能单元及器件存在拼凑组合现象，稳定性欠佳，主机及附属部件无综合设计；整体设计存在不稳定因素，有安全隐患。

（2）蓄电池柜

柜布局不合理，不易发现问题。现场维管人员是采取被动维护方式，柜内状态需要现场查看，关键的状态参数缺少技术手段进行检查，重要问题、隐患不能够及时发现和送达，相关人员对问题、隐患、事故的发生缺乏预判。

（3）蓄电池

依靠日常的人工巡检的经验模式巡检、测量，问题、隐患、生命周期、安全状况不易把控。

2021 年，申铁杰能公司针对上述问题，提出技术改造目标：通过技术手段，将人工智能技术结合设备整体综合设计理念，实现EPS 整体设备的数据自动采集、设备的自我诊断、自我分析、自我决策，提升设备运行效率，提高目前EPS 及配套部件的性能和运行维护管理现状，把握设备的运行状态，降低运行维护成本，结合数字化运维的思路，实现EPS 设备全生命周期管理。目前，技术方案已完成，正在组织产品生产和测试，2022年底完成试点车站建设。

2.3.3 徐州东站电气火灾报警系统问题专项整治

徐州东站北站房。电气火灾报警系统监测主机共有56处监测点，其中有13处长期报警。造成真正的突发报警信息可能淹没在长期报警信息中，得不到及时处置，影响车站安全。

2019年，申铁杰能公司联合徐州站、徐州房建段、供电段等单位，组织开展对徐州东站电气火灾报警系统问题专项整治，制定了专项整治计划。经过排查，存在问题的主要原因是：工程单位遗留问题2 处：零线与接地线混接（雨棚照明线路）；设计院设计存在的问题2处：潮湿环境下的电缆，导线外侧未采用双层绝缘，只有一层非常单薄绝缘层，造成相线与零线间的泄露电流而报警；消防剩余电流监测设备的施工单位问题5处：未将零线与相线一起穿入穿芯式电流互感器、零线反向穿入、穿芯式电流互感器钳形开口螺丝未拧紧；消防设备外包单位穿芯式电流互感器故障1 处；潮湿环境下配电箱电源指示灯接线漏电1 处；商铺漏电1 处；通信段设备迁移漏电1处。

针对以上13个问题，利用夜间无旅客乘降及站台天窗时间，进行整治，除站台雨棚照明线路由于问题涉及设备多且大部分处于封闭课件，没有及时解决，其他问题均整改完成，有效的保证了电气火灾报警系统的正常运行。

通过徐州东站电气火灾报警系统问题专项整治，我们发现，真正专业意义上的漏电故障（火线对零、对地的电气连接不规范）没有1 处。可以通过整改完成，但车站大厅顶棚、站台雨棚给监测系统带来的问题，设计遗留下来的设备质量问题是公司无力解决的。之后，我们又在总结徐州东站气火灾报警系统问题专项整治的经验基础上，对管内其他存在问题的53 个车站，进行专项整治，均不同程度取得了效果。并建立了一支有丰富经验的专业团队，建立健全负荷的电流电压测试、电缆及配线的绝缘电阻测试、接地装置的接地电阻测试的制度，做到有测试、有记录。进一步扎扎实实地把各类火灾隐患消除在萌芽状态。

3 对高铁车站未来低压配电设备安全管理的思考

（1）建立铁路统一的全面的低压配电设备的技术规章体系

目前，申铁信息公司通过多年的运维实践，已初步建立了公司内部的低压配电设备技术标准，我们希望通过各单位的共同努力，推动在集团公司层面及更高层面，建立铁路统一的全面的技术规章体系，包括低压配电设备及环境的建设标准、运维标准、大修及更新标准、宜损配件的更换标准、智能化技术标准等。形成更加清晰的管理界面、维护技术标准、维护作业流程。

（2）推行设备运维智能化、数字化建设

车站的配电间及设备设施的管理和运维目前是靠人工管理和维护，传统的管理运维方式存在以下几个弊端：低安全性；低效性；低互通性；高耗能性。基于上海虹桥站已有系统配置和目前运行维护管理现状，通过配电设备智能化监控管理、电气火灾预防性检测报警以及能耗监控管理等方面的补强，实现了配电设备网络化智能管理，能够精准把握站房设备的运行状态，在保证可靠性的基础上，实现设备检修，延长使用寿命，降低运维费用，避免火灾事故发生，提高对供电可靠性的驾驭能力；以先进的管理理念、高效的运行维护技术手段、经济的功能设置为原则，建设数字化运维的整体思路，进行配电设备全生命周期管理、电气火灾监测管理以及能耗监测管理。实现优化运行，提升配电设备设施的可靠性，全方位支撑站房的实时监测管理和运维管理工作。

（3）推行用电设备的节能降耗

通过设备的智能监控、大数据分析、节能降耗模型的自我完善，智能控制三级配电设备，随时间、环境、工作状态等因数进行科学的运行，达到节能降耗的目的，实现绿色出行的要求。

4 结束语

高铁车站的配电设备通过申铁杰能公司9年的运维管理和完善，我们在实践中本着严谨的态度，以保障设备良好运行为根本，不断探索、总结和创新，对问题和故障预研、预判、预防，建立起了具有行业特色的运维体系和安全管理体系，成功试点了设备智能化的技术创新，取得了良好的成效。

随着铁路管理的规范化，设备管理的数字化、运维生产的标准化的深入推进，客站低压配电设备的安全管理必将得到更快更好的提升。