高鐵車站的低壓配電設(shè)備安全運(yùn)維管理的實(shí)踐和思考

汪豪華 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司信息技術(shù)所

1 高鐵車站低壓配電設(shè)備的現(xiàn)狀

1.1 高鐵車站低壓配電設(shè)備的組成

高鐵車站的低壓配電設(shè)備設(shè)施有：變/配電所的0.4 kV饋出單元、電纜、電纜橋架、配電間、配電箱柜（含末端設(shè)備電源箱柜）。

1.2 高鐵車站供用電安全的管理界面

中國鐵路上海局管內(nèi)截止2021 年底共有242 個(gè)高鐵車站，車站設(shè)備供用電管理分界總體清晰。一級低壓配電設(shè)備設(shè)施（含10/0.4 kV變壓設(shè)備）歸供電部門負(fù)責(zé)管理和維護(hù)，大部分設(shè)備是同車站同步設(shè)計(jì)安裝，處于配電房內(nèi)，裝有電氣火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，設(shè)備環(huán)境基本良好，管理制度和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)較為齊全，有較高的智能化電調(diào)系統(tǒng)，在用、管、修方面已形成鐵路系統(tǒng)行業(yè)內(nèi)的運(yùn)維體系。二級低壓配電設(shè)備歸車站或房建部門負(fù)責(zé)管理和維護(hù)；房建公寓段、車站負(fù)責(zé)管轄的高鐵客站供電設(shè)施按照大物業(yè)管理模式委托申鐵杰能公司維保，房建公寓段、車站負(fù)責(zé)監(jiān)管。三級配電、末級配電及用電設(shè)備，按功能劃分，歸使用單位管理，主要有：華鐵旅服、新上鐵、上鐵文廣、上鐵國旅、鐵路公安、其他末端用電單位。

1.3 高鐵車站供用電安全管理存在的問題

（1）新開通運(yùn)營的車站，驗(yàn)收時(shí)未經(jīng)過滿負(fù)荷測試，設(shè)備存在的設(shè)計(jì)、安裝的問題和缺陷，不一定能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，需在質(zhì)保期內(nèi)逐步發(fā)現(xiàn)并整改，才能達(dá)到良好的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。

（2）電纜敷設(shè)路徑圖等竣工資料不全，特別是開站較早的車站問題尤為突出。例如，二級配電、三級配電箱（柜）饋出電纜、信息機(jī)房兩路電源具體敷設(shè)路徑不清，存在同一徑路敷設(shè)或同槽敷設(shè)未分隔的情況。開站較早的車站存在非阻燃電纜，安全隱患突出。

（3）末端用戶的配電設(shè)備運(yùn)維不力，逆向波及車站配電設(shè)備的安全使用，例如，商業(yè)用電方面，由于自管、自用、自修，維護(hù)保養(yǎng)人員業(yè)務(wù)水平不強(qiáng)，設(shè)備運(yùn)維質(zhì)量低，存在潛在的電氣安全隱患。

2 高鐵站低壓配電設(shè)備安全管理的實(shí)踐

2.1 推進(jìn)管理制度化、標(biāo)準(zhǔn)化

2.1.1 完善高鐵站低壓配電設(shè)備管理和技術(shù)制度、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程

申鐵杰能公司建立健全公司低壓配電設(shè)備各項(xiàng)管理和技術(shù)制度，發(fā)布了《上海申鐵杰能信息科技有限公司電力設(shè)備維護(hù)管理辦法》、《上海申鐵杰能信息科技有限公司電力設(shè)備設(shè)施維護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》、《配電柜（箱）保養(yǎng)作業(yè)規(guī)程》、《配電柜（箱）巡檢作業(yè)規(guī)程》等制度。明確了管理機(jī)構(gòu)、管理職責(zé)、日常運(yùn)維工作內(nèi)容及應(yīng)急處置等內(nèi)容；在電力設(shè)備設(shè)施維護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中明確了配電間、配電柜、電纜橋架維護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；制定并訂完善配電柜巡檢保養(yǎng)作業(yè)規(guī)程。

2.1.2 運(yùn)維管理實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化

（1）制定《年度維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃》（年表）、《月度維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃》（月表）。

（2）嚴(yán)格按照保養(yǎng)計(jì)劃，實(shí)施維護(hù)保養(yǎng)，及時(shí)完善設(shè)備臺賬、隱患問題臺賬。

（3）設(shè)備巡檢，每月不少于一次（根據(jù)設(shè)備使用年限、狀態(tài)、風(fēng)險(xiǎn)隱患等級，按照運(yùn)調(diào)及部門通知執(zhí)行）。

（4）大霧、大雪、冰凍、臺風(fēng)、汛期、雷雨、高溫和低溫橙色預(yù)警天氣等特殊天氣，調(diào)整并加大檢查頻次；重點(diǎn)關(guān)注易受影響的戶外配電設(shè)備設(shè)施、站名牌等設(shè)備狀態(tài)。

（5）對斷路器的整定值進(jìn)行校、核，形成合理的“級差”，實(shí)現(xiàn)斷路器對設(shè)備和線路保護(hù)的功能。

2.1.3 設(shè)備安全隱患排查整治

（1）在夏季、冬季用電高峰期，使用熱成像儀，對的設(shè)備設(shè)施進(jìn)行覆蓋性的熱源隱患篩查，發(fā)現(xiàn)和消除電氣熱源隱患。

（2）在用電高峰期，使用鉗形電流表，對用電高峰期的供用電（配電）設(shè)備設(shè)施，進(jìn)行供用電負(fù)荷電流的測試，發(fā)現(xiàn)和消除電氣熱源隱患。

（3）每年春運(yùn)結(jié)束，對供用電（配電）設(shè)備設(shè)施的電纜做絕緣電阻測試，分析、判斷劣化趨勢。

（4）每年春運(yùn)結(jié)束，對供用電（配電）設(shè)備設(shè)施保護(hù)接地電阻進(jìn)行測試，避免配電設(shè)備外殼帶電傷人。

2.1.4 落實(shí)供用電設(shè)備安全共管制度

（1）車務(wù)部門牽頭，組織申鐵杰能公司、房建公寓段、供電段等單位，開展季度安全聯(lián)合檢查、專項(xiàng)檢查，對發(fā)現(xiàn)問題，組織分析、明確整改責(zé)任，及時(shí)整改。

（2）供電部門牽頭，組織車務(wù)站段、申鐵杰能公司、房建公寓段等部門，開展供用電安全聯(lián)合檢查，對發(fā)現(xiàn)問題，組織分析、明確整改責(zé)任，及時(shí)整改。

（3）集團(tuán)公司組織的半年度供用電（配電）安全聯(lián)合檢查，公司技術(shù)部配合，對通報(bào)的問題，由公司相關(guān)部門指導(dǎo)制訂整治方案，落實(shí)整改。

2.1.5 提升應(yīng)急處置水平

（1）按照一站一方案，或一車站“綜合體”一方案，制定并定期完善大面積停電應(yīng)急預(yù)案。

（2）定期組織開展應(yīng)急演練，編寫停電應(yīng)急演練腳本，制定處置流程和方案，協(xié)調(diào)車站和其他駐站單位參與實(shí)施應(yīng)急演練。

2.2 對關(guān)鍵環(huán)節(jié)的安全風(fēng)險(xiǎn)（電氣火災(zāi)）進(jìn)行重點(diǎn)防控

電氣火災(zāi)是車站安全管理的關(guān)鍵，據(jù)近3 年的不完全統(tǒng)計(jì)，有70%以上的冒煙、冒火安全事件是由電纜、配電柜、帶蓄電池的用電設(shè)備引發(fā)的。具體存在的安全風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)為：

（1）EPS及蓄電池

由于沒有國家標(biāo)準(zhǔn)、元器件技術(shù)配置不高，使用環(huán)境差，超期使用等原因，存在鼓包漏液、內(nèi)阻增大、逆變及充電單元技術(shù)參數(shù)不高、主要部件銹蝕、斷裂、線路老化，存在重大安全風(fēng)險(xiǎn)。

（2）電容器

存在電容器超期使用、老化、溫升、鼓包、裂紋、漏液，存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)。

（3）配電間

配電間存在無通風(fēng)及除濕裝置，溫度過高、濕度大，房間墻壁、電纜及配電柜“凝露”滴水，影響設(shè)備的安全運(yùn)行，存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)。

（4）開關(guān)斷路器

各級整定值及參數(shù)設(shè)置不合理，未按照規(guī)范的“三級配電，兩級保護(hù)”合理的設(shè)置“級差”，易造成越級跳閘或保護(hù)失效，存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)。

（5）配電柜（箱、盤）

存在嚴(yán)重失修、私拉亂接、裸露、超負(fù)荷、嚴(yán)重銹蝕、散架，存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)。

（6）線纜及連接

存在松、虛、短、破，引起異常溫升、異常氣味的，存在火災(zāi)安全風(fēng)險(xiǎn)；帶電部分裸露無防護(hù)，存在勞動安全風(fēng)險(xiǎn)。

（7）站名牌

站名牌的電源箱、控制箱大部分處于屋頂戶外，存在破裂、漏水安全風(fēng)險(xiǎn)；存在開關(guān)電源模塊散落、字體破裂、進(jìn)水；LED及線路嚴(yán)重老化，存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)。

（8）相不平衡

三相嚴(yán)重不平衡（超30%），某一相臨近（95%）或達(dá)到導(dǎo)線、斷路器的額定電流值，引起導(dǎo)線、斷路器滿負(fù)荷過熱，存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)。

2.3 關(guān)鍵設(shè)備技術(shù)改造的實(shí)踐案例

2.3.1 廣告燈箱配電設(shè)備智能化改造

廣告燈箱內(nèi)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與管理長期以來依靠人工巡檢方式來完成。燈箱數(shù)量眾多，分布零散，巡檢工作不僅需要額外配置定員，信息反饋的效率不高。一旦遇到突發(fā)情況，不能及時(shí)應(yīng)對處理。因此，建設(shè)廣告燈箱智能監(jiān)控系統(tǒng)，提高設(shè)備在日常工作運(yùn)行中的保障，提高設(shè)備的管理手段和效率，更好地實(shí)現(xiàn)節(jié)支降耗、安全生產(chǎn)。

2021 年，申鐵杰能公司會同上鐵文廣公司，針對廣告燈箱的能耗和用電狀態(tài)、靜態(tài)LED 燈箱的溫度、煙霧和漏水等環(huán)境參數(shù)、遠(yuǎn)程控制功能等方面進(jìn)行研究，以紹興東站、余姚北站作為試點(diǎn)，完成廣告燈箱配電設(shè)備智能化模塊研發(fā)和監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)以下功能：

（1）能耗數(shù)據(jù)和用電狀態(tài)監(jiān)測

通過采集燈箱的能耗數(shù)據(jù)，分析燈箱的用電功率情況，對用電狀態(tài)異常的點(diǎn)位進(jìn)行報(bào)警，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障。

（2）廣告燈箱環(huán)境監(jiān)測

通過安裝傳感器采集燈箱內(nèi)的環(huán)境狀態(tài)，利用數(shù)據(jù)分析過載發(fā)熱、接觸不良導(dǎo)致的陰燃及冒煙、漏水及燈珠損壞等異常狀態(tài)，避免造成燈箱過熱、燈箱進(jìn)水等事故。

（3）遠(yuǎn)程控制方案

通過加裝專用控制模塊實(shí)現(xiàn)對燈箱回路的定時(shí)控制，并能根據(jù)需求調(diào)節(jié)燈箱亮度，延長設(shè)備使用壽命，降低設(shè)備能耗。

2.3.2 EPS設(shè)備智能化改造

通過現(xiàn)場運(yùn)維及2017 年南京南EPS 冒煙事件暴露的問題發(fā)現(xiàn)，EPS控制柜、蓄電池柜、蓄電池存在如下問題：

（1）EPS主機(jī)

管內(nèi)有87 個(gè)品牌，性能參差不齊質(zhì)量良莠不均，不適應(yīng)智能化運(yùn)維需求；冷備、熱備運(yùn)行不穩(wěn)定，存在“逆變失敗”現(xiàn)象；本體的電氣部分安全穩(wěn)定型設(shè)計(jì)不佳；整流充電部分不穩(wěn)定，欠缺合理性；主機(jī)柜體設(shè)計(jì)布局不合理；功能單元及器件存在拼湊組合現(xiàn)象，穩(wěn)定性欠佳，主機(jī)及附屬部件無綜合設(shè)計(jì)；整體設(shè)計(jì)存在不穩(wěn)定因素，有安全隱患。

（2）蓄電池柜

柜布局不合理，不易發(fā)現(xiàn)問題?，F(xiàn)場維管人員是采取被動維護(hù)方式，柜內(nèi)狀態(tài)需要現(xiàn)場查看，關(guān)鍵的狀態(tài)參數(shù)缺少技術(shù)手段進(jìn)行檢查，重要問題、隱患不能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)和送達(dá)，相關(guān)人員對問題、隱患、事故的發(fā)生缺乏預(yù)判。

（3）蓄電池

依靠日常的人工巡檢的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ窖矙z、測量，問題、隱患、生命周期、安全狀況不易把控。

2021 年，申鐵杰能公司針對上述問題，提出技術(shù)改造目標(biāo)：通過技術(shù)手段，將人工智能技術(shù)結(jié)合設(shè)備整體綜合設(shè)計(jì)理念，實(shí)現(xiàn)EPS 整體設(shè)備的數(shù)據(jù)自動采集、設(shè)備的自我診斷、自我分析、自我決策，提升設(shè)備運(yùn)行效率，提高目前EPS 及配套部件的性能和運(yùn)行維護(hù)管理現(xiàn)狀，把握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，降低運(yùn)行維護(hù)成本，結(jié)合數(shù)字化運(yùn)維的思路，實(shí)現(xiàn)EPS 設(shè)備全生命周期管理。目前，技術(shù)方案已完成，正在組織產(chǎn)品生產(chǎn)和測試，2022年底完成試點(diǎn)車站建設(shè)。

2.3.3 徐州東站電氣火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)問題專項(xiàng)整治

徐州東站北站房。電氣火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)監(jiān)測主機(jī)共有56處監(jiān)測點(diǎn)，其中有13處長期報(bào)警。造成真正的突發(fā)報(bào)警信息可能淹沒在長期報(bào)警信息中，得不到及時(shí)處置，影響車站安全。

2019年，申鐵杰能公司聯(lián)合徐州站、徐州房建段、供電段等單位，組織開展對徐州東站電氣火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)問題專項(xiàng)整治，制定了專項(xiàng)整治計(jì)劃。經(jīng)過排查，存在問題的主要原因是：工程單位遺留問題2 處：零線與接地線混接（雨棚照明線路）；設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)存在的問題2處：潮濕環(huán)境下的電纜，導(dǎo)線外側(cè)未采用雙層絕緣，只有一層非常單薄絕緣層，造成相線與零線間的泄露電流而報(bào)警；消防剩余電流監(jiān)測設(shè)備的施工單位問題5處：未將零線與相線一起穿入穿芯式電流互感器、零線反向穿入、穿芯式電流互感器鉗形開口螺絲未擰緊；消防設(shè)備外包單位穿芯式電流互感器故障1 處；潮濕環(huán)境下配電箱電源指示燈接線漏電1 處；商鋪漏電1 處；通信段設(shè)備遷移漏電1處。

針對以上13個(gè)問題，利用夜間無旅客乘降及站臺天窗時(shí)間，進(jìn)行整治，除站臺雨棚照明線路由于問題涉及設(shè)備多且大部分處于封閉課件，沒有及時(shí)解決，其他問題均整改完成，有效的保證了電氣火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

通過徐州東站電氣火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)問題專項(xiàng)整治，我們發(fā)現(xiàn)，真正專業(yè)意義上的漏電故障（火線對零、對地的電氣連接不規(guī)范）沒有1 處?？梢酝ㄟ^整改完成，但車站大廳頂棚、站臺雨棚給監(jiān)測系統(tǒng)帶來的問題，設(shè)計(jì)遺留下來的設(shè)備質(zhì)量問題是公司無力解決的。之后，我們又在總結(jié)徐州東站氣火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)問題專項(xiàng)整治的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，對管內(nèi)其他存在問題的53 個(gè)車站，進(jìn)行專項(xiàng)整治，均不同程度取得了效果。并建立了一支有豐富經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)團(tuán)隊(duì)，建立健全負(fù)荷的電流電壓測試、電纜及配線的絕緣電阻測試、接地裝置的接地電阻測試的制度，做到有測試、有記錄。進(jìn)一步扎扎實(shí)實(shí)地把各類火災(zāi)隱患消除在萌芽狀態(tài)。

3 對高鐵車站未來低壓配電設(shè)備安全管理的思考

（1）建立鐵路統(tǒng)一的全面的低壓配電設(shè)備的技術(shù)規(guī)章體系

目前，申鐵信息公司通過多年的運(yùn)維實(shí)踐，已初步建立了公司內(nèi)部的低壓配電設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，我們希望通過各單位的共同努力，推動在集團(tuán)公司層面及更高層面，建立鐵路統(tǒng)一的全面的技術(shù)規(guī)章體系，包括低壓配電設(shè)備及環(huán)境的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、運(yùn)維標(biāo)準(zhǔn)、大修及更新標(biāo)準(zhǔn)、宜損配件的更換標(biāo)準(zhǔn)、智能化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等。形成更加清晰的管理界面、維護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、維護(hù)作業(yè)流程。

（2）推行設(shè)備運(yùn)維智能化、數(shù)字化建設(shè)

車站的配電間及設(shè)備設(shè)施的管理和運(yùn)維目前是靠人工管理和維護(hù)，傳統(tǒng)的管理運(yùn)維方式存在以下幾個(gè)弊端：低安全性；低效性；低互通性；高耗能性?；谏虾：鐦蛘疽延邢到y(tǒng)配置和目前運(yùn)行維護(hù)管理現(xiàn)狀，通過配電設(shè)備智能化監(jiān)控管理、電氣火災(zāi)預(yù)防性檢測報(bào)警以及能耗監(jiān)控管理等方面的補(bǔ)強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了配電設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化智能管理，能夠精準(zhǔn)把握站房設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，在保證可靠性的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)設(shè)備檢修，延長使用壽命，降低運(yùn)維費(fèi)用，避免火災(zāi)事故發(fā)生，提高對供電可靠性的駕馭能力；以先進(jìn)的管理理念、高效的運(yùn)行維護(hù)技術(shù)手段、經(jīng)濟(jì)的功能設(shè)置為原則，建設(shè)數(shù)字化運(yùn)維的整體思路，進(jìn)行配電設(shè)備全生命周期管理、電氣火災(zāi)監(jiān)測管理以及能耗監(jiān)測管理。實(shí)現(xiàn)優(yōu)化運(yùn)行，提升配電設(shè)備設(shè)施的可靠性，全方位支撐站房的實(shí)時(shí)監(jiān)測管理和運(yùn)維管理工作。

（3）推行用電設(shè)備的節(jié)能降耗

通過設(shè)備的智能監(jiān)控、大數(shù)據(jù)分析、節(jié)能降耗模型的自我完善，智能控制三級配電設(shè)備，隨時(shí)間、環(huán)境、工作狀態(tài)等因數(shù)進(jìn)行科學(xué)的運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能降耗的目的，實(shí)現(xiàn)綠色出行的要求。

4 結(jié)束語

高鐵車站的配電設(shè)備通過申鐵杰能公司9年的運(yùn)維管理和完善，我們在實(shí)踐中本著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，以保障設(shè)備良好運(yùn)行為根本，不斷探索、總結(jié)和創(chuàng)新，對問題和故障預(yù)研、預(yù)判、預(yù)防，建立起了具有行業(yè)特色的運(yùn)維體系和安全管理體系，成功試點(diǎn)了設(shè)備智能化的技術(shù)創(chuàng)新，取得了良好的成效。

隨著鐵路管理的規(guī)范化，設(shè)備管理的數(shù)字化、運(yùn)維生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化的深入推進(jìn)，客站低壓配電設(shè)備的安全管理必將得到更快更好的提升。