高鐵車站的低壓配電設備安全運維管理的實踐和思考

汪豪華 中國鐵路上海局集團有限公司信息技術所

1 高鐵車站低壓配電設備的現狀

1.1 高鐵車站低壓配電設備的組成

高鐵車站的低壓配電設備設施有：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截止2021 年底共有242 個高鐵車站，車站設備供用電管理分界總體清晰。一級低壓配電設備設施（含10/0.4 kV變壓設備）歸供電部門負責管理和維護，大部分設備是同車站同步設計安裝，處于配電房內，裝有電氣火災報警系統，設備環境基本良好，管理制度和技術標準較為齊全，有較高的智能化電調系統，在用、管、修方面已形成鐵路系統行業內的運維體系。二級低壓配電設備歸車站或房建部門負責管理和維護；房建公寓段、車站負責管轄的高鐵客站供電設施按照大物業管理模式委托申鐵杰能公司維保，房建公寓段、車站負責監管。三級配電、末級配電及用電設備，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）新開通運營的車站，驗收時未經過滿負荷測試，設備存在的設計、安裝的問題和缺陷，不一定能及時發現，需在質保期內逐步發現并整改，才能達到良好的穩定運行狀態。

（2）電纜敷設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、信息機房兩路電源具體敷設路徑不清，存在同一徑路敷設或同槽敷設未分隔的情況。開站較早的車站存在非阻燃電纜，安全隱患突出。

（3）末端用戶的配電設備運維不力，逆向波及車站配電設備的安全使用，例如，商業用電方面，由于自管、自用、自修，維護保養人員業務水平不強，設備運維質量低，存在潛在的電氣安全隱患。

2 高鐵站低壓配電設備安全管理的實踐

2.1 推進管理制度化、標準化

2.1.1 完善高鐵站低壓配電設備管理和技術制度、標準、規程

申鐵杰能公司建立健全公司低壓配電設備各項管理和技術制度，發布了《上海申鐵杰能信息科技有限公司電力設備維護管理辦法》、《上海申鐵杰能信息科技有限公司電力設備設施維護技術標準》、《配電柜（箱）保養作業規程》、《配電柜（箱）巡檢作業規程》等制度。明確了管理機構、管理職責、日常運維工作內容及應急處置等內容；在電力設備設施維護技術標準中明確了配電間、配電柜、電纜橋架維護技術標準；制定并訂完善配電柜巡檢保養作業規程。

2.1.2 運維管理實現標準化

（1）制定《年度維護保養計劃》（年表）、《月度維護保養計劃》（月表）。

（2）嚴格按照保養計劃，實施維護保養，及時完善設備臺賬、隱患問題臺賬。

（3）設備巡檢，每月不少于一次（根據設備使用年限、狀態、風險隱患等級，按照運調及部門通知執行）。

（4）大霧、大雪、冰凍、臺風、汛期、雷雨、高溫和低溫橙色預警天氣等特殊天氣，調整并加大檢查頻次；重點關注易受影響的戶外配電設備設施、站名牌等設備狀態。

（5）對斷路器的整定值進行校、核，形成合理的“級差”，實現斷路器對設備和線路保護的功能。

2.1.3 設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，對的設備設施進行覆蓋性的熱源隱患篩查，發現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）設備設施，進行供用電負荷電流的測試，發現和消除電氣熱源隱患。

（3）每年春運結束，對供用電（配電）設備設施的電纜做絕緣電阻測試，分析、判斷劣化趨勢。

（4）每年春運結束，對供用電（配電）設備設施保護接地電阻進行測試，避免配電設備外殼帶電傷人。

2.1.4 落實供用電設備安全共管制度

（1）車務部門牽頭，組織申鐵杰能公司、房建公寓段、供電段等單位，開展季度安全聯合檢查、專項檢查，對發現問題，組織分析、明確整改責任，及時整改。

（2）供電部門牽頭，組織車務站段、申鐵杰能公司、房建公寓段等部門，開展供用電安全聯合檢查，對發現問題，組織分析、明確整改責任，及時整改。

（3）集團公司組織的半年度供用電（配電）安全聯合檢查，公司技術部配合，對通報的問題，由公司相關部門指導制訂整治方案，落實整改。

2.1.5 提升應急處置水平

（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急預案。

（2）定期組織開展應急演練，編寫停電應急演練腳本，制定處置流程和方案，協調車站和其他駐站單位參與實施應急演練。

2.2 對關鍵環節的安全風險（電氣火災）進行重點防控

電氣火災是車站安全管理的關鍵，據近3 年的不完全統計，有70%以上的冒煙、冒火安全事件是由電纜、配電柜、帶蓄電池的用電設備引發的。具體存在的安全風險項為：

（1）EPS及蓄電池

由于沒有國家標準、元器件技術配置不高，使用環境差，超期使用等原因，存在鼓包漏液、內阻增大、逆變及充電單元技術參數不高、主要部件銹蝕、斷裂、線路老化，存在重大安全風險。

（2）電容器

存在電容器超期使用、老化、溫升、鼓包、裂紋、漏液，存在較大的安全風險。

（3）配電間

配電間存在無通風及除濕裝置，溫度過高、濕度大，房間墻壁、電纜及配電柜“凝露”滴水，影響設備的安全運行，存在較大的安全風險。

（4）開關斷路器

各級整定值及參數設置不合理，未按照規范的“三級配電，兩級保護”合理的設置“級差”，易造成越級跳閘或保護失效，存在較大的安全風險。

（5）配電柜（箱、盤）

存在嚴重失修、私拉亂接、裸露、超負荷、嚴重銹蝕、散架，存在較大的安全風險。

（6）線纜及連接

存在松、虛、短、破，引起異常溫升、異常氣味的，存在火災安全風險；帶電部分裸露無防護，存在勞動安全風險。

（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、漏水安全風險；存在開關電源模塊散落、字體破裂、進水；LED及線路嚴重老化，存在較大的安全風險。

（8）相不平衡

三相嚴重不平衡（超30%），某一相臨近（95%）或達到導線、斷路器的額定電流值，引起導線、斷路器滿負荷過熱，存在較大的安全風險。

2.3 關鍵設備技術改造的實踐案例

2.3.1 廣告燈箱配電設備智能化改造

廣告燈箱內設備狀態監測與管理長期以來依靠人工巡檢方式來完成。燈箱數量眾多，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。一旦遇到突發情況，不能及時應對處理。因此，建設廣告燈箱智能監控系統，提高設備在日常工作運行中的保障，提高設備的管理手段和效率，更好地實現節支降耗、安全生產。

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、靜態LED 燈箱的溫度、煙霧和漏水等環境參數、遠程控制功能等方面進行研究，以紹興東站、余姚北站作為試點，完成廣告燈箱配電設備智能化模塊研發和監控系統的建設，實現以下功能：

（1）能耗數據和用電狀態監測

通過采集燈箱的能耗數據，分析燈箱的用電功率情況，對用電狀態異常的點位進行報警，及時發現故障。

（2）廣告燈箱環境監測

通過安裝傳感器采集燈箱內的環境狀態，利用數據分析過載發熱、接觸不良導致的陰燃及冒煙、漏水及燈珠損壞等異常狀態，避免造成燈箱過熱、燈箱進水等事故。

（3）遠程控制方案

通過加裝專用控制模塊實現對燈箱回路的定時控制，并能根據需求調節燈箱亮度，延長設備使用壽命，降低設備能耗。

2.3.2 EPS設備智能化改造

通過現場運維及2017 年南京南EPS 冒煙事件暴露的問題發現，EPS控制柜、蓄電池柜、蓄電池存在如下問題：

（1）EPS主機

管內有87 個品牌，性能參差不齊質量良莠不均，不適應智能化運維需求；冷備、熱備運行不穩定，存在“逆變失敗”現象；本體的電氣部分安全穩定型設計不佳；整流充電部分不穩定，欠缺合理性；主機柜體設計布局不合理；功能單元及器件存在拼湊組合現象，穩定性欠佳，主機及附屬部件無綜合設計；整體設計存在不穩定因素，有安全隱患。

（2）蓄電池柜

柜布局不合理，不易發現問題。現場維管人員是采取被動維護方式，柜內狀態需要現場查看，關鍵的狀態參數缺少技術手段進行檢查，重要問題、隱患不能夠及時發現和送達，相關人員對問題、隱患、事故的發生缺乏預判。

（3）蓄電池

依靠日常的人工巡檢的經驗模式巡檢、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，提出技術改造目標：通過技術手段，將人工智能技術結合設備整體綜合設計理念，實現EPS 整體設備的數據自動采集、設備的自我診斷、自我分析、自我決策，提升設備運行效率，提高目前EPS 及配套部件的性能和運行維護管理現狀，把握設備的運行狀態，降低運行維護成本，結合數字化運維的思路，實現EPS 設備全生命周期管理。目前，技術方案已完成，正在組織產品生產和測試，2022年底完成試點車站建設。

2.3.3 徐州東站電氣火災報警系統問題專項整治

徐州東站北站房。電氣火災報警系統監測主機共有56處監測點，其中有13處長期報警。造成真正的突發報警信息可能淹沒在長期報警信息中，得不到及時處置，影響車站安全。

2019年，申鐵杰能公司聯合徐州站、徐州房建段、供電段等單位，組織開展對徐州東站電氣火災報警系統問題專項整治，制定了專項整治計劃。經過排查，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）；設計院設計存在的問題2處：潮濕環境下的電纜，導線外側未采用雙層絕緣，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警；消防剩余電流監測設備的施工單位問題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；消防設備外包單位穿芯式電流互感器故障1 處；潮濕環境下配電箱電源指示燈接線漏電1 處；商鋪漏電1 處；通信段設備遷移漏電1處。

針對以上13個問題，利用夜間無旅客乘降及站臺天窗時間，進行整治，除站臺雨棚照明線路由于問題涉及設備多且大部分處于封閉課件，沒有及時解決，其他問題均整改完成，有效的保證了電氣火災報警系統的正常運行。

通過徐州東站電氣火災報警系統問題專項整治，我們發現，真正專業意義上的漏電故障（火線對零、對地的電氣連接不規范）沒有1 處。可以通過整改完成，但車站大廳頂棚、站臺雨棚給監測系統帶來的問題，設計遺留下來的設備質量問題是公司無力解決的。之后，我們又在總結徐州東站氣火災報警系統問題專項整治的經驗基礎上，對管內其他存在問題的53 個車站，進行專項整治，均不同程度取得了效果。并建立了一支有豐富經驗的專業團隊，建立健全負荷的電流電壓測試、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。進一步扎扎實實地把各類火災隱患消除在萌芽狀態。

3 對高鐵車站未來低壓配電設備安全管理的思考

（1）建立鐵路統一的全面的低壓配電設備的技術規章體系

目前，申鐵信息公司通過多年的運維實踐，已初步建立了公司內部的低壓配電設備技術標準，我們希望通過各單位的共同努力，推動在集團公司層面及更高層面，建立鐵路統一的全面的技術規章體系，包括低壓配電設備及環境的建設標準、運維標準、大修及更新標準、宜損配件的更換標準、智能化技術標準等。形成更加清晰的管理界面、維護技術標準、維護作業流程。

（2）推行設備運維智能化、數字化建設

車站的配電間及設備設施的管理和運維目前是靠人工管理和維護，傳統的管理運維方式存在以下幾個弊端：低安全性；低效性；低互通性；高耗能性。基于上海虹橋站已有系統配置和目前運行維護管理現狀，通過配電設備智能化監控管理、電氣火災預防性檢測報警以及能耗監控管理等方面的補強，實現了配電設備網絡化智能管理，能夠精準把握站房設備的運行狀態，在保證可靠性的基礎上，實現設備檢修，延長使用壽命，降低運維費用，避免火災事故發生，提高對供電可靠性的駕馭能力；以先進的管理理念、高效的運行維護技術手段、經濟的功能設置為原則，建設數字化運維的整體思路，進行配電設備全生命周期管理、電氣火災監測管理以及能耗監測管理。實現優化運行，提升配電設備設施的可靠性，全方位支撐站房的實時監測管理和運維管理工作。

（3）推行用電設備的節能降耗

通過設備的智能監控、大數據分析、節能降耗模型的自我完善，智能控制三級配電設備，隨時間、環境、工作狀態等因數進行科學的運行，達到節能降耗的目的，實現綠色出行的要求。

4 結束語

高鐵車站的配電設備通過申鐵杰能公司9年的運維管理和完善，我們在實踐中本著嚴謹的態度，以保障設備良好運行為根本，不斷探索、總結和創新，對問題和故障預研、預判、預防，建立起了具有行業特色的運維體系和安全管理體系，成功試點了設備智能化的技術創新，取得了良好的成效。

隨著鐵路管理的規范化，設備管理的數字化、運維生產的標準化的深入推進，客站低壓配電設備的安全管理必將得到更快更好的提升。