交通是国民经济的基础性、先导性、战略性产业,是经济社会发展的重要支撑和强力引擎。加快交通强国建设对于推动我国经济社会高质量发展、构建新发展格局具有重大意义。

如今,轨道交通已成为人们日常出行以及货运的重要方式,但多数人并不知道,那些奔驰的列车,其动力往往来自于数千里外的电厂,发出的电能通过输电系统,“千里迢迢”地输入铁路系统。

多年来,我国不断推进铁路行业电气化建设,加大既有干线电气化改造力度,提高铁路电气化牵引比重。据统计,截至2023年底,我国铁路营业里程已达到15.9万公里,其电气化率高达73.8%。

近年来,国家层面相继出台了《交通强国建设纲要》《国家综合立体交通网规划纲要》《数字交通“十四五”发展规划》等一系列政策文件,再加上“双碳”目标的推进,我国轨道交通电气化与数字化建设迎来新一轮变革,如何打造更加安全、可靠、高效、绿色的运输系统,成为轨道交通领域的重要课题。

三大发展挑战

现阶段,我国轨道交通电气化面临的难点主要包括以下几个方面:

一是电气设备复杂且易受环境影响:轨道交通列车上安装大量电气设备,这些设备在震动、高温、高湿和高负荷的环境下长时间运转,导致设备温度不断升高,内部绝缘材质性能下降,容易发生绝缘击穿,进而引发火灾等安全隐患。

二是系统弹性不足,对供电系统稳定性要求高:目前,轨道交通电气化牵引供电系统较为依赖电网,能量供给路径相对单一,自身应急保电能力较弱。这种依赖性使得在电网出现故障时,轨道交通系统的供电稳定性可能会受到威胁。同时,由于光伏、风电等新能源的供给存在间歇性,这也难以像传统电厂支撑的高压电网般稳定,建立多能互补的新型电力系统也存在种种挑战。

三是智能化与绿色化技术革新要求高:随着“交通强国”、“质量强国”和“双碳目标”等国家战略的实施,对轨道交通智能化和绿色化技术提出了更高的要求。这不仅需要技术创新,还需要在电气化设备以及运维上加大变革。

施耐德电气深度洞察轨道交通行业市场需求及痛点,通过数字化和电气化简化系统管理,以提供安全、可靠、高效的运输。其面向轨道交通和城市运输的EcoStruxure解决方案可帮助主管部门和运营商构建智能运输系统,实现稳定的电力供应并提高运营效率。

三大应用场景

1.牵引变电

牵引变电作为高铁接触网供电系统的重要组成部分,其主要功能是将高压三相交流电转换为适合高铁使用的单相交流电,并通过接触网将电能传输给电力机车。为确保牵引变电过程的安全可靠和实时性,施耐德电气WS-G气体绝缘开关柜(GIS)设备被广泛应用于牵引变电场景,可以为中压配电带来了更高的安全性和可靠性,并通过优化设计提供高水平的产品性能。

施耐德电气的GIS(气体绝缘开关柜)完整数字化方案由软件和硬件两部分组成。具体来说,硬件部分包括WIG(气体绝缘开关柜)和传感器,而软件部分则负责分析和控制。

在硬件方面,GIS系统由多个模块化隔间组成,如断路器隔间和填充气体的母线隔间,并通过气密隔断将它们分隔开来。这些隔间的设计旨在实现单一电源的维护,同时最大限度地减少对邻近部分的损坏并保护人员安全。此外,GIS系统还配备了温度补偿性气体密度监测设备,以显示气体状态并提供远程指示。PD传感器用于监测局部放电,能够实时地将数据传输到控制中心。

在软件方面,施耐德电气提供一系列用于变电站自动化和控制的高级配电管理系统模块,能够实现对GIS系统的全面监控和管理,确保系统的可靠性和安全性。

2.信号箱变

高铁信号箱变不仅是高铁系统中不可或缺的电力供应设施,更是现代铁路信号系统智能化、自动化的重要体现。其主要负责为铁路信号设备提供电力支持,因对安全等级要求较高,高铁信号箱变的设计和应用在技术上具有高度复杂性和专业性。

施耐德电气RM6-S中压开关柜在高铁信号箱变的应用颇多,其紧凑型设计和全绝缘特性,使其非常适合用于高铁信号箱变这样需要高可靠性和安全性的场景。

据了解,RM6-S系列开关柜是紧凑型中压开关柜,适用于12-24kV的电力系统。这种紧凑性使得RM6-S能够在有限的空间内提供完整的中压功能单元,包括连接、供电和保护变压器的能力,可在有限的空间内集成多种功能,完美符合高铁信号箱变的应用需求。

此外,RM6-S系列开关柜采用气体绝缘技术,具有全绝缘和全密封的特点。这种绝缘方式,不仅提高了设备的可靠性和安全性,还减少了维护需求和停机时间,对于高铁信号箱变的稳定运行至关重要。

目前高铁信号箱变正在朝着智能化、高效化和绿色化方向更新迭代。而施耐德电气全新一代的绿色智能环网柜——RM AirSeT环保气体绝缘环网柜凭借其环保、安全、智能的特点,在高铁信号箱变的应用中具有显著的优势。

RM AirSeT采用干燥空气作为绝缘介质,这种介质不仅无污染,而且无需回收处理,符合环保要求。其次,RM AirSeT基于并联真空开断技术开发了三工位负荷开关/熔断器组合电器功能,符合铁路箱变应用习惯,兼具电气性能和环保需求,保障了铁路沿线的信号的电力供应。RM AirSeT还具备模块化设计,支持即插即用,能够灵活组合,满足不同应用场景的需求。其数字化技术的应用,如状态监测传感技术和分布式DTU Easergy T300,可以实现在线实时监测和预测性预防性资产管理,进一步提升了高铁信号箱变的智能化水平。

3.车站系统

轨道交通的车站系统不仅需要提供稳定可靠的电力支持,还需要根据不同的用电需求进行灵活的电力分配和管理。施耐德电气中低压一体化的数字化解决方案,通过集成中压、低压和终端配电系统,能够提供全面的电力设备和软件服务,以实现高效、可靠和智能化的配电管理。

据了解,施耐德电气中低压一体化的数字化解决方案在我国轨道交通领域的多个工程项目中发挥了关键作用。例如,在某个综合交通枢纽项目建设和后期运维中,施耐德电气的智能配电解决方案帮助实现了数字化重启,并为某市交通系统提供了覆盖互联互通产品、边缘控制软件以及应用与分析服务的三层中低压一体化数字配电解决方案。

值得关注的是,施耐德电气立足中国市场需求,推出了新一代EvoPacT HVX中压智能真空断路器及新一代PIX中压智能空气绝缘开关柜。可提供完整灵活的智能解决方案和优异的参数性能,提高了产品可靠性,大大提升了特殊应用场景的适用性,助力用户实现安全、可靠和高效率的电气设备运行和监控。此外,施耐德电气的数字化技术实力和丰富的可持续发展经验,使其能够为轨道交通行业打造源网荷储一体化微电网解决方案,最大化实现新能源自消纳比率,并具有高度灵活性和适应性。

如今,发展新质生产力、加快新型电力系统建设,已经成为轨道交通高质量发展的核心要义。作为全球能源管理和自动化领域的数字化转型专家,施耐德电气多年来不断助力轨道交通行业实现更可靠、可持续和高效的基础设施建设,为构建智慧轨道交通注入了新动能。

未来,施耐德电气将持续深耕轨道交通行业,积极探索轨道交通行业数字化与绿色化发展的实践路径,助力我国轨道交通产业向安全、高效、绿色、智慧方向发展,助力我国轨道交通综合实力提升。