（作者/罗筠）地铁作为城市轨道交通线路制式之一，具有快速、大运量等特点，是缓解城市交通拥堵、优化城市空间布局、支撑城市可持续发展的重要基础设施之一。其中，地铁车辆段作为地铁系统中车辆日常停放检修、调度指挥以及应急抢险的综合基地，是保证地铁持续稳定运营的重要单位。为其构建一套安全可靠的供电系统，是保障车辆段各项职能正常运转、持续向外输送可用列车，进而保障地铁运营稳定的关键之一。对此，中国轨道交通、民用及工业建筑领域的供电工程电气设计专家宁亚泽先生指出：“地铁车辆段工况复杂、负荷类型多样，作为电气设计工程师，我们不应盲从既有经验模板，而应立足实际运营难点，通过技术创新攻克行业痛点，只有这样，才能真正打造出安全、节能、可持续的新型供电体系。”
著名供电工程电气设计专家宁亚泽
作为业界知名的供电工程电气设计专家，宁亚泽先生是难得同时具备一线施工管理实践与扎实电气设计能力的复合型人才。他不仅在城市轨道交通供电系统变电工程施工管理方面经验深厚，熟练掌握图纸会审、技术交底、施工组织及现场实施等全流程环节，还广泛参与轨道交通、民用及工业建筑等领域的供电工程电气设计工作。正是这种跨专业的经验积累，使他在面对各类复杂供电设计难题时，总能前瞻性地从施工落地角度规避设计隐患，并善于通过针对性的技术创新破解设计难点，在设计出兼顾施工效率、运维便利性与全生命周期经济性的高可靠性供电方案的同时，也降低后期变更与返工频次。
在北京地铁M101线车辆段项目中，宁亚泽先生就充分发挥了他的复合型优势，既以施工视角前置规避了设计落地风险，又通过技术创新攻克地铁车辆段变压器失压故障时三级负荷切除率不足的难题。地铁车辆段内变电所通常配置两段母线，以确保当一段变压器发生失压故障时，二级及以上用电负荷能够通过双切箱切换至另一段未失压母线保障供电。同时，为避免未失压母线对应的变压器出现过载运行，在切换线路时，应切除两段母线上（包括变电所内及从变电所引出到各无变电所独立单体建筑内）空调、普通照明、洗车设备等三级负荷，以确保通信、信号、应急照明、检修设备等二级及以上关键负荷持续稳定供电，保障电力供应的可靠性，并降低因变压器过载跳闸断电造成的运营混乱或安全风险。然而，在实际运营中三级负荷的切除效果却并不理想。
在传统设计思路中，行业为降低设计与施工难度，将无变电所单体内部分小功率三级负荷直接归结为二级负荷，并通过放大变压器选型容量承载单一变压器出现故障时的全部负荷。该设计思路虽工程实现难度和造价相对较低，但对车辆段三级负荷的切除率却仅有72%，普遍低于建设方要求的90%，且在后期运营中变压器长期处于轻载状态，严重浪费电力能源，与当前社会绿色低碳、节能环保的发展理念相悖。因此行业出现了另一种设计思路，即：从变电所低压柜向各无变电所单体建筑内全部进线柜敷设长距离信号控制电缆发送切除信号，并同步对无变电所单体进线柜三级负荷出线开关加装分励脱扣附件实现分闸断电。该设计思路虽能将失压跳闸信号完整传递至单体进线柜，实现对全部三级负荷的远程精准切除，但却大幅增加了前期电缆采购、沟槽开挖等经济成本，且长距离信号线缆后期易受电磁干扰、绝缘老化等因素影响出现故障，增加运维成本，整体经济性和长期可靠性均不理想。
以上两种设计思路均存在弊端，要么严重浪费电力能源，要么大幅增加前期的施工成本与后期的运维成本。为了能够通过设计提高电力能源的利用率并降低经济成本，宁亚泽先生带领团队对北京地铁各车辆段的供配电现状进行了深入调研。在调研过程中，宁亚泽先生指出行业此前关注焦点始终集中在变电所侧对各级负荷的集中控制上，忽略了各无变电所单体作为负荷终端本身具备的自主响应能力。为此，他跳出必须在地铁变电所内切除全部三级负荷的思维，创新提出“在车辆段每个单体进线柜内及柜间安装一套能够独立判断失压故障，并自动向三级负荷开关发射跳闸切除信号装置”的设想，并带领团队据此完成了整套装置的研发与验证，填补了行业在无变电所单体本地自动切除所有三级负荷的空白。宁亚泽先生研发的装置仅需在进线柜内及柜间安装就能够串联所有三级负荷供电系统，并通过内置的电压继电器实时采集进线电压信号。当上级变电所变压器发生失压故障、导致进线柜电压跌落至额定值80%以下时，继电器可即时判定故障状态，并同步发出信号。出现失压故障的进线柜在接收到信号后，将首先启动电压校验流程以复核故障状态，若确认变压器失压，则直接在本地产生切除信号，并通过装置内部接线发送该单体未失压进线柜下已设置切除要求的三级负荷断路器，驱动其分励脱扣器动作实现跳闸，从而实现对三级负荷的100%切除。依托这一装置，行业在设计地铁车辆段供电系统时，无需再为应对单个变压器失压等极端工况而额外预留变压器容量裕度，从而可选用更小容量的变压器，进一步降低前期设备采购与安装投资。同时，小容量变压器在长期运行中的电力损耗亦同步下降，可实现显著的节能与降耗效果。此外，宁亚泽先生带领团队创新研发的整套柜间联跳装置采用小型模块化设计，体积仅约为鞋盒大小，无需改动原有配电设备布局就能直接加装在进线柜内，设计适配性强，安装便捷且批量应用成本仅为铺设变电所至单体信号线路成本的15%，单项目可节约长距离信号线缆、管线敷设、现场接线调试等配套工程成本近20万元。
在进行大范围的推广前，为了确保装置的可靠性，宁亚泽先生团队还利用电力仿真模块对装置做了仿真实验，验证了装置的高可靠性，证实其既能适配新建车辆段供电方案设计，也可灵活用于既有配电线路的改造升级。鉴于该装置的创新性与高可用价值，宁亚泽先生所在单位将其命名为“地铁车辆段低压配电三级负荷柜间联动控制方法及系统”，并为其申请了专利。
“地铁车辆段低压配电三级负荷柜间联动控制方法及系统”结构示意图
宁亚泽先生主导研发的“地铁车辆段低压配电三级负荷柜间联动控制方法及系统”凭借其显著的技术先进性与实用价值，获得电气设计同行专家、施工方及地铁运营方等等多方的认可与赞誉。该技术已被纳入《北京地铁M101线富豪村车辆段供配电系统设计图纸》，成为无变电所单体供配电设计的标准方案，并已应用至该车辆段的10个车辆段无变电所单体的设计中。在对应用该技术的单体进行50次的故障模拟测试后，发现该技术平均在0.5秒内就能完成三级负荷的切除，较行业常见的切除时间缩短了近一半，且切除率达到100%，彻底解决三级负荷不能精准切除的行业痛点，有效确保二级及以上负荷的供电连续性，从而保障车辆段内调度指挥与出车计划的正常兑现，进而为地铁的稳定运营提供了有力保障。在经济效益方面，该技术的应用成效非常显著。以一座典型车辆段为例，应用该技术将单个变电所容量由2×1250kVA优化为2×1000kVA，可节约投资约15万元，在车辆段共2座典型变电所同步推广实施后，累计节约前期建设投资约30万元。项目投运后，每年度可节电5万度，约等于300户三口之家1个月的总用电量，同时每年可削减二氧化碳排放近60吨，节能降碳成效突出，具有显著的绿色环保效益。正因如此，该技术不仅在北京地铁线路中得到广泛应用，更被推广至石家庄等其他城市的轨道交通项目，以及部分工业厂房中的同类供配电场景，为城市轨道交通及建筑供电系统的设计优化与绿色低碳发展提供了重要的技术支撑。
从施工一线到设计前沿，从工程实践到技术创新，宁亚泽先生始终以扎实的专业能力和精益求精的钻研精神，积极回应行业所需。展望未来，相信他将继续深耕轨道交通及民用、工业建筑供电工程的设计领域，以更多原创性、引领性的技术成果，为供电系统的高质量发展与绿色低碳转型贡献更大力量。
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