淺談城市軌道交通供電系統(tǒng)施工管理

夏六剛

摘要：為保障城市軌道交通線路試運行階段及初期開通運營后列車供電持續(xù)穩(wěn)定，結合西安北至機場城際軌道項目（以下簡稱“機場城際”）自身實際，本文就機場城際供電系統(tǒng)施工管理中存在的問題進行分析，給出優(yōu)化改進措施，以便高效、合理組織建設期供電設備施工安裝及運營初期供電設備維護保養(yǎng)，確保機場城際供電設備安全運行，滿足牽引供電及動力照明系統(tǒng)用電需求。

關鍵詞：機場城際；供電系統(tǒng)；施工管理；電力調度

1引言

機場城際是連通西安北高鐵站與咸陽國際機場的大動脈，具有陜西省打造交通強省的重大戰(zhàn)略意義，線路設有馬東、藝術中心兩座主變電站，將110kV外電源交流電降壓為35kV交流電后，通過環(huán)網電纜向全線牽引降壓變電所供電。牽引降壓變電所再將35kV交流電降壓整流為1500V直流電供給接觸網、降壓為0.4kV交流電供給動力、照明系統(tǒng)設備使用。正常情況下馬東主變電站向北客站（北廣場）至秦漢新城供電，藝術中心主變電站向長陵至機場西、藝術中心車輛段供電。本論文針對行業(yè)常見典型供電故障進行分析探討，梳理故障發(fā)生的危害程度，研究其出現的原因，提出具體解決的方法與途徑，以便更高水平推進供電系統(tǒng)施工管理日常工作，增強應急處置與事故預防能力。

2典型供電系統(tǒng)故障類型及施工防范措施

2.1電壓互感器擊穿爆裂

運行中的電壓互感器（以下簡稱“PT”）由于受到雷電沖擊或諧振過電壓等的影響，不僅易引起絕緣的閃絡，而且會出現鐵芯過飽和情況，其勵磁電流也會增大，嚴重時達到額定值的數百倍，引發(fā)PT燒毀，甚至擊穿爆炸。若產品質量有缺陷或產品選型不合理，PT也會在長期運行狀態(tài)下發(fā)生本身絕緣性能惡化趨勢。總之外部過電壓較大、自身耐壓強度不夠，是誘發(fā)PT爆炸的主要因素。PT爆炸產生的沖擊往往會將設備柜門炸裂，導致PT爆裂碎片飛濺到柜外，甚至導致電弧及碎片傷人事件發(fā)生。而且PT擊穿爆炸引起的跳閘停電對供電系統(tǒng)的影響范圍較廣，因此對于供電部門來講應有這樣的憂患意識，通過升級改造，增加消弧消諧裝置來有效保護高壓電氣設備；更新廠家設備，選用激磁特性較好的電磁式電壓互感器或電容式電壓互感器廠家設備；選擇適當的高低壓熔斷器，可防止PT低壓側發(fā)生短路沒有熔斷時，其一次側激磁電流增大將高壓熔斷器熔斷，對PT設備進行保護。

2.2電力電纜擊穿放電起火

電力電纜護層主要起機械強度和防腐蝕作用。其護層主要成分由纖維材料，包括紙、麻等；鋼帶、鋼絲，包括普通冷軋鋼帶、預涂瀝青鋼帶、鍍性鋼帶、涂漆鋼帶、沸騰鋼帶；塑料，主要包括PE、PVC；石油制品包括瀝青、環(huán)烷酸銅和柴油等。其護層含有的易燃物質有起火爆炸的可能，其具體原因可歸納為：電纜接頭處熱縮套未可靠密封或選用的絕緣劑質量不符合要求，水氣侵入加速氧化；未采購合格廠家的合格產品；敷設時施工工藝不當發(fā)生電纜磨損、折彎或引出終端頭相間距離過小等給投運留下安全隱患；長期處于潮濕、腐蝕等惡劣環(huán)境致使材質成分及結構性能發(fā)生變化；電纜長期過載超溫運行加速老化；電纜在非正常狀況下運行，尤其是前期調試階段耐壓沖擊試驗中，其遭受的破壞性過電壓等，均易引發(fā)電纜擊穿放電，燒損甚至引爆起火。對于軌道交通行業(yè)35kV環(huán)網電纜故障，由于其沿運營線路軌行區(qū)布置，因此發(fā)生故障后，只能待運營結束后進行搶修處理。行業(yè)曾發(fā)生數起電纜爆炸事件，因此加強現場監(jiān)督檢查，督促施工單位規(guī)范工藝流程；工程介入期間遠離帶電沖擊的電力電纜設備，防止爆炸意外傷害；通過電纜絕緣試驗及時發(fā)現老化等缺陷，對缺陷電纜進行修復或更換；動態(tài)監(jiān)測電纜的載荷情況，及時調整供電方式均衡電力電纜載荷均可減少此類風險發(fā)生。

2.3 EPS電源偶發(fā)電氣火災事故

應急電源裝置（以下簡稱“EPS”）多用于消防領域的專用電源，在城市軌道交通行業(yè)中應用也頗為廣泛，當運營區(qū)域發(fā)生火災等緊急情況時，EPS能夠為疏散區(qū)域提供消防應急照明。應急照明由集中供電式EPS供電，為此設立了專門的EPS設備房，正常時由兩路市電交流電源供電，兩路電源一用一備自動切換，當兩路交流電源都失電后，自動轉為由蓄電池電源通過逆變器供電。由于EPS長期工作且受內部接線影響，常因裝置內部電器元件異常發(fā)熱導致柜內設備高溫運行，不僅影響設備性能且存在較大的火災隱患。EPS電源柜發(fā)生火災后，由于設備燃燒產生大量的煙霧，對消防的撲救開展造成一定的干擾，軌道交通行業(yè)曾發(fā)生幾起因EPS電源柜電氣故障引起火災的事件發(fā)生，這正是管理者需要深思的事情。如何降低EPS電源柜火災事故及防范此類風險，目前迫切做好的工作有：從采購源頭上嚴把采購環(huán)節(jié)，盡量規(guī)避設計缺陷及制造不符合要求的設備投運；日常加強機柜內部電池、接跨線等重點部位的維修保養(yǎng)，針對發(fā)現的問題及時做好改進措施；由于鉛酸蓄電池在使用中會產生氫氣，建議進行調整，在不能調整的前提下進行隔離或安裝溫度監(jiān)控、通風、排煙等系統(tǒng)，增加制冷系統(tǒng)；電氣火災事故發(fā)生后除了控制中心環(huán)控調度FAS系統(tǒng)顯示消防報警外，往往還伴隨PSCADA0.4kV相關開關報故障信息，這也作為確認現場火情的一個重要參考標志，因此，環(huán)控調度應與電力調度互相進行相關故障信息的確認，并在接到現場火情信息后及時對相關電氣設備斷電隔離處理，防止事故范圍進一步擴大，避免電氣火災對撲救人員及重要設備的威脅；建立健全電氣火災消防安全責任管理機構、責任體系、日常管控、檢查臺賬、教育培訓、應急預案及演練等機制。

2.4主變電站進線失壓

由于軌道交通行業(yè)主變電站外電源一般通過地方電力系統(tǒng)引入，受城市規(guī)劃結構的影響，外電源鋪設方式也會有所區(qū)別，部分城市通過架空線路引入至主變電站，部分城市通過沿城市道路地下埋設引入至主變電站，對于我國多數發(fā)達城市，采用后者居多。在城市路面擴展施工等外界環(huán)境干擾下，導致主變電站外電源進線電纜挖斷事件時有發(fā)生，而此類事件將直接導致主變電站一路甚至兩路外電源失電，造成軌道交通供電系統(tǒng)大面積停電。對于電力調度來講，當班期間也應該做好這方面的充分預想，通過PSCADA反應的故障信息，及時與地方電網調度聯系確認失壓原因及恢復情況，若失壓原因及恢復時間不確定則應及時將主變電站主變壓器進行隔離，防止內部系統(tǒng)反送電至電網系統(tǒng)，對市政部門的施工人員不僅造成威脅，也極可能將電帶至外部故障電纜，造成內部系統(tǒng)短路跳閘，進一步擴大停電影響范圍。作為管理者應從以下方面著手，來防范此類事件發(fā)生：軌道交通管理單位會同市政、電網部門定期召開三方接口工作會議，梳理相關接口工作的施工方案，在市政部門開展路面改造等施工時，必要時可派人現場交接及監(jiān)督，嚴防施工的不安全行為發(fā)生；加大城市軌道交通電纜走向路徑上的各類警示標識標牌布置；加強對外電源電纜路徑的日常巡視，發(fā)現可疑施工，應及時聯系確認相關情況。

3結語

運營初期，設備性能不穩(wěn)定加之線路情況復雜多變，極易導致供電系統(tǒng)異常情況發(fā)生，事實上PT爆裂傷人、EPS電源柜起火、主變電站進線失壓等造成的后果是慘重的，管理者應深刻汲取教訓，嚴把設備采購環(huán)節(jié)，加強日常巡檢及保養(yǎng)，定期進行電氣預防性試驗，采取合理施工工藝方法，提高施工管理效率，確保供電設備正常平穩(wěn)運行。

參考文獻

[1] 中鐵第一勘察設計院集團有限公司.西安北至機場城際軌道項目初步設計[R].西安，2015：22-24.

[2] 地鐵設計規(guī)范：GB 50157―2013 [S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013：140-156.

（作者單位：陜西城際鐵路有限公司）