可視化接地裝置在地鐵供電系統(tǒng)的應(yīng)用

管晉源

中鐵一局集團電務(wù)工程有限公司，中國·陜西 西安 710025

可視化；供電系統(tǒng)；接地裝置

1 引言

可視化直流驗電接地裝置主要是用于接觸網(wǎng)（或接觸軌）檢修時的接地保護。為驗電、放電、接地一體化裝置，內(nèi)置電動接地刀閘、直流驗電閉鎖控制器、放電器、安全管控單元、攝像機等設(shè)備，具有遠程驗電和接地操作、接觸網(wǎng)殘壓自動放電、接觸網(wǎng)和接地刀閘運行參數(shù)和視頻畫面實時上傳等功能，能實現(xiàn)接地操作的全程遙控。

傳統(tǒng)的接地方式是通過施工配合來實現(xiàn)的。按照軌道交通的安全規(guī)章規(guī)定：凡是在有點范圍內(nèi)的設(shè)備設(shè)施安裝距離小于安全規(guī)定距離的，其檢修均須停電并掛設(shè)保護地線。在整個接地業(yè)務(wù)進行中，需要先按《接地操作規(guī)范》準備好相應(yīng)的材料及工具，再到驗電接地接受指令后進行驗電，驗電后確認無電后才能開始接地操作，在接地操作完成作業(yè)后再進行拆除接地線以及清理作業(yè)現(xiàn)場，最后消點。傳統(tǒng)的設(shè)備檢修模式存在著明顯的工序復(fù)雜、時間較長且具有明顯安全隱患等弊端。針對上述問題的解決，采用遠程拆掛接地線的可視化接地裝置，可以有效的實現(xiàn)軌道交通區(qū)間檢修、接觸網(wǎng)作業(yè)施工工作強度的降低，提升運維期間設(shè)備檢修工作開展的安全性。

隨著中國城市地鐵和輕軌交通快速發(fā)展，地鐵運營檢修維護安全重視程度越來越高，通過接觸網(wǎng)可視化接地系統(tǒng)，檢修維護人員可通過逐一操作的方式在半個小時內(nèi)實現(xiàn)全線各接觸網(wǎng)供電分區(qū)的驗電、接地操作，有效減少了人工搭接地線的時間，為接觸網(wǎng)的檢修維護提供了良好的安全保證

2 可視化接地裝置系統(tǒng)分析

接觸網(wǎng)可視化接地系統(tǒng)能夠在接觸網(wǎng)停電后實現(xiàn)遠程接觸網(wǎng)設(shè)備的自動驗電、接掛、拆除接地線等行為，且這些行為都是可以通過視頻監(jiān)控來觀察的，保證接觸網(wǎng)上或者是附近作業(yè)人員的安全。接觸網(wǎng)可視化接地系統(tǒng)采用的是集中管理和分散布置的模式，主要有中央管理層、通信網(wǎng)絡(luò)層、站級管理層以及現(xiàn)場設(shè)備層構(gòu)成[1]。

圖1 可視化接地安裝效果及其管理系統(tǒng)

2.1 中央管理層

中央管理層主要是安裝系統(tǒng)服務(wù)器。系統(tǒng)服務(wù)器需要安裝在控制中心的設(shè)備用房內(nèi)，因為需要和控制中心綜合監(jiān)控通信系統(tǒng)進行連接，便于視頻工作以及防誤工作的同時進行。在中央管理層內(nèi)的視頻工作站，在進行設(shè)備安裝時需要主要以電調(diào)需求為主。

2.2 通信網(wǎng)絡(luò)層

通信網(wǎng)絡(luò)層主要是由控制中心綜合監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)由光纖傳輸后，連接站級管理層，從而構(gòu)成的中間信息傳輸層。站級管理層在安裝設(shè)備時，需要將操作終端安裝在車控一體化監(jiān)控室內(nèi)。區(qū)間牽引所的站級操作終端需要安裝在區(qū)間牽引所的變電所控制室內(nèi)，再經(jīng)由具有相應(yīng)控制權(quán)限的光纜傳輸至相鄰的牽引站，進行鄰站操作以及監(jiān)控。

2.3 站級管理層

站級管理層的設(shè)備在進行安裝時，需要注意人員的操作空間，不要妨礙到人員的正常行走。作為通訊柜的安裝地點，檢修儲藏室內(nèi)需要有足夠的檢修空間作為日常的檢驗維修地，也要保證設(shè)備在安裝過后，相關(guān)的電纜孔洞進行封堵。柜體在安裝過后，要使用套膜將整個柜體罩住，便于進行成品保護。

2.4 現(xiàn)場設(shè)備層

現(xiàn)場設(shè)備層包括接地柜、攝像裝置的安裝。接地柜的地下段一般安裝在軌行區(qū)的隔離開關(guān)附近，而高架段以及地面區(qū)間的牽引所一般安裝在隔離開關(guān)室內(nèi)。接地柜在隔離開關(guān)室進行安裝時，電纜的預(yù)留孔需要進行敷設(shè)，無預(yù)留孔也需要開孔，不能直接在地面上進行敷設(shè)。而攝像裝置的安裝也是同理，將地下段安裝在軌行區(qū)隔離開關(guān)的同側(cè)或是對側(cè)，而高架段以及地面的牽引所就安裝在隔離開關(guān)室內(nèi)即可。在進行設(shè)備安裝時，要注意接地柜距離線路中心要滿足一定的接線要求。接地柜安裝完成后，電纜孔需要進行封堵，同時為了減少環(huán)境對其的影響，要放置一定量的干燥劑[2]。柜體安裝完成后，同樣要用套膜進行封罩，組好成品保護。而攝像裝置主要是保證視覺效果，所以攝像裝置禁止逆光安裝。攝像裝置的安裝角度以斜向下正對著隔離開關(guān)最佳，這樣便于清楚地看到隔離開關(guān)的狀態(tài)，及時作出反饋。在接地柜以及攝像裝置安裝時，由于技術(shù)要求較高，影響較為直接，所以廠家需要到現(xiàn)場進行一定的技術(shù)指導(dǎo)。

圖2 可視化接地系統(tǒng)的管理結(jié)構(gòu)

3 可視化接地裝置的應(yīng)用

現(xiàn)階段地鐵供電系統(tǒng)中應(yīng)用可視化接地裝置，可以在大幅度提升供電系統(tǒng)設(shè)備檢修工作效率、質(zhì)量的同時，保障其作業(yè)期間的安全性與可靠性，為地鐵的安全穩(wěn)定運行提供保障。

3.1 傳統(tǒng)接地維修弊端

傳統(tǒng)的接地維修安全保障低，因為整個操作都是基于停電后的接觸(網(wǎng))軌進行。但是停電后的接觸(網(wǎng))軌也可能殘留高電壓，或地線掛設(shè)過程中遇到變電所誤送電的情況，維護人員不小心觸碰到接觸(網(wǎng))軌造成人員觸電情況。傳統(tǒng)的接地維修在軌行區(qū)的檢修工作大部分專業(yè)都需要掛拆地線操作，而人工接地經(jīng)過計算后，在整個維護時間占到五分之一，整個工作效率非常低[3]。因為工作效率低，所以為了盡快完成接地維修的工作，就需要攜帶大量的工具。這些工具不僅數(shù)量多，也重量較大，對于維護人員而言，整個人工勞動的工作強度較高。為了在低效率中及時完成任務(wù)，就需要增加人工量，又因為工作強度大，所以人力成本非常高。而且地線作業(yè)人員為專業(yè)的供電人員，在配合其他專業(yè)作業(yè)時無法再參與本專業(yè)設(shè)備的維護檢修作業(yè)，造成人力資源浪費。在進行專業(yè)設(shè)備檢修時，由于時間被壓縮，也能讓設(shè)備檢修質(zhì)量可靠性下降，導(dǎo)致設(shè)備故障率上升。

3.2 可視化接地系統(tǒng)應(yīng)用效果

可視化接地系統(tǒng)通過遙控、遙信和遙視技術(shù)實現(xiàn)自動驗電、掛、拆地線作業(yè)，具有接地可視化、遠程自動化以及互鎖保護的功能。整個可視化接地系統(tǒng)具有安全、可靠、快捷、簡單、智能的特點。因為操作人員與接觸網(wǎng)(軌)不直接接觸，所以減少了工作人員的安全風(fēng)險。在進行維修期間，整個裝置接地狀態(tài)閉鎖功能，也能保障作業(yè)期間接觸網(wǎng)始終接地[4]。可視化接地系統(tǒng)中的裝置具有遠程控制、本地電動、本地手動接地的工作模式，可以隨時根據(jù)具體的施工狀況以及周圍的環(huán)境來選擇合適的工作方式，確保地鐵運營的正常秩序。因為采用智能化技術(shù)進行聯(lián)動作業(yè)，所以整個接地維修的過程快捷簡單。無需再負重進行遠距離作業(yè)，且因為操作較為簡單，只要是經(jīng)過基本的操作知識培訓(xùn)后的員工，都能夠及時上崗，實現(xiàn)專業(yè)化的獨立操作。地線的掛設(shè)和拆除控制在10min 以內(nèi)，保障專業(yè)設(shè)備檢修時間占天窗點的95%以上[5]。由于系統(tǒng)智能化，所以裝置工作中的狀態(tài)可以自行診斷，就減少了專業(yè)人員的工作量，即便是操作過的歷史操作，也能進行狀態(tài)信息的還原。便于造作人員進行對比研究，規(guī)律化的進行維護。

總而言之，可視化接地裝置的使用，大大降低了供電人員驗電接地工作的勞動強度。較大程度上減少了施工配合，降低了人力成本。壓縮了接地維修的時間，提高了夜間設(shè)備檢修的利用率。保證了操作和作業(yè)人員的安全。

3.3 接地裝置設(shè)置原則

為了最大化的發(fā)揮可視化接地裝置的作用，在進行可視化接地裝置的設(shè)置時可以遵循以下一些原則。首先是正線設(shè)置原則，該原則是指將正線設(shè)置在牽引變電所電源隔離開關(guān)位置，而在隔離開關(guān)下端頭進行接地電纜的接引，以確保合閘后接地裝置開關(guān)能夠進行電源封死。還有車輛段設(shè)置原則，它是要結(jié)合具體情況將接地裝置設(shè)置在每個上網(wǎng)隔離開關(guān)處，并且在開展設(shè)備檢修作業(yè)時，需采取集中停電、集中檢修的方式。在進行接地裝置的設(shè)置過程中，需在二者接觸網(wǎng)分段絕緣器上進行接地裝置的設(shè)置，避免出現(xiàn)正線停電檢修、正線帶電調(diào)試、晚間車輛段帶電調(diào)試之間存在的矛盾，這也就是所謂的車輛段與正線交界處設(shè)置原則。最后是線路聯(lián)絡(luò)線設(shè)置原則，是在接觸網(wǎng)分段絕緣器兩側(cè)進行接地裝置的設(shè)置，以此提升供電系統(tǒng)設(shè)備檢修效果。

3.4 可視化接地裝置風(fēng)險

可視化接地裝置屬于施工安全防護設(shè)備的一部分，因為遙控等工作方式可以遠距離造作，所以最大的問題就是要確保其可靠性和穩(wěn)定性。根據(jù)國內(nèi)地鐵線路實際應(yīng)用情況進行分析，主要的問題是裝置動作出錯、裝置的工作狀態(tài)缺失或者是不滿足要哦求。這些風(fēng)險源頭，都可以采取相應(yīng)的解決方案進行一定的規(guī)避。比如建立防止帶點的接地開關(guān)、防止手動和電動操作并行等。而作為重要鏈接的視頻監(jiān)視，應(yīng)該要保證其范圍盡可能覆蓋接地回路中的所有接口位置，因為每一個接口位置都有可能時問題發(fā)生的地方。當下市場主流的產(chǎn)品都智能覆蓋到開關(guān)觸頭的位置，所以在這種弊端前提下，就需要人為給予一些無法觀測的地點更多的重視。

4 結(jié)語

綜上所述，當前可視化接地裝置的應(yīng)用仍處于不斷升級優(yōu)化的階段中，相信隨著接地裝置系統(tǒng)的愈發(fā)完善，該裝置的應(yīng)用勢必會廣泛普及到中國各個地區(qū)地鐵運行中。