電動越區(qū)隔離負(fù)荷開關(guān)柜在地鐵牽引供電系統(tǒng)中的應(yīng)用

劉立華

摘 要：針對傳統(tǒng)地鐵接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)中上網(wǎng)線路設(shè)備等故障時，越區(qū)開關(guān)在雙邊供電時因停電倒閘作業(yè)帶來的列車暫停等運(yùn)營問題，本文設(shè)計了一套在需要越區(qū)雙邊供電時而不停電帶負(fù)荷操作裝置，該裝置的應(yīng)用可大大節(jié)約現(xiàn)場操作人員勞動強(qiáng)度（隔離開關(guān)分閘、驗(yàn)電、等待、驗(yàn)電、掛地線）和節(jié)約寶貴的倒閘時間（從原有的半小時縮短到1分鐘內(nèi)）。通過該裝置的應(yīng)用可大大提高車輛正常運(yùn)行帶來的有利效益。

關(guān)鍵詞：地鐵;接觸網(wǎng);越區(qū)供電;帶負(fù)荷操作

1引言

目前國內(nèi)地鐵多在牽引網(wǎng)電分段處設(shè)越區(qū)電動隔離開關(guān)或開關(guān)柜，以保證在牽引變電所因故障或檢修解列時實(shí)行大小雙邊供電。因?yàn)樵絽^(qū)電動隔離開關(guān)不能帶負(fù)荷操作，雙邊供電需要協(xié)調(diào)相鄰三個站的倒閘順序，因此造成實(shí)現(xiàn)大雙邊供電的時間較長，影響列車的正常運(yùn)行，對人員或地鐵系統(tǒng)造成一定的負(fù)面影響。為了解決雙邊供電停電而不停電倒閘的情況，有項(xiàng)目在用直流快速斷路器實(shí)現(xiàn)雙邊供電的方式，但直流快速斷路器體積大、安裝復(fù)雜、成本非常高、且無明顯可見斷口，同時更是存在隔離開距小的缺點(diǎn);還有項(xiàng)目在用直流越區(qū)負(fù)荷開關(guān)來實(shí)現(xiàn)雙邊供電的方式，但是直流越區(qū)負(fù)荷開關(guān)也存在無明顯的可見斷口，隔離開距小等缺點(diǎn)，因此以上兩種方案并未得到廣泛應(yīng)用，地鐵牽引供電系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)雙邊供電時存在的操作時效性過長目前基本未得到有效解決。

2? 概述

在地鐵牽引供電系統(tǒng)中，為了從根本上解決因停電倒閘作業(yè)帶來列車暫停運(yùn)營的問題，為運(yùn)營中電力調(diào)度操作帶來便利性，往往會對越區(qū)開關(guān)或斷路器做必要的操作聯(lián)鎖，一般都是采集上下級相關(guān)設(shè)備的位置接點(diǎn)，將它們接入聯(lián)鎖邏輯回路（電氣閉鎖，無機(jī)械閉鎖），通過硬接線的方式實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖功能，這個過程中就需要大量的硬接線和中間或擴(kuò)展繼電器，對工程的實(shí)施、運(yùn)營維護(hù)等會造成諸多的不便，另外長距離線路聯(lián)鎖勢必造成線路的不穩(wěn)定性，對線路、設(shè)備長期工作的可靠性等方面定會有所影響。電動越區(qū)隔離負(fù)荷開關(guān)柜在雙邊供電時可帶額定負(fù)荷操作，可大大減少上下級設(shè)備之間的聯(lián)鎖關(guān)系及縮短了線路故障時需要投入越區(qū)隔離開關(guān)的作業(yè)時間等，節(jié)約了大量的人力資源，增加了雙邊供電運(yùn)行的可靠性。

3? 電動越區(qū)隔離負(fù)荷開關(guān)柜的的組成和工作原理

3.1 電動越區(qū)隔離負(fù)荷開關(guān)柜一次部分接線原理。電動越區(qū)隔離負(fù)荷開關(guān)柜一次接線圖如上圖所示：KM為直流接觸器，可切斷額定負(fù)荷電流;GK1、GK2為直流隔離開關(guān)，GK1與接觸器串聯(lián)，GK2與接觸器并聯(lián);高壓帶電顯示裝置采集饋線與行走軌之間的電壓，當(dāng)采集電壓超過額定電壓40%時，輸出相應(yīng)節(jié)點(diǎn)與柜門電子鎖閉鎖。

3.2電動越區(qū)隔離負(fù)荷開關(guān)柜的布局結(jié)構(gòu)。電動越區(qū)隔離負(fù)荷開關(guān)柜采用高壓（一次）與低壓（二次）隔離的布局結(jié)構(gòu)。上門板室內(nèi)為二次元件室，為前開門結(jié)構(gòu);下門板室內(nèi)為一次高壓室，一次室為前后開門型式。按鈕、指示燈、轉(zhuǎn)換開關(guān)、按鈕等元件布置于柜體前門板上，接觸器、中間繼電器、接線端子、保護(hù)開關(guān)、可編程邏輯控制器（plc）等布置于二次元件室內(nèi)，直流隔離開關(guān)GK1、GK2、直流接觸器KM、加熱器、高壓帶電傳感器等布置于一次室內(nèi)。柜內(nèi)所裝隔離開關(guān)及接地開關(guān)為一體化設(shè)計，除具有有效的電氣互鎖外，還具有機(jī)械閉鎖，有利于提高操作的穩(wěn)定性、節(jié)約空間。進(jìn)出線接線端子置于柜體下部，方便電纜進(jìn)出接線。

系統(tǒng)組成框圖如下：儀表面板及主要構(gòu)成元件包含以下幾種：①.進(jìn)出線帶電閉鎖裝置：檢測饋線與行走軌之間的電壓，當(dāng)檢測電壓高于設(shè)定值時，輸出相應(yīng)接點(diǎn)。②.指示燈類：指示隔開、接觸器等元件的位置狀態(tài);③.分合閘按鈕：進(jìn)行分合閘操作;④.轉(zhuǎn)換開關(guān)：切換選擇越區(qū)隔離負(fù)荷開關(guān)柜的控制模式，分遠(yuǎn)方、手動、就地三檔位。轉(zhuǎn)換開關(guān)在遠(yuǎn)方位不能就地操作，在就地位不能遠(yuǎn)方操作，在手動位，不能就地/遠(yuǎn)方操作;⑤.溫濕度控制器：根據(jù)內(nèi)部環(huán)境，實(shí)時檢測、顯示溫度及濕度，并可根據(jù)實(shí)際值與設(shè)定值比較智能啟動加熱器或風(fēng)機(jī)，進(jìn)行加熱或除濕;⑥.電子鎖：當(dāng)一次電壓達(dá)到Ue的40%以上時，電子鎖無法打開，反之可開鎖。電子鎖的設(shè)置是為了保障人身安全;⑦.可編程控制器（plc）：內(nèi)部元件，操作過程的集中邏輯控制單元。

一次室內(nèi)包含以下元件：①.直流接觸器：分?jǐn)嗷蜿P(guān)合線路負(fù)荷電流。②.直流隔離開關(guān)：與接觸器配合使用，實(shí)現(xiàn)帶負(fù)荷分合閘操作。

3.3電動越區(qū)隔離負(fù)荷開關(guān)柜工作原理

電動越區(qū)隔離負(fù)荷開關(guān)柜的電動分合閘動作需通過主回路直流隔離開關(guān)GK1 、GK2和直流接觸器KM之間的邏輯配合實(shí)現(xiàn)，邏輯順序由可編程邏輯控制器控制，另外直流隔離開關(guān)GK1與GK2之間存在機(jī)械邏輯閉鎖關(guān)系，無效操作將不被允許。

合閘過程：GK1先合閘，接觸器檢測到GK1合閘到位信號后吸合， GK2再合閘并將接觸器短路，接觸器檢測到GK2合閘到位信號后斷開，合閘動作完成;分閘過程：接觸器吸合，與隔離開關(guān)GK2并聯(lián)，GK2分閘，接觸器得到GK2分閘到位信號后釋放，然后GK1分閘。

由于直流隔離開關(guān)不具有切斷負(fù)荷的能力，分合閘過程中非法的操作可能使隔離開關(guān)帶負(fù)荷而造成設(shè)備損壞，故應(yīng)嚴(yán)格按照操作規(guī)程操作。

4? 電動越區(qū)隔離負(fù)荷開關(guān)柜在系統(tǒng)應(yīng)用中的有益效果

電動越區(qū)隔離負(fù)荷開關(guān)柜將隔離開關(guān)與直流接觸器有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了集中控制，分?jǐn)嗉瓣P(guān)合負(fù)荷電流等功能，在系統(tǒng)正常運(yùn)行時，利用直流隔離開關(guān)（GK1和GK2）具有明顯隔離斷口，保證人員操作安全。1.具備有效的電氣及機(jī)械閉鎖，能防止人為誤操作造成的設(shè)備及人身事故;2.直接可帶負(fù)荷操作，大大節(jié)約現(xiàn)場操作人員勞動強(qiáng)度（隔離開關(guān)分閘、驗(yàn)電、等待、驗(yàn)電、掛地線）和節(jié)約寶貴的倒閘時間（從原有的半小縮短到1分鐘內(nèi)）。3.極大減少了閉鎖關(guān)系，避免出現(xiàn)傳統(tǒng)模式下線路因聯(lián)鎖關(guān)系而出現(xiàn)的復(fù)雜性，節(jié)約了大量的工程資源成本，可靠性提升不少。通過該開關(guān)柜的應(yīng)用可大大提高車輛正常運(yùn)行帶來的有利效益。

5? 結(jié)論

本電動越區(qū)負(fù)荷隔離開關(guān)柜在目前已成功應(yīng)用于上海浦東機(jī)場捷運(yùn)項(xiàng)目，自投以來設(shè)備操作、運(yùn)營穩(wěn)定。本電動越區(qū)負(fù)荷隔離開關(guān)柜在實(shí)現(xiàn)性能指標(biāo)的前提下，采用成熟技術(shù)設(shè)計，本文開發(fā)出一種可分?jǐn)?、關(guān)合額定電流的越區(qū)隔離負(fù)荷開關(guān)柜，為運(yùn)營中電力調(diào)度操作帶來了極大的便利和快捷，從根本上解決了因停電倒閘作業(yè)帶來的列車暫停運(yùn)營的嚴(yán)重問題，本電動越區(qū)隔離負(fù)荷開關(guān)柜的成功應(yīng)用，改善了地鐵運(yùn)行方式，基本填補(bǔ)了行業(yè)空白，為新技術(shù)，新產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為未來地鐵供電系統(tǒng)指引了方向。