25kV交流供電制式隔離開(kāi)關(guān)方案優(yōu)化

申正超，周 丹，代洪宇

（廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，廣東廣州 510010）

0 引言

隨著城市群的發(fā)展需要，城際線(xiàn)路近年來(lái)得以快速發(fā)展。直流牽引供電系統(tǒng)中，牽引變電所采用雙邊供電的模式，接觸網(wǎng)上下行之間不設(shè)上網(wǎng)聯(lián)絡(luò)隔離開(kāi)關(guān)，滿(mǎn)足供電系統(tǒng)N-1的設(shè)計(jì)原則。

交流牽引供電系統(tǒng)中，上下行接觸網(wǎng)通常由主變電所或開(kāi)閉所各引一回饋線(xiàn)上網(wǎng)，兩回饋線(xiàn)上網(wǎng)點(diǎn)之間設(shè)一臺(tái)上網(wǎng)聯(lián)絡(luò)隔離開(kāi)關(guān)。聯(lián)絡(luò)隔離開(kāi)關(guān)通過(guò)電纜與處于兩個(gè)物理空間且位于不同供電分區(qū)的接觸網(wǎng)相連，且裝設(shè)于其中一個(gè)物理空間（供電分區(qū)），則同一物理空間存在了兩個(gè)供電分區(qū)的設(shè)備。因此存在帶電檢修的風(fēng)險(xiǎn)隱患，為了確保人員與設(shè)備的安全，對(duì)25kV交流供電制式隔離開(kāi)關(guān)方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)顯得尤為重要。

1 隔離開(kāi)關(guān)設(shè)置原則對(duì)比分析

在直流牽引供電系統(tǒng)中，接觸網(wǎng)上下行之間不設(shè)上網(wǎng)聯(lián)絡(luò)隔離開(kāi)關(guān)?？紤]絕緣錨段關(guān)節(jié)處兩回饋線(xiàn)中的一回饋線(xiàn)故障以及兩回饋線(xiàn)同時(shí)故障時(shí)不影響列車(chē)正常運(yùn)行，僅絕緣錨段關(guān)節(jié)左右供電臂之間設(shè)上網(wǎng)聯(lián)絡(luò)隔離開(kāi)關(guān)。

交流牽引供電系統(tǒng)中，接觸網(wǎng)有2種上網(wǎng)方式。其中一種上網(wǎng)方式與直流供電系統(tǒng)相同，左右供電臂之間通過(guò)一臺(tái)上網(wǎng)聯(lián)絡(luò)隔離開(kāi)關(guān)相連，兩臺(tái)上網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)與之共同組成一臺(tái)三極隔離開(kāi)關(guān)，上下行之間不設(shè)聯(lián)絡(luò)隔離開(kāi)關(guān)。

另外一種上網(wǎng)方式中，上下行接觸網(wǎng)由主變電所或開(kāi)閉所各引一回饋線(xiàn)上網(wǎng)，兩回饋線(xiàn)上網(wǎng)點(diǎn)之間設(shè)一臺(tái)上網(wǎng)聯(lián)絡(luò)隔離開(kāi)關(guān)。上下行兩上網(wǎng)點(diǎn)間距較遠(yuǎn)，聯(lián)絡(luò)隔離開(kāi)關(guān)常安裝于一臺(tái)上網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)旁。

由于直流牽引供電系統(tǒng)的左右臂同時(shí)停電，所以檢修作業(yè)不存在安全隱患。而交流牽引供電系統(tǒng)要求每個(gè)供電分區(qū)可獨(dú)立檢修作業(yè)，互不干擾，因此可能導(dǎo)致交流牽引供電系統(tǒng)檢修作業(yè)存在安全隱患，對(duì)交流牽引供電系統(tǒng)的接觸網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)的優(yōu)化設(shè)計(jì)顯得尤為必要。

2 存在的風(fēng)險(xiǎn)隱患

2.1 交流牽引供電系統(tǒng)上下行聯(lián)絡(luò)隔離開(kāi)關(guān)

由于上下行聯(lián)絡(luò)隔離開(kāi)關(guān)刀閘兩端通過(guò)電纜分別與上下行接觸網(wǎng)相連，只有當(dāng)上下行接觸網(wǎng)同時(shí)停電時(shí)，聯(lián)絡(luò)隔離開(kāi)關(guān)刀閘才不帶電；若上行或下行接觸網(wǎng)帶電，則聯(lián)絡(luò)隔離開(kāi)關(guān)刀閘一端將始終帶電。

當(dāng)上下行或處于不同供電分區(qū)的接觸網(wǎng)需要進(jìn)行運(yùn)營(yíng)檢修時(shí)，若上行接觸網(wǎng)停電，此時(shí)接觸網(wǎng)上下行聯(lián)絡(luò)隔離開(kāi)關(guān)處于分閘狀態(tài)，由于聯(lián)絡(luò)隔離開(kāi)關(guān)刀閘兩端分別與上下行接觸網(wǎng)連接，此時(shí)若聯(lián)絡(luò)隔離開(kāi)關(guān)裝于上行，則聯(lián)絡(luò)隔離開(kāi)關(guān)與下行接觸網(wǎng)相連刀閘帶電，即接觸網(wǎng)停電檢修區(qū)域存在帶電體，危及運(yùn)營(yíng)檢修安全。

以聯(lián)絡(luò)隔離開(kāi)關(guān)裝于上行為例，僅上行接觸網(wǎng)停電檢修，此時(shí)聯(lián)絡(luò)隔離開(kāi)關(guān)處于分位，刀閘一端與下行帶電匯流排通過(guò)電纜連接。如此，上行停電檢修區(qū)域存在帶電體。

2.2 交流牽引供電系統(tǒng)左右供電臂聯(lián)絡(luò)隔離開(kāi)關(guān)

左右供電臂聯(lián)絡(luò)隔離開(kāi)關(guān)刀閘兩端通過(guò)母排分別與接觸網(wǎng)左右供電臂上網(wǎng)點(diǎn)相連，與左右供電臂各一臺(tái)上網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)組合安裝于側(cè)墻。只有當(dāng)左右供電臂同時(shí)停電時(shí)，隔離開(kāi)關(guān)刀閘不帶電，否則隔離開(kāi)關(guān)刀閘帶電，而且交流牽引供電系統(tǒng)電壓高，供電臂長(zhǎng)，同時(shí)停電影響范圍廣，如圖1所示。

圖1 左右供電臂聯(lián)絡(luò)隔離開(kāi)關(guān)風(fēng)險(xiǎn)

3 方案優(yōu)化

3.1 交流牽引供電系統(tǒng)上下行聯(lián)絡(luò)隔離開(kāi)關(guān)

若在接觸網(wǎng)上下行不同供電分區(qū)聯(lián)絡(luò)處設(shè)置2臺(tái)聯(lián)絡(luò)隔離開(kāi)關(guān)，即上下行接觸網(wǎng)各設(shè)一臺(tái)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，且通過(guò)連鎖實(shí)現(xiàn)同時(shí)分合閘，則上行或下行接觸網(wǎng)停電檢修時(shí)，處于停電檢修區(qū)域的聯(lián)絡(luò)隔離開(kāi)關(guān)刀閘不帶電，保障了停電側(cè)運(yùn)營(yíng)檢修安全。

雖然上行或下行停電時(shí)，未停電側(cè)聯(lián)絡(luò)隔離開(kāi)關(guān)與接觸網(wǎng)相連的刀閘依舊帶電，但上下行接觸網(wǎng)屬于不同的運(yùn)營(yíng)維護(hù)區(qū)段，停電檢修運(yùn)營(yíng)維護(hù)區(qū)段無(wú)帶電體。

為了實(shí)現(xiàn)確保作業(yè)人員與設(shè)備的安全，下面對(duì)三種二次實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行了對(duì)比分析。

方案一：增加聯(lián)絡(luò)控制電纜，實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)聯(lián)絡(luò)隔離開(kāi)關(guān)遠(yuǎn)方、就地操作同時(shí)分合閘。

在原操作機(jī)構(gòu)箱接線(xiàn)基礎(chǔ)上，增加3個(gè)接線(xiàn)端子（可用原機(jī)構(gòu)箱中備用端子），將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)（S10）接點(diǎn)2和分合閘按鈕（S4A/S4E）接點(diǎn)24分別引出至新增加端子，在外部用一根10芯2.5mm2控制電纜（留有備用芯）電纜進(jìn)行短接，實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)電動(dòng)聯(lián)絡(luò)隔離開(kāi)關(guān)就地同時(shí)分合閘。

此方案機(jī)構(gòu)箱改動(dòng)小，接線(xiàn)改動(dòng)少，也方便現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作。不足點(diǎn)是兩臺(tái)電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)位置均以第一臺(tái)（受控制的操作機(jī)構(gòu)）為準(zhǔn)，即被控制的第二臺(tái)操作機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)（失效）起不到遠(yuǎn)方、就地切換控制的作用。

方案二：增加控制箱，實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)聯(lián)絡(luò)隔離開(kāi)關(guān)遠(yuǎn)方、就地操作同時(shí)分合閘。

將兩臺(tái)聯(lián)絡(luò)隔離開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)箱的遠(yuǎn)動(dòng)、就地分合閘接點(diǎn)通過(guò)兩根10芯2.5mm2截面控制電纜（總長(zhǎng)度和方案一等長(zhǎng)）全部引進(jìn)新增的控制箱，增加繼電器及按鈕，由新增控制箱實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)聯(lián)絡(luò)隔離開(kāi)關(guān)就地同時(shí)分合閘。而新增的控制箱只能裝設(shè)于上行或下行，存在誤入帶電區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)，經(jīng)濟(jì)性也較低。

方案三：僅實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)聯(lián)絡(luò)隔離開(kāi)關(guān)遠(yuǎn)方操作同時(shí)分合閘，如圖2所示。

圖2 方案三隔離開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)箱接線(xiàn)

該方案無(wú)須另增控制箱或聯(lián)控控制電纜，僅通過(guò)改造后臺(tái)接線(xiàn)方案即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方控制兩臺(tái)隔離開(kāi)關(guān)同時(shí)分合閘。

以上三種方案均需控制室隔開(kāi)監(jiān)控屏需新增遙控分合閘回路，兩臺(tái)電動(dòng)隔刀共用分合閘把手。在軟件程序中與既有刀閘遙控聯(lián)動(dòng)，能實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)電動(dòng)隔刀遙控同時(shí)動(dòng)作（分合閘）功能。此外還均需拓展二次端子和相應(yīng)配線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)新增隔離開(kāi)關(guān)的遙信、遙控、閉鎖等功能。

聯(lián)絡(luò)隔離開(kāi)關(guān)主要用于上行或下行接觸網(wǎng)饋線(xiàn)側(cè)故障時(shí)，通過(guò)開(kāi)關(guān)的合閘實(shí)現(xiàn)支援供電，兩臺(tái)開(kāi)關(guān)同時(shí)進(jìn)行合閘以便縮短倒閘時(shí)間；正常運(yùn)行情況下同時(shí)處于分位，便于運(yùn)營(yíng)檢修。

當(dāng)上行或下行接觸網(wǎng)進(jìn)行檢修作業(yè)時(shí)，應(yīng)保留聯(lián)絡(luò)隔離開(kāi)關(guān)就地獨(dú)立操作的權(quán)限，避免未停電檢修區(qū)域聯(lián)絡(luò)隔離開(kāi)關(guān)閉合，導(dǎo)致停電檢修區(qū)域存在帶電體。

方案一與方案二均能實(shí)現(xiàn)就地操作同時(shí)分合閘，不利于安全檢修，停電檢修區(qū)域存在帶電體的風(fēng)險(xiǎn)。從安全性、經(jīng)濟(jì)性、可操作性等方面考慮，推薦選用方案三。

3.2 交流牽引供電系統(tǒng)左右供電臂聯(lián)絡(luò)隔離開(kāi)關(guān)

左右供電臂聯(lián)絡(luò)隔離開(kāi)關(guān)與左右供電臂上網(wǎng)開(kāi)關(guān)組合安裝于側(cè)墻上，于兩臺(tái)上網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)之間再串接一臺(tái)聯(lián)絡(luò)隔離開(kāi)關(guān)沒(méi)有實(shí)際的意義，增加一臺(tái)聯(lián)絡(luò)隔離開(kāi)關(guān)仍處于同一物理空間，不能從根本上解決問(wèn)題。

可在左右供電臂聯(lián)絡(luò)隔離開(kāi)關(guān)旁增加安全警示標(biāo)識(shí)，對(duì)運(yùn)營(yíng)檢修人員起安全警示作用。同時(shí)完善運(yùn)營(yíng)檢修規(guī)程，避免檢修人員觸碰聯(lián)絡(luò)隔離開(kāi)關(guān)帶電側(cè)刀閘，規(guī)避存在的風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)交直流牽引供電系統(tǒng)隔離開(kāi)關(guān)設(shè)置原則進(jìn)行了對(duì)比分析，并對(duì)25kV交流供電制式上網(wǎng)聯(lián)絡(luò)隔離開(kāi)關(guān)布置提出了優(yōu)化方案，得出以下結(jié)論：

（1）上下行上網(wǎng)聯(lián)絡(luò)隔離開(kāi)關(guān)新增一臺(tái)聯(lián)絡(luò)隔離開(kāi)關(guān)，并通過(guò)后臺(tái)實(shí)現(xiàn)同一上網(wǎng)點(diǎn)兩臺(tái)上網(wǎng)聯(lián)絡(luò)隔離開(kāi)關(guān)的遠(yuǎn)程同時(shí)分合閘，縮短上下行支援供電時(shí)間，確保檢修作業(yè)的安全性。

（2）左右臂聯(lián)絡(luò)隔離開(kāi)關(guān)增加安全警示標(biāo)識(shí)，提高了檢修作業(yè)的安全性。

（3）建議區(qū)間隔離開(kāi)關(guān)均設(shè)置在變電所接觸網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)室，提高交流供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性。