城市軌道交通AC600 V上網(wǎng)電纜絕緣隱患整治和優(yōu)化改造

摘 要：廣州地鐵APM線AC600 V上網(wǎng)電纜由電纜轉(zhuǎn)接箱或軌旁開關(guān)箱饋出，穿金屬套管沿道床敷設(shè)，經(jīng)上網(wǎng)電纜夾固定，安裝在接觸軌上，為接觸軌供電。近年來發(fā)現(xiàn)，由于受道床潮濕、積水影響，潮濕區(qū)段上網(wǎng)電纜金屬套管受潮銹蝕，水汽侵入套管內(nèi)，加劇了線纜受潮風(fēng)險(xiǎn)，該情況主要存在于潮濕區(qū)段，且存在該情況的上網(wǎng)點(diǎn)有將近100處，隨著運(yùn)行年限增長，上網(wǎng)電纜絕緣性能明顯下降。另外，由于上網(wǎng)電纜總量大，結(jié)合目前人力采取周期性的上網(wǎng)電纜絕緣測試，不能及時(shí)、有效地發(fā)現(xiàn)電纜絕緣缺陷。鑒于此，對整治APM線上網(wǎng)電纜絕緣隱患的多種方式進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：上網(wǎng)電纜;隱患整治;優(yōu)化核減

中圖分類號：U231.8? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? 文章編號：1671-0797（2022）11-0055-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.11.015

1? ? 設(shè)備現(xiàn)狀

廣州地鐵APM線正線有48個(gè)供電分區(qū)，接觸軌上網(wǎng)點(diǎn)數(shù)量大（302個(gè)上網(wǎng)點(diǎn)），且APM線接觸軌供電制式為三相AC600 V供電，每個(gè)上網(wǎng)點(diǎn)有A、B、C三相上網(wǎng)電纜，導(dǎo)致APM線上網(wǎng)電纜總量大（906根上網(wǎng)電纜）。APM線原始設(shè)計(jì)為全自動(dòng)無人駕駛線路，正線設(shè)置48個(gè)供電分區(qū)主要是為了靈活停電，檢修與運(yùn)營可同步開展。但目前線路已運(yùn)營10年，線路運(yùn)營模式與供電模式已基本成型，全線分為4個(gè)供電大區(qū)，原有上網(wǎng)電纜的設(shè)置方式較為煩瑣，造成隱患點(diǎn)多，應(yīng)急處置耗時(shí)長。

另外，APM線上網(wǎng)電纜絕緣層單薄，部分區(qū)間道床環(huán)境潮濕，上網(wǎng)電纜處于潮濕環(huán)境下，絕緣層容易老化，在接觸軌帶負(fù)載的情況下，電纜絕緣老化位置容易被擊穿[1]，引起供電設(shè)備故障，影響正常行車。

2? ? 整治措施

2.1? ? 對正線冗余上網(wǎng)電纜進(jìn)行核減改造

結(jié)合列車取流情況、饋線開關(guān)保護(hù)動(dòng)作整定值及電纜載流量，測算在極端取流且能保證穩(wěn)定供電的前提下，各供電區(qū)所需要的最少上網(wǎng)電纜數(shù)量，撤除供電區(qū)冗余的電纜。

2.2? ? 對核減改造后保留的上網(wǎng)電纜進(jìn)行絕緣普查

組織對核減改造后保留的上網(wǎng)電纜進(jìn)行絕緣普查，對絕緣值不滿足檢規(guī)要求的上網(wǎng)電纜進(jìn)行更換;對線上受潮銹蝕嚴(yán)重的電纜套管進(jìn)行拆除并安裝防水絕緣支架將電纜墊高，減少電纜受潮風(fēng)險(xiǎn)。

3? ? 核減改造

3.1? ? 改造方式

拆除上網(wǎng)電纜饋出線側(cè)（電纜轉(zhuǎn)接箱側(cè)或軌旁開關(guān)箱側(cè)）以及連接接觸軌處的緊固件，對銅端子以及銅鋁過渡端子進(jìn)行絕緣包扎，用綁扎帶將包扎好的三相電纜固定在箱體內(nèi)和接觸軌內(nèi)側(cè)，防止與帶電體接觸。

3.2? ? 核減原則

3.2.1? ? 根據(jù)列車取流情況測算供電區(qū)最少保留電纜組數(shù)

目前APM線高峰期為5輛列車上線運(yùn)行，每輛列車為2節(jié)車廂，正常行車間隔下不會出現(xiàn)一個(gè)供電分區(qū)2輛列車同時(shí)取流的情況。但為了測算極端情況下列車取流值，本次列車取流測算的擬定條件為2輛3節(jié)編組列車（共6節(jié)車廂）在同一供電區(qū)取流數(shù)值（因?yàn)锳PM線單趟列車原始設(shè)計(jì)以及長遠(yuǎn)設(shè)計(jì)均為3節(jié)車廂編組）。

圖1為目前線上2節(jié)車廂列車高峰期滿載運(yùn)行時(shí)的取流曲線，分析取流曲線可知，列車出站加速時(shí)，整車取流達(dá)到峰值，峰值相電流為686 A，按照+10%的條件（686 A+68.6 A）規(guī)定本次測算時(shí)2節(jié)車廂取流最大值為754.6 A。

6節(jié)車廂（2列3節(jié)編組列車）在同一供電區(qū)同時(shí)取流時(shí)的相電流峰值為：

754.6×3=2 263.8 A

APM線在用上網(wǎng)電纜載流量為350 A，即6節(jié)車廂（2列3節(jié)編組列車）在同一供電區(qū)同時(shí)取流時(shí)，需要的上網(wǎng)電纜組數(shù)為：

2 263.8/350=6.468≈7組

據(jù)此得出結(jié)論：同一供電分區(qū)需要的最少上網(wǎng)電纜組數(shù)為7組。

3.2.2? ? 根據(jù)饋線開關(guān)整定值測算供電區(qū)最少保留電纜組數(shù)

饋線開關(guān)為供電區(qū)的上級電源，當(dāng)供電區(qū)發(fā)生供電故障時(shí)，饋線開關(guān)會保護(hù)跳閘，避免故障影響范圍擴(kuò)大[2]。目前APM線各供電區(qū)的饋線開關(guān)過流保護(hù)電流整定值為2 400 A，即供電區(qū)允許最大電流為2 400 A，當(dāng)供電區(qū)出現(xiàn)瞬時(shí)電流大于2 400 A時(shí)，供電饋線開關(guān)就會保護(hù)跳閘。

按照目前APM線上網(wǎng)電纜的載流量（350 A）進(jìn)行測算：

2 400/350≈6.857組

即當(dāng)供電區(qū)上網(wǎng)電纜組數(shù)大于6.857組時(shí)，上網(wǎng)電纜數(shù)量已滿足該供電區(qū)允許通過的最大電流，且饋線開關(guān)保護(hù)動(dòng)作先于電纜滿載，可起到保護(hù)電纜的作用，故供電區(qū)上網(wǎng)電纜組數(shù)最少應(yīng)為7組。

3.2.3? ? 核減后供電分區(qū)保留電纜數(shù)量定論

根據(jù)列車取流情況以及開關(guān)保護(hù)原理機(jī)制，最終可以測算出：正線供電分區(qū)需保留最少上網(wǎng)電纜組數(shù)為7組。

3.3? ? 各供電分區(qū)核減電纜數(shù)量

APM線供電分區(qū)主要分為4種類型，下面對其中3種供電分區(qū)的上網(wǎng)電纜核減方式進(jìn)行說明。

3.3.1? ? 道岔處供電分區(qū)（12個(gè)）

道岔處供電分區(qū)（圖2中虛線PS15S1區(qū)）無直接上級電源，依靠兩側(cè)相鄰的供電區(qū)通過閉合的軌旁開關(guān)為其供電，另外道岔處供電分區(qū)每支供電臂僅有一個(gè)上網(wǎng)點(diǎn)（LA代表一個(gè)上網(wǎng)點(diǎn)），故道岔處供電分區(qū)上網(wǎng)電纜不做核減改造。

3.3.2? ? 大供電分區(qū)（18個(gè)）

大供電分區(qū)（以圖3中PS167區(qū)為例）一般從區(qū)間開始到站臺位置結(jié)束（越過站臺約40 m），這類供電大區(qū)有一個(gè)上級電源（圖3中7102饋線開關(guān)），另外與鄰區(qū)通過合上軌旁開關(guān)進(jìn)行越區(qū)供電;在供電區(qū)中有3個(gè)集中上網(wǎng)的位置，分別為上級電源上網(wǎng)位置（4組上網(wǎng)電纜）、區(qū)間上網(wǎng)位置（3組上網(wǎng)電纜）以及供電區(qū)末端的上網(wǎng)位置（4組或3組電纜）。此類供電區(qū)經(jīng)測算得出，只需保留7組上網(wǎng)電纜即可滿足供電需求，計(jì)劃通過撤除區(qū)間上網(wǎng)位置3組上網(wǎng)電纜以及末端上網(wǎng)位置1組上網(wǎng)電纜，對區(qū)間電纜進(jìn)行核減改造，經(jīng)統(tǒng)計(jì)共可撤除上網(wǎng)點(diǎn)48處（144根電纜）。

3.3.3? ? 小供電分區(qū)（14個(gè)）

小供電分區(qū)（圖4中虛線PS14J區(qū)）位于每個(gè)車站的出站位置（出站約40 m位置），其設(shè)計(jì)初衷為施工作業(yè)時(shí)可靈活停電，減小停電檢修時(shí)的影響范圍。小供電分區(qū)沒有上級電源，主要依靠閉合與鄰區(qū)相連的軌旁開關(guān)，由鄰區(qū)為小供電區(qū)供電。小供電區(qū)只有一組上網(wǎng)電纜（LA代表一個(gè)上網(wǎng)點(diǎn)），當(dāng)該組上網(wǎng)電纜出現(xiàn)絕緣故障時(shí)，搶修人員必須下線路將上網(wǎng)電纜甩開，還需要在鄰區(qū)接觸軌絕緣節(jié)（圖4中IJ412或IJ411位置）上安裝中間連接板，通過與鄰區(qū)硬線連接并區(qū)的方式恢復(fù)供電。

目前APM線接觸軌檢修時(shí)的停、送電模式已基本固定，大部分小供電分區(qū)已失去其設(shè)計(jì)時(shí)的作用，其存在的供電安全隱患遠(yuǎn)比作用要大，所以對小供電分區(qū)進(jìn)行改造，將小供電分區(qū)通過換軌方式并入靠近站臺一側(cè)的大供電分區(qū)（圖5），杜絕小供電分區(qū)上網(wǎng)電纜故障導(dǎo)致供電區(qū)失電搶修耗時(shí)長的隱患[3]。改造后可減少小供電分區(qū)14個(gè)，減少上網(wǎng)電纜14處（42根電纜）。

3.3.4? ? 上網(wǎng)電纜核減數(shù)量統(tǒng)計(jì)

按照上述3類供電分區(qū)上網(wǎng)電纜的核減原則，計(jì)劃核減大供電分區(qū)上網(wǎng)點(diǎn)48處（144根電纜），小供電分區(qū)上網(wǎng)點(diǎn)14處（42根電纜），共核減62處上網(wǎng)點(diǎn)、186根上網(wǎng)電纜。

4? ? 絕緣普查

除對上網(wǎng)電纜進(jìn)行核減改造外，同步組織對上網(wǎng)電纜開展絕緣普查、整治工作。

4.1? ? 開展全線上網(wǎng)電纜絕緣排查整治

對排查中發(fā)現(xiàn)的絕緣值不滿足檢規(guī)要求的上網(wǎng)電纜進(jìn)行更換，確保線上上網(wǎng)電纜狀態(tài)良好。

4.2? ? 拆除受潮銹蝕電纜套管、安裝防水絕緣支架

受道床潮濕、積水影響，潮濕區(qū)段上網(wǎng)電纜金屬套管受潮銹蝕，水汽侵入套管內(nèi)，加劇了線纜受潮風(fēng)險(xiǎn)。在對受潮銹蝕嚴(yán)重的電纜套管進(jìn)行拆除時(shí)，通過技術(shù)創(chuàng)新，在電纜敷設(shè)路徑上安裝了防水絕緣支架將電纜墊高（圖6），以減少電纜受潮風(fēng)險(xiǎn)。

5? ? 結(jié)語

根據(jù)前述原則對上網(wǎng)電纜核減改造后，上網(wǎng)電纜數(shù)量共減少62處（減少了20.53%），從原來的302處（906根）減少至240處（720根）。撤除了區(qū)間上網(wǎng)電纜后，上網(wǎng)電纜基本在站臺附近布置，一旦發(fā)生絕緣故障需下線路搶修時(shí)，人員可快速到達(dá)故障位置，有效提升了應(yīng)急處置效率。

在對上網(wǎng)電纜進(jìn)行核減撤除時(shí)，優(yōu)先撤除潮濕位置上網(wǎng)點(diǎn)和敷設(shè)路徑復(fù)雜的上網(wǎng)點(diǎn)，能有效減少上網(wǎng)電纜絕緣故障風(fēng)險(xiǎn)，降低上網(wǎng)電纜故障修復(fù)難度，提高供電系統(tǒng)穩(wěn)定性。對小供電分區(qū)的改造，杜絕了小供電分區(qū)上網(wǎng)電纜故障導(dǎo)致供電區(qū)失電搶修耗時(shí)長的隱患。

采用對線上保留上網(wǎng)電纜進(jìn)行絕緣普查，對銹蝕電纜套管進(jìn)行拆除，上網(wǎng)電纜安裝防水絕緣支架墊高等技術(shù)手段進(jìn)行整治后，上網(wǎng)電纜受潮風(fēng)險(xiǎn)可明顯降低。

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收稿日期：2022-03-15

作者簡介：李博（1985—），男，內(nèi)蒙古呼和浩特人，工程師，研究方向：城市軌道供電技術(shù)。