地鐵工程聯(lián)絡(luò)線接觸網(wǎng)供電分段應(yīng)用方案探討

魏錦地

(廈門軌道交通集團 福建廈門 361000)

地鐵工程聯(lián)絡(luò)線是用于在非運營期間的情況下將車輛從一條線路運行調(diào)往另一條線路，在不同線路之間起連接作用的跨線調(diào)車用線路，以保證地鐵運輸系統(tǒng)的機動性和互通性。而工程聯(lián)絡(luò)線接觸網(wǎng)供電分段的優(yōu)化設(shè)計可以縮小供電故障時的停電范圍，實現(xiàn)非故障線路的正常供電和運行，縮短故障緊急搶修停送電時間，增加供電的靈活性，減小線路間的相互影響。

1 存在問題分析

1.1 原方案介紹

當前國內(nèi)地鐵工程聯(lián)絡(luò)線接觸網(wǎng)供電分段設(shè)計普遍采用在聯(lián)絡(luò)線中間段位置設(shè)置單分段絕緣器和在鋼軌上設(shè)置絕緣結(jié)的方案，實現(xiàn)接觸網(wǎng)機械電氣隔離，實現(xiàn)接觸網(wǎng)供電分區(qū)和軌道電流斷開的功能，能滿足兩條正線間簡單的供電分區(qū)，主要工程量如表1所示。

表1 原方案主要設(shè)備數(shù)量

1.2 方案不足分析

工程聯(lián)絡(luò)線單分段絕緣器和絕緣結(jié)的方案雖然滿足了接觸網(wǎng)供電分區(qū)隔離的功能，但沒有考慮線路故障時運營搶修組織程序復雜，搶修時間長，列車停在聯(lián)絡(luò)線上有誤闖有電區(qū)的危險。不足之處主要表現(xiàn)在：（1）工程聯(lián)絡(luò)線分段絕緣器發(fā)生故障，兩條正線線路須同時停電開展故障緊急搶修，影響兩條正線的線路正常運營，影響范圍廣，故障停運會造成社會不良的反應(yīng)；（2）一條正線線路發(fā)生故障時，該故障線路接觸網(wǎng)供電需要停電，由于未設(shè)置可視化自動接地裝置，需手動掛、拆地線，接觸網(wǎng)接地操作程序所用時間較長，造成故障恢復時間較長，同時也存在另一側(cè)無故障線路有電區(qū)泄露電流對故障線路搶修人員感應(yīng)電觸電的危險；（3）工程聯(lián)絡(luò)線設(shè)備的維護保養(yǎng)因涉及兩條線路的停送電和掛、拆地線等調(diào)度管理，配合難度大，存在操作確認環(huán)節(jié)等復雜情況，造成在有限的天窗點內(nèi)線路間跨線調(diào)車專業(yè)效率低下的情況；（4）單分段絕緣器設(shè)置因不在工程聯(lián)絡(luò)線兩頭信號機處，如有一條正線側(cè)聯(lián)絡(luò)線發(fā)生故障時，存在列車?？吭谛盘枡C前，列車同時跨越有電區(qū)和無電區(qū)的危險情況。

2 可行性分析及論證

2.1 優(yōu)化方案介紹

地鐵故障零故障現(xiàn)象是不可能實現(xiàn)的，只能盡量減小故障發(fā)生的概率，在小概率事件發(fā)生時，通過有效的服務(wù)補救措施，盡量減小故障對地鐵運營質(zhì)量的影響，這是每個地鐵運營方在不斷努力的目標。該文以廈門地鐵1/3線工程聯(lián)絡(luò)線為例，在工程聯(lián)絡(luò)線兩端分別設(shè)置接觸網(wǎng)分段絕緣器，接觸網(wǎng)分段絕緣器與工程聯(lián)絡(luò)線兩端信號機設(shè)置在同一位置，同時在靠近3 號線接觸網(wǎng)分段絕緣器處增設(shè)一臺電動隔離開關(guān)，由3號線供電臂向工程聯(lián)絡(luò)線中間段供電。在靠近1號線接觸網(wǎng)分段絕緣器兩端分別設(shè)置一臺可視化直流驗電自動接地裝置，并且在靠近1 號線接觸網(wǎng)分段絕緣器兩端分別設(shè)置一臺可視化直流驗電自動接地裝置和鋼軌絕緣結(jié)。

2.2 優(yōu)化方案優(yōu)點

（1）工程聯(lián)絡(luò)線兩側(cè)信號機處各設(shè)置分段絕緣器，比如有一條正線側(cè)工程聯(lián)絡(luò)線發(fā)生故障時，避免了列車?？吭谛盘枡C前，列車同時跨越有電區(qū)和無電區(qū)的危險情況。（2）工程聯(lián)絡(luò)線設(shè)置可視化直流驗電自動接地裝置，檢修時可自動掛、拆地線，在有限的天窗點內(nèi)提高工作效率。（3）當靠近正線側(cè)的工程聯(lián)絡(luò)線發(fā)生故障時，可斷開電動隔離開關(guān)，形成工程聯(lián)絡(luò)線雙分段絕緣器間中性段無電區(qū)，大大減少了相鄰區(qū)域感應(yīng)電的影響。接觸網(wǎng)故障搶修時，不影響另一條線路的正常運營，減小線路間的相互影響，極大地方便了運營調(diào)度管理的優(yōu)點[1]。

2.3 優(yōu)化方案主要設(shè)備技術(shù)參數(shù)

優(yōu)化方案主要設(shè)備數(shù)量具體如表2所示。

表2 優(yōu)化方案主要設(shè)備數(shù)量

（1）接觸網(wǎng)分段絕緣器。接觸網(wǎng)分段絕緣器是接觸網(wǎng)進行電分段時采用的一種絕緣設(shè)備，單件絕緣體額定電壓1.5 kV，工頻干耐受電壓60 kV，工頻濕耐受電壓30 kV，5 min 工頻耐壓100 kV，泄漏距離400 mm。接觸網(wǎng)分段絕緣器整機技術(shù)參數(shù)額定電壓1.5 kV，最大短路電流6 000 A/0.25 s，空氣絕緣距離400 mm，磨耗性能10 萬弓架次/年。分段絕緣器自帶匯流排斷面與懸掛用匯流排斷面一致，具有受電弓雙向通過的功能。（2）電動隔離開關(guān)。電動隔離開關(guān)是一種用于“隔離電源、倒閘操作、用以連通和切斷小電流電路”，無滅弧功能的電動操作開關(guān)器件。接觸網(wǎng)電動隔離開關(guān)額定電壓DC1500V，額定電流3 150 A，可靠分、合閘次數(shù)3 000次，爬電距離460 mm，接線端子最大水平靜拉力150 N。操動機構(gòu)設(shè)有機械和電氣閉鎖功能，帶電情況下不能進行近端操作，操動機構(gòu)設(shè)分合閘位置標志，機構(gòu)發(fā)生故障時給出信號，設(shè)有效可靠的消弧措施，消弧角隙可自行切斷由于開關(guān)分合閘所產(chǎn)生的電弧。（3）可視化直流驗電自動接地裝置?？梢暬绷黩炿娮詣咏拥匮b置用于遠方或就地對接觸網(wǎng)進行驗電接地操作，內(nèi)置直流帶電顯示閉鎖裝置，無論遠方遙控操作還是就地操作，都具有驗電、接地聯(lián)鎖功能?？梢暬绷黩炿娊拥匮b置標稱電壓DC1500V，額定電壓DC1800V，電氣間隙觸頭對機殼64 mm，開關(guān)端口84 mm，爬電距離觸頭對機殼160 mm，接地回路短時耐受電流80 kA，接地回路短時耐受時間0.25 s。絕緣等級OV4，外殼防護等級IP65。

3 優(yōu)化方案施工安裝

3.1 可視化驗電自動接地裝置土建要求

為滿足可視化直流自動驗電接地裝置限界要求，在工程聯(lián)絡(luò)線土建預留的側(cè)面限界不小于2.5 m，長度不小于1.5 m，凈空高度不小于3 000 mm，并呈矩形結(jié)構(gòu)。安裝相關(guān)技術(shù)標準符合設(shè)計及質(zhì)量驗收標準。

3.2 分段絕緣器施工安裝

地下段使用G-FD-CWL型剛性分段絕緣器，由絕緣子、主連體及匯流排連接體、長滑道這3 個部分組成。在兩懸掛定位點線路中心的正上方預留分段絕緣器位置，在分段絕緣器兩端安裝完成本錨段匯流排，架設(shè)完成該錨段接觸導線，將接觸導線從預留位置中心鋸斷，兩端各留出適量導線，并將接觸導線向上方略為彎曲，以滿足設(shè)計規(guī)范要求。將分段絕緣器依次與前后匯流排通過連接板連接固定，并在懸掛定位點處錨緊匯流排。在該錨段導高、拉出值及匯流排坡度調(diào)整完畢后，在分段絕緣器上安裝調(diào)整工具，松開銅滑軌固定螺栓檢查滑軌面是否緊密貼合調(diào)整工具表面[2]。以軌面為基準，用激光測量儀檢測分段絕緣器是否平正，保證整個分段絕緣器接觸部分等高、過渡平滑、無偏磨和撞擊硬點出現(xiàn)。用扭矩扳手上緊滑軌螺栓，取下調(diào)整工具。用水平尺復檢分段絕緣器過渡狀態(tài)和平直度。用檢測受電弓往返檢查分段絕緣器的狀態(tài)，應(yīng)過渡平穩(wěn)、無打弓、碰弓現(xiàn)象。具體安裝步驟及注意事項如下[3-4]。

（1）檢查匯流排接觸線是否位于軌面連線的中垂線位置，如果不是，要調(diào)整其位置，使其保持在中垂線位置±100 mm 處。（2）依據(jù)剛性分段絕緣器設(shè)計位置和長度，標記安裝范圍，并在安裝范圍以外安裝預留匯流排連接螺孔的匯流排，以備安裝匯流排內(nèi)連接板。（3）把剛性分段絕緣器一端先安裝在固定好匯流排上，然后再連接剛性分段絕緣器的另一端。（4）在把接觸線嵌入剛性分段絕緣器的卡線槽前可以暫不安裝長短滑道。適當緊固兩端螺絲，并調(diào)整剛性分段絕緣器整體狀況，使得匯流排卡線槽與剛性分段絕緣器的匯流排連接體的卡線槽對接一致。（5）使用合適的固定扳手或梅花扳手和力矩扳手緊固所有的緊固螺絲、螺母，注意要先擰外端的兩個，再擰緊內(nèi)端的兩個，使其達到推薦緊固力矩值，然后再松開，反復3次。（6）在剛性分段絕緣器主連接體的下方有一凹槽，它是將接觸線余頭向上彎曲的預留空間，余頭長度100 mm，向上翹起15°。（7）在接觸線放線后將長、短滑道及滑道上下調(diào)整定位板用M15×30 的螺絲安裝在固定連板上，注意一定要將滑道上下調(diào)整定位板的導柱置于滑道的長槽內(nèi)，初步調(diào)整滑道、接觸線等的底部水平面，反復3次緊固連接螺絲。螺母力矩值具體如表3所示。

表3 螺母力矩值

3.3 隔離開關(guān)安裝

（1）開關(guān)安裝墻體必須為混凝土C30結(jié)構(gòu)，安裝前核實現(xiàn)場安裝條件，如與設(shè)計要求不符應(yīng)及時向設(shè)計單位提出。（2）在打孔之前，用鋼筋探測儀測出鋼筋位置，應(yīng)盡量避開隧道內(nèi)結(jié)構(gòu)鋼筋。操作機構(gòu)箱及傳動桿距離隧道壁一般不得大于450 mm，開關(guān)帶電體距離建筑物不得小于200 mm。用鋼卷尺測出從地面到上面的開關(guān)處的尺寸，按照尺寸圖量出相應(yīng)的尺寸，用記號筆做上標記。打孔時垂直于打孔的面，不能傾斜，左右孔的間距誤差±10 mm，上下孔的間距最好避免有誤差，打孔深度誤差+5 mm/-3 mm。M16 后切底先用TE-C 專用限位鉆頭鉆孔22 mm×115 mm 用吹氣筒把灰清理干凈，然后用TE-C 專用擴孔工具擴孔，擴孔工具上下合上，擴孔成功，再用吹氣筒清理干凈，插入后切底錨栓，用敲擊工具敲擊安裝錨栓，露出紅線安裝線，安裝完成，套筒表面應(yīng)低于混凝土表面1～3 mm。（3）隔離開關(guān)與操動機構(gòu)處于同一垂直面上。調(diào)整三聯(lián)隔離開關(guān)處于同一水平直線上。調(diào)試隔離開關(guān)和操動機構(gòu)開合同步到位，隔離開關(guān)動觸頭和靜觸頭中心線重合。安裝傳動軸時，調(diào)整有關(guān)活動孔的位置，使傳動軸處于鉛垂位置，保證開關(guān)運轉(zhuǎn)自如。安裝后的隔離開關(guān)在開閉過程中必須滿足帶電體與接地體之間的絕緣距離要求不能小于150 mm。隔離開關(guān)分閘狀態(tài)下距離隧道頂部不得小于500 mm，操作手柄在操作后必須立即取下，不得遺留在開關(guān)上。（4）上網(wǎng)引線根據(jù)接觸網(wǎng)平面圖選用8 根150 mm2電纜并排固定在隧道壁上，跳線安裝選用120 mm2軟銅絞線。150 mm2隔離開關(guān)一端，連接銅線端子；另一端匯流排一段，連接150B鋁銅過渡電連接線夾，電纜剝開70 mm長穿入端子壓接，握緊荷重不小于6.9 kN，用螺栓連接至匯流排電連接線夾，緊固力矩45 N·m[5-6]。

3.4 優(yōu)化調(diào)度管理職責

根據(jù)地鐵線網(wǎng)規(guī)劃、線路具體設(shè)置及運營調(diào)度分工管理要求，工程聯(lián)絡(luò)線歸其中一條正線電力調(diào)度管理。便于自動掛、拆地線等運營維護，充分考慮了各種工況下的接觸網(wǎng)供電運行情況，提高了廈門地鐵3 號線線路供電的靈活性和安全性，減小了3 號線與既有1、2 號線線路的影響，同時也有利于不同線路運營間的跨線調(diào)車的調(diào)度管理工作。

3.5 優(yōu)化監(jiān)控原則

對于新增的電動隔離開關(guān)，車站變電所內(nèi)相關(guān)設(shè)備對其進行電氣閉鎖及一、二次電源供電，對應(yīng)新增隔離開關(guān)三遙等信息的監(jiān)控原則為3號線PSCADA 系統(tǒng)對其既監(jiān)視又控制，1號線或2號線PSCADA系統(tǒng)對其只監(jiān)視不控制，厘清了不同線路設(shè)備操作程序，縮短了機電設(shè)備故障搶修時間，提高了運營管理水平。

4 結(jié)語

該文以廈門地鐵3號線為例，結(jié)合平時運營維護、調(diào)度管理以及故障情況下的緊急搶修設(shè)置，提出了地鐵不同線路間工程聯(lián)絡(luò)線的接觸網(wǎng)供電分段優(yōu)化設(shè)計方案，當靠近一條正線側(cè)的工程聯(lián)絡(luò)線發(fā)生故障時，可斷開工程聯(lián)絡(luò)線電動隔離開關(guān)，另一條線路仍能夠保證正常運行，減少工程聯(lián)絡(luò)線故障對地鐵正常運營的影響，在一定程度上縮短停電運行范圍，提升了旅客的出行體驗。