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)
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。
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。
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。
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)
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。
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)。
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。