1設備現(xiàn)狀

廣州地鐵APM線正線有48個供電分區(qū),接觸軌上網點數(shù)量大(302個上網點),且APM線接觸軌供電制式為三相AC600V供電,每個上網點有A、B、C三相上網電纜,導致APM線上網電纜總量大(906根上網電纜)。APM線原始設計為全自動無人駕駛線路,正線設置48個供電分區(qū)主要是為了靈活停電,檢修與運營可同步開展。但目前線路已運營10年,線路運營模式與供電模式已基本成型,全線分為4個供電大區(qū),原有上網電纜的設置方式較為煩瑣,造成隱患點多,應急處置耗時長。

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

2整治措施

2.1對正線冗余上網電纜進行核減改造

結合列車取流情況、饋線開關保護動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電纜進行絕緣普查

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

3核減改造

3.1改造方式

拆除上網電纜饋出線側(電纜轉接箱側或軌旁開關箱側)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行絕緣包扎,用綁扎帶將包扎好的三相電纜固定在箱體內和接觸軌內側,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)一個供電分區(qū)2輛列車同時取流的情況。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(因為APM線單趟列車原始設計以及長遠設計均為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行時的取流曲線,分析取流曲線可知,列車出站加速時,整車取流達到峰值,峰值相電流為686A,按照+10＋的條件(686A+68.6A)規(guī)定本次測算時2節(jié)車廂取流最大值為%54.6A。

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

%54.6×372263.8A

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

2263.8/35076.468≈%組

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

3.2.2根據(jù)饋線開關整定值測算供電區(qū)最少保留電纜

組數(shù)

饋線開關為供電區(qū)的上級電源,當供電區(qū)發(fā)生供電故障時,饋線開關會保護跳閘,避免故障影響范圍擴大。目前APM線各供電區(qū)的饋線開關過流保護電流整定值為2400A,即供電區(qū)允許最大電流為2400A,當供電區(qū)出現(xiàn)瞬時電流大于2400A時,供電饋線開關就會保護跳閘。

按照目前APM線上網電纜的載流量(350A)進行測算:

2400/350≈6.857組

即當供電區(qū)上網電纜組數(shù)大于6.857組時,上網電纜數(shù)量已滿足該供電區(qū)允許通過的最大電流,且饋線開關保護動作先于電纜滿載,可起到保護電纜的作用,故供電區(qū)上網電纜組數(shù)最少應為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保護原理機制,最終可以測算出:正線供電分區(qū)需保留最少上網電纜組數(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)的上網電纜核減方式進行說明。

3.3.1道岔處供電分區(qū)(12個)

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

圖2道岔供電分區(qū)示意圖

3.3.2大供電分區(qū)(18個)

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束(越過站臺約40m),這類供電大區(qū)有一個上級電源(圖3中7102饋線開關),另外與鄰區(qū)通過合上軌旁開關進行越區(qū)供電:在供電區(qū)中有3個集中上網的位置,分別為上級電源上網位置(4組上網電纜)、區(qū)間上網位置(3組上網電纜)以及供電區(qū)末端的上網位置(4組或3組電纜)。此類供電區(qū)經測算得出,只需保留7組上網電纜即可滿足供電需求,計劃通過撤除區(qū)間上網位置3組上網電纜以及末端上網位置1組上網電纜,對區(qū)間電纜進行核減改造,經統(tǒng)計共可撤除上網點48處(144根電纜)。

3.3.3小供電分區(qū)(14個)

小供電分區(qū)(圖4中虛線PS14J區(qū))位于每個車站的出站位置(出站約40m位置),其設計初衷為施工作業(yè)時可靈活停電,減小停電檢修時的影響范圍。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,由鄰區(qū)為小供電區(qū)供電。小供電區(qū)只有一組上網電纜(LA代表一個上網點),當該組上網電纜出現(xiàn)絕緣故障時,搶修人員必須下線路將上網電纜甩開,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)的方式恢復供電。

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

3.3.4上網電纜核減數(shù)量統(tǒng)計

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

4絕緣普查

除對上網電纜進行核減改造外,同步組織對上網電纜開展絕緣普查、整治工作。

4.1開展全線上網電纜絕緣排查整治

對排查中發(fā)現(xiàn)的絕緣值不滿足檢規(guī)要求的上網電纜進行更換,確保線上上網電纜狀態(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)段上網電纜金屬套管受潮銹蝕,水汽侵入套管內,加劇了線纜受潮風險。在對受潮銹蝕嚴重的電纜套管進行拆除時,通過技術創(chuàng)新,在電纜敷設路徑上安裝了防水絕緣支架將電纜墊高(圖6),以減少電纜受潮風險。

5結語

根據(jù)前述原則對上網電纜核減改造后,上網電纜數(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)間上網電纜后,上網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,人員可快速到達故障位置,有效提升了應急處置效率。

在對上網電纜進行核減撤除時,優(yōu)先撤除潮濕位置上網點和敷設路徑復雜的上網點,能有效減少上網電纜絕緣故障風險,降低上網電纜故障修復難度,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)上網電纜故障導致供電區(qū)失電搶修耗時長的隱患。

采用對線上保留上網電纜進行絕緣普查,對銹蝕電纜套管進行拆除,上網電纜安裝防水絕緣支架墊高等技術手段進行整治后,上網電纜受潮風險可明顯降低。