1設(shè)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(wǎng)點數(shù)量大(302個上網(wǎng)點),且APM線接觸軌供電制式為三相AC600V供電,每個上網(wǎng)點有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)計為全自動無人駕駛線路,正線設(shè)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(wǎng)電纜的設(shè)置方式較為煩瑣,造成隱患點多,應(yīng)急處置耗時長。

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)電纜進行核減改造

結(jié)合列車取流情況、饋線開關(guān)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(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)電纜進行絕緣普查

組織對核減改造后保留的上網(wǎng)電纜進行絕緣普查,對絕緣值不滿足檢規(guī)要求的上網(wǎng)電纜進行更換:對線上受潮銹蝕嚴(yán)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(fēng)險。

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(shè)計以及長遠設(shè)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(wǎng)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(wǎng)電纜組數(shù)為:

2263.8/35076.468≈%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,饋線開關(guān)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(guān)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(dāng)供電區(qū)出現(xiàn)瞬時電流大于2400A時,供電饋線開關(guān)就會保護跳閘。

按照目前APM線上網(wǎng)電纜的載流量(350A)進行測算:

2400/350≈6.857組

即當(dāng)供電區(qū)上網(wǎng)電纜組數(shù)大于6.857組時,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(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(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(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上網(wǎng)點(LA代表一個上網(wǎng)點),故道岔處供電分區(qū)上網(wǎng)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(jié)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(guān)),另外與鄰區(qū)通過合上軌旁開關(guān)進行越區(qū)供電:在供電區(qū)中有3個集中上網(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)間電纜進行核減改造,經(jīng)統(tǒng)計共可撤除上網(wǎng)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(shè)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(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代表一個上網(wǎng)點),當(dāng)該組上網(wǎng)電纜出現(xiàn)絕緣故障時,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(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)失電搶修耗時長的隱患。改造后可減少小供電分區(qū)14個,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

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

4絕緣普查

除對上網(wǎng)電纜進行核減改造外,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。在對受潮銹蝕嚴(yán)重的電纜套管進行拆除時,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。

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,人員可快速到達故障位置,有效提升了應(yīng)急處置效率。

在對上網(wǎng)電纜進行核減撤除時,優(yōu)先撤除潮濕位置上網(wǎng)點和敷設(shè)路徑復(fù)雜的上網(wǎng)點,能有效減少上網(wǎng)電纜絕緣故障風(fēng)險,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)失電搶修耗時長的隱患。

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