淺談城市軌道交通供電系統(tǒng)施工管理

夏六剛

摘要：為保障城市軌道交通線路試運(yùn)行階段及初期開通運(yùn)營后列車供電持續(xù)穩(wěn)定，結(jié)合西安北至機(jī)場城際軌道項(xiàng)目（以下簡稱“機(jī)場城際”）自身實(shí)際，本文就機(jī)場城際供電系統(tǒng)施工管理中存在的問題進(jìn)行分析，給出優(yōu)化改進(jìn)措施，以便高效、合理組織建設(shè)期供電設(shè)備施工安裝及運(yùn)營初期供電設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)，確保機(jī)場城際供電設(shè)備安全運(yùn)行，滿足牽引供電及動(dòng)力照明系統(tǒng)用電需求。

關(guān)鍵詞：機(jī)場城際；供電系統(tǒng)；施工管理；電力調(diào)度

1引言

機(jī)場城際是連通西安北高鐵站與咸陽國際機(jī)場的大動(dòng)脈，具有陜西省打造交通強(qiáng)省的重大戰(zhàn)略意義，線路設(shè)有馬東、藝術(shù)中心兩座主變電站，將110kV外電源交流電降壓為35kV交流電后，通過環(huán)網(wǎng)電纜向全線牽引降壓變電所供電。牽引降壓變電所再將35kV交流電降壓整流為1500V直流電供給接觸網(wǎng)、降壓為0.4kV交流電供給動(dòng)力、照明系統(tǒng)設(shè)備使用。正常情況下馬東主變電站向北客站（北廣場）至秦漢新城供電，藝術(shù)中心主變電站向長陵至機(jī)場西、藝術(shù)中心車輛段供電。本論文針對行業(yè)常見典型供電故障進(jìn)行分析探討，梳理故障發(fā)生的危害程度，研究其出現(xiàn)的原因，提出具體解決的方法與途徑，以便更高水平推進(jìn)供電系統(tǒng)施工管理日常工作，增強(qiáng)應(yīng)急處置與事故預(yù)防能力。

2典型供電系統(tǒng)故障類型及施工防范措施

2.1電壓互感器擊穿爆裂

運(yùn)行中的電壓互感器（以下簡稱“PT”）由于受到雷電沖擊或諧振過電壓等的影響，不僅易引起絕緣的閃絡(luò)，而且會(huì)出現(xiàn)鐵芯過飽和情況，其勵(lì)磁電流也會(huì)增大，嚴(yán)重時(shí)達(dá)到額定值的數(shù)百倍，引發(fā)PT燒毀，甚至擊穿爆炸。若產(chǎn)品質(zhì)量有缺陷或產(chǎn)品選型不合理，PT也會(huì)在長期運(yùn)行狀態(tài)下發(fā)生本身絕緣性能惡化趨勢。總之外部過電壓較大、自身耐壓強(qiáng)度不夠，是誘發(fā)PT爆炸的主要因素。PT爆炸產(chǎn)生的沖擊往往會(huì)將設(shè)備柜門炸裂，導(dǎo)致PT爆裂碎片飛濺到柜外，甚至導(dǎo)致電弧及碎片傷人事件發(fā)生。而且PT擊穿爆炸引起的跳閘停電對供電系統(tǒng)的影響范圍較廣，因此對于供電部門來講應(yīng)有這樣的憂患意識(shí)，通過升級改造，增加消弧消諧裝置來有效保護(hù)高壓電氣設(shè)備；更新廠家設(shè)備，選用激磁特性較好的電磁式電壓互感器或電容式電壓互感器廠家設(shè)備；選擇適當(dāng)?shù)母叩蛪喝蹟嗥鳎煞乐筆T低壓側(cè)發(fā)生短路沒有熔斷時(shí)，其一次側(cè)激磁電流增大將高壓熔斷器熔斷，對PT設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。

2.2電力電纜擊穿放電起火

電力電纜護(hù)層主要起機(jī)械強(qiáng)度和防腐蝕作用。其護(hù)層主要成分由纖維材料，包括紙、麻等；鋼帶、鋼絲，包括普通冷軋鋼帶、預(yù)涂瀝青鋼帶、鍍性鋼帶、涂漆鋼帶、沸騰鋼帶；塑料，主要包括PE、PVC；石油制品包括瀝青、環(huán)烷酸銅和柴油等。其護(hù)層含有的易燃物質(zhì)有起火爆炸的可能，其具體原因可歸納為：電纜接頭處熱縮套未可靠密封或選用的絕緣劑質(zhì)量不符合要求，水氣侵入加速氧化；未采購合格廠家的合格產(chǎn)品；敷設(shè)時(shí)施工工藝不當(dāng)發(fā)生電纜磨損、折彎或引出終端頭相間距離過小等給投運(yùn)留下安全隱患；長期處于潮濕、腐蝕等惡劣環(huán)境致使材質(zhì)成分及結(jié)構(gòu)性能發(fā)生變化；電纜長期過載超溫運(yùn)行加速老化；電纜在非正常狀況下運(yùn)行，尤其是前期調(diào)試階段耐壓沖擊試驗(yàn)中，其遭受的破壞性過電壓等，均易引發(fā)電纜擊穿放電，燒損甚至引爆起火。對于軌道交通行業(yè)35kV環(huán)網(wǎng)電纜故障，由于其沿運(yùn)營線路軌行區(qū)布置，因此發(fā)生故障后，只能待運(yùn)營結(jié)束后進(jìn)行搶修處理。行業(yè)曾發(fā)生數(shù)起電纜爆炸事件，因此加強(qiáng)現(xiàn)場監(jiān)督檢查，督促施工單位規(guī)范工藝流程；工程介入期間遠(yuǎn)離帶電沖擊的電力電纜設(shè)備，防止爆炸意外傷害；通過電纜絕緣試驗(yàn)及時(shí)發(fā)現(xiàn)老化等缺陷，對缺陷電纜進(jìn)行修復(fù)或更換；動(dòng)態(tài)監(jiān)測電纜的載荷情況，及時(shí)調(diào)整供電方式均衡電力電纜載荷均可減少此類風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生。

2.3 EPS電源偶發(fā)電氣火災(zāi)事故

應(yīng)急電源裝置（以下簡稱“EPS”）多用于消防領(lǐng)域的專用電源，在城市軌道交通行業(yè)中應(yīng)用也頗為廣泛，當(dāng)運(yùn)營區(qū)域發(fā)生火災(zāi)等緊急情況時(shí)，EPS能夠?yàn)槭枭^(qū)域提供消防應(yīng)急照明。應(yīng)急照明由集中供電式EPS供電，為此設(shè)立了專門的EPS設(shè)備房，正常時(shí)由兩路市電交流電源供電，兩路電源一用一備自動(dòng)切換，當(dāng)兩路交流電源都失電后，自動(dòng)轉(zhuǎn)為由蓄電池電源通過逆變器供電。由于EPS長期工作且受內(nèi)部接線影響，常因裝置內(nèi)部電器元件異常發(fā)熱導(dǎo)致柜內(nèi)設(shè)備高溫運(yùn)行，不僅影響設(shè)備性能且存在較大的火災(zāi)隱患。EPS電源柜發(fā)生火災(zāi)后，由于設(shè)備燃燒產(chǎn)生大量的煙霧，對消防的撲救開展造成一定的干擾，軌道交通行業(yè)曾發(fā)生幾起因EPS電源柜電氣故障引起火災(zāi)的事件發(fā)生，這正是管理者需要深思的事情。如何降低EPS電源柜火災(zāi)事故及防范此類風(fēng)險(xiǎn)，目前迫切做好的工作有：從采購源頭上嚴(yán)把采購環(huán)節(jié)，盡量規(guī)避設(shè)計(jì)缺陷及制造不符合要求的設(shè)備投運(yùn)；日常加強(qiáng)機(jī)柜內(nèi)部電池、接跨線等重點(diǎn)部位的維修保養(yǎng)，針對發(fā)現(xiàn)的問題及時(shí)做好改進(jìn)措施；由于鉛酸蓄電池在使用中會(huì)產(chǎn)生氫氣，建議進(jìn)行調(diào)整，在不能調(diào)整的前提下進(jìn)行隔離或安裝溫度監(jiān)控、通風(fēng)、排煙等系統(tǒng)，增加制冷系統(tǒng)；電氣火災(zāi)事故發(fā)生后除了控制中心環(huán)控調(diào)度FAS系統(tǒng)顯示消防報(bào)警外，往往還伴隨PSCADA0.4kV相關(guān)開關(guān)報(bào)故障信息，這也作為確認(rèn)現(xiàn)場火情的一個(gè)重要參考標(biāo)志，因此，環(huán)控調(diào)度應(yīng)與電力調(diào)度互相進(jìn)行相關(guān)故障信息的確認(rèn)，并在接到現(xiàn)場火情信息后及時(shí)對相關(guān)電氣設(shè)備斷電隔離處理，防止事故范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，避免電氣火災(zāi)對撲救人員及重要設(shè)備的威脅；建立健全電氣火災(zāi)消防安全責(zé)任管理機(jī)構(gòu)、責(zé)任體系、日常管控、檢查臺(tái)賬、教育培訓(xùn)、應(yīng)急預(yù)案及演練等機(jī)制。

2.4主變電站進(jìn)線失壓

由于軌道交通行業(yè)主變電站外電源一般通過地方電力系統(tǒng)引入，受城市規(guī)劃結(jié)構(gòu)的影響，外電源鋪設(shè)方式也會(huì)有所區(qū)別，部分城市通過架空線路引入至主變電站，部分城市通過沿城市道路地下埋設(shè)引入至主變電站，對于我國多數(shù)發(fā)達(dá)城市，采用后者居多。在城市路面擴(kuò)展施工等外界環(huán)境干擾下，導(dǎo)致主變電站外電源進(jìn)線電纜挖斷事件時(shí)有發(fā)生，而此類事件將直接導(dǎo)致主變電站一路甚至兩路外電源失電，造成軌道交通供電系統(tǒng)大面積停電。對于電力調(diào)度來講，當(dāng)班期間也應(yīng)該做好這方面的充分預(yù)想，通過PSCADA反應(yīng)的故障信息，及時(shí)與地方電網(wǎng)調(diào)度聯(lián)系確認(rèn)失壓原因及恢復(fù)情況，若失壓原因及恢復(fù)時(shí)間不確定則應(yīng)及時(shí)將主變電站主變壓器進(jìn)行隔離，防止內(nèi)部系統(tǒng)反送電至電網(wǎng)系統(tǒng)，對市政部門的施工人員不僅造成威脅，也極可能將電帶至外部故障電纜，造成內(nèi)部系統(tǒng)短路跳閘，進(jìn)一步擴(kuò)大停電影響范圍。作為管理者應(yīng)從以下方面著手，來防范此類事件發(fā)生：軌道交通管理單位會(huì)同市政、電網(wǎng)部門定期召開三方接口工作會(huì)議，梳理相關(guān)接口工作的施工方案，在市政部門開展路面改造等施工時(shí)，必要時(shí)可派人現(xiàn)場交接及監(jiān)督，嚴(yán)防施工的不安全行為發(fā)生；加大城市軌道交通電纜走向路徑上的各類警示標(biāo)識(shí)標(biāo)牌布置；加強(qiáng)對外電源電纜路徑的日常巡視，發(fā)現(xiàn)可疑施工，應(yīng)及時(shí)聯(lián)系確認(rèn)相關(guān)情況。

3結(jié)語

運(yùn)營初期，設(shè)備性能不穩(wěn)定加之線路情況復(fù)雜多變，極易導(dǎo)致供電系統(tǒng)異常情況發(fā)生，事實(shí)上PT爆裂傷人、EPS電源柜起火、主變電站進(jìn)線失壓等造成的后果是慘重的，管理者應(yīng)深刻汲取教訓(xùn)，嚴(yán)把設(shè)備采購環(huán)節(jié)，加強(qiáng)日常巡檢及保養(yǎng)，定期進(jìn)行電氣預(yù)防性試驗(yàn)，采取合理施工工藝方法，提高施工管理效率，確保供電設(shè)備正常平穩(wěn)運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：陜西城際鐵路有限公司）