地鐵工程聯絡線接觸網供電分段應用方案探討

魏錦地

(廈門軌道交通集團 福建廈門 361000)

地鐵工程聯絡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往另一條線路，在不同線路之間起連接作用的跨線調車用線路，以保證地鐵運輸系統的機動性和互通性。而工程聯絡線接觸網供電分段的優化設計可以縮小供電故障時的停電范圍，實現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

當前國內地鐵工程聯絡線接觸網供電分段設計普遍采用在聯絡線中間段位置設置單分段絕緣器和在鋼軌上設置絕緣結的方案，實現接觸網機械電氣隔離，實現接觸網供電分區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，主要工程量如表1所示。

表1 原方案主要設備數量

1.2 方案不足分析

工程聯絡線單分段絕緣器和絕緣結的方案雖然滿足了接觸網供電分區隔離的功能，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，列車停在聯絡線上有誤闖有電區的危險。不足之處主要表現在：（1）工程聯絡線分段絕緣器發生故障，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；（2）一條正線線路發生故障時，該故障線路接觸網供電需要停電，由于未設置可視化自動接地裝置，需手動掛、拆地線，接觸網接地操作程序所用時間較長，造成故障恢復時間較長，同時也存在另一側無故障線路有電區泄露電流對故障線路搶修人員感應電觸電的危險；（3）工程聯絡線設備的維護保養因涉及兩條線路的停送電和掛、拆地線等調度管理，配合難度大，存在操作確認環節等復雜情況，造成在有限的天窗點內線路間跨線調車專業效率低下的情況；（4）單分段絕緣器設置因不在工程聯絡線兩頭信號機處，如有一條正線側聯絡線發生故障時，存在列車?？吭谛盘枡C前，列車同時跨越有電區和無電區的危險情況。

2 可行性分析及論證

2.1 優化方案介紹

地鐵故障零故障現象是不可能實現的，只能盡量減小故障發生的概率，在小概率事件發生時，通過有效的服務補救措施，盡量減小故障對地鐵運營質量的影響，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線工程聯絡線為例，在工程聯絡線兩端分別設置接觸網分段絕緣器，接觸網分段絕緣器與工程聯絡線兩端信號機設置在同一位置，同時在靠近3 號線接觸網分段絕緣器處增設一臺電動隔離開關，由3號線供電臂向工程聯絡線中間段供電。在靠近1號線接觸網分段絕緣器兩端分別設置一臺可視化直流驗電自動接地裝置，并且在靠近1 號線接觸網分段絕緣器兩端分別設置一臺可視化直流驗電自動接地裝置和鋼軌絕緣結。

2.2 優化方案優點

（1）工程聯絡線兩側信號機處各設置分段絕緣器，比如有一條正線側工程聯絡線發生故障時，避免了列車?？吭谛盘枡C前，列車同時跨越有電區和無電區的危險情況。（2）工程聯絡線設置可視化直流驗電自動接地裝置，檢修時可自動掛、拆地線，在有限的天窗點內提高工作效率。（3）當靠近正線側的工程聯絡線發生故障時，可斷開電動隔離開關，形成工程聯絡線雙分段絕緣器間中性段無電區，大大減少了相鄰區域感應電的影響。接觸網故障搶修時，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度管理的優點[1]。

2.3 優化方案主要設備技術參數

優化方案主要設備數量具體如表2所示。

表2 優化方案主要設備數量

（1）接觸網分段絕緣器。接觸網分段絕緣器是接觸網進行電分段時采用的一種絕緣設備，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。接觸網分段絕緣器整機技術參數額定電壓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。電動隔離開關是一種用于“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器件。接觸網電動隔離開關額定電壓DC1500V，額定電流3 150 A，可靠分、合閘次數3 000次，爬電距離460 mm，接線端子最大水平靜拉力150 N。操動機構設有機械和電氣閉鎖功能，帶電情況下不能進行近端操作，操動機構設分合閘位置標志，機構發生故障時給出信號，設有效可靠的消弧措施，消弧角隙可自行切斷由于開關分合閘所產生的電弧。（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進行驗電接地操作，內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、接地聯鎖功能。可視化直流驗電接地裝置標稱電壓DC1500V，額定電壓DC1800V，電氣間隙觸頭對機殼64 mm，開關端口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，在工程聯絡線土建預留的側面限界不小于2.5 m，長度不小于1.5 m，凈空高度不小于3 000 mm，并呈矩形結構。安裝相關技術標準符合設計及質量驗收標準。

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，以滿足設計規范要求。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整完畢后，在分段絕緣器上安裝調整工具，松開銅滑軌固定螺栓檢查滑軌面是否緊密貼合調整工具表面[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。用扭矩扳手上緊滑軌螺栓，取下調整工具。用水平尺復檢分段絕緣器過渡狀態和平直度。用檢測受電弓往返檢查分段絕緣器的狀態，應過渡平穩、無打弓、碰弓現象。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，要調整其位置，使其保持在中垂線位置±100 mm 處。（2）依據剛性分段絕緣器設計位置和長度，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整定位板的導柱置于滑道的長槽內，初步調整滑道、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 隔離開關安裝

（1）開關安裝墻體必須為混凝土C30結構，安裝前核實現場安裝條件，如與設計要求不符應及時向設計單位提出。（2）在打孔之前，用鋼筋探測儀測出鋼筋位置，應盡量避開隧道內結構鋼筋。操作機構箱及傳動桿距離隧道壁一般不得大于450 mm，開關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處的尺寸，按照尺寸圖量出相應的尺寸，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，套筒表面應低于混凝土表面1～3 mm。（3）隔離開關與操動機構處于同一垂直面上。調整三聯隔離開關處于同一水平直線上。調試隔離開關和操動機構開合同步到位，隔離開關動觸頭和靜觸頭中心線重合。安裝傳動軸時，調整有關活動孔的位置，使傳動軸處于鉛垂位置，保證開關運轉自如。安裝后的隔離開關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。隔離開關分閘狀態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，不得遺留在開關上。（4）上網引線根據接觸網平面圖選用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 優化調度管理職責

根據地鐵線網規劃、線路具體設置及運營調度分工管理要求，工程聯絡線歸其中一條正線電力調度管理。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車的調度管理工作。

3.5 優化監控原則

對于新增的電動隔離開關，車站變電所內相關設備對其進行電氣閉鎖及一、二次電源供電，對應新增隔離開關三遙等信息的監控原則為3號線PSCADA 系統對其既監視又控制，1號線或2號線PSCADA系統對其只監視不控制，厘清了不同線路設備操作程序，縮短了機電設備故障搶修時間，提高了運營管理水平。

4 結語

該文以廈門地鐵3號線為例，結合平時運營維護、調度管理以及故障情況下的緊急搶修設置，提出了地鐵不同線路間工程聯絡線的接觸網供電分段優化設計方案，當靠近一條正線側的工程聯絡線發生故障時，可斷開工程聯絡線電動隔離開關，另一條線路仍能夠保證正常運行，減少工程聯絡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。