合肥地鐵4號與6號線供電系統(tǒng)拆分方案研究

劉 斌

(中鐵第五勘察設(shè)計院集團有限公司 北京 102600)

1 引言

我國城市軌道交通發(fā)展迅速，為配合城市規(guī)劃要求，會對既有線路進(jìn)行拆分改造，出現(xiàn)拆分后的部分舊線與新線貫通運營的情況[1]。文獻(xiàn)[2]詳細(xì)論述廣州市軌道交通既有2號線拆分并延長，形成新2號、8號線后其供電系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。但該方案僅描述環(huán)網(wǎng)拆分方案，沒有整體考慮供電系統(tǒng)，未涉及到電力監(jiān)控、雜散電流以及直流保護等子系統(tǒng)拆分。?合肥市城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃修編(2015)?將軌道交通6號線重新定位為東西向城區(qū)快線，解決外圍組團快速進(jìn)城需求。由于高新區(qū)橫向已有2號線、4號線兩條線路，若6號線新選通道，會造成線網(wǎng)過密，經(jīng)濟性差[3－4]，故4號線自豐樂河路站向南增加南延線，將4號線豐樂河路站以西部分拆分給6號線，6號線按雞鳴山路站－東風(fēng)大道站貫通運營。合肥市軌道交通4、6號線線路平面如圖1所示。

圖1 合肥市軌道交通4、6號線線路平面

2 拆分原則

堅持“安全運營、影響最低，高效拆分、平穩(wěn)過渡”作為拆分工程的首要目標(biāo)和最高原則，必須科學(xué)分析、反復(fù)論證、精心組織、周密安排。

既有4號線建設(shè)在前、6號線建設(shè)在后，在進(jìn)行合肥市軌道交通4、6號線拆分設(shè)計時，主要遵守以下原則:

(1)不影響合肥市軌道交通4號線運營。

(2)充分利用既有線設(shè)備設(shè)施，降低施工難度，并減少廢棄工程。

(3)實現(xiàn)合肥市軌道交通4、6號線工程供電系統(tǒng)獨立運行[5]。

(4)變電所綜合自動化系統(tǒng)、雜散電流監(jiān)測系統(tǒng)拆分需綜合考慮監(jiān)控專業(yè)、通信專業(yè)、4與6號線建設(shè)時序及拆分方案。

(5)充分借鑒相似工程拆分經(jīng)驗。

(6)盡量降低后續(xù)建設(shè)工程的工程造價。

3 拆分方案

3.1 變電所拆分方案

根據(jù)線網(wǎng)規(guī)劃，既有4號線科學(xué)城車輛段、雞鳴山路站、方興大道站、長寧大道站、創(chuàng)新大道站車站拆分接入6號線一期工程，故車站變電所應(yīng)接入6號線一期供電系統(tǒng)。

豐樂河路站是4、6號線平行換乘車站。由于雞鳴山站、長寧大道站、創(chuàng)新大道站、豐樂河路站接觸網(wǎng)上網(wǎng)隔離開關(guān)所在線路后期均拆分至6號線，因此，豐樂河路站牽引所均需要拆分至6號線供電系統(tǒng)。接觸網(wǎng)供電分段如圖2所示。

圖2 接觸網(wǎng)供電分段示意

3.2 新增開閉所方案

豐樂河路主變電所為4號線延伸線同期建設(shè)主變電所，根據(jù)合肥地鐵建設(shè)習(xí)慣，一般采用一級公用母線形式。豐樂河路主變電所主接線如圖3所示。

圖3 豐樂河路主變電所主接線示意

根據(jù)土建資料，豐樂河路站土建空間預(yù)留了兩個牽引所房間，合肥市軌道交通4號線牽引所建成時間先于其南延線牽引所。開閉所設(shè)置可分為兩個方案:

(1)方案一:開閉所設(shè)置在4號線南延線(預(yù)留牽引所)，供電系統(tǒng)如圖4所示。

圖4 開閉所設(shè)置在4號線南延線(拆分后4號線)

(2)方案二:開閉所設(shè)置在4號線牽引所(已建設(shè)，后期接入6號線供電系統(tǒng))，供電系統(tǒng)如圖5所示。

圖5 開閉所設(shè)置在4號線牽引所(拆分后6號線)

線路拆分時，4號線牽引所已送電運行，在相鄰開閉所房間內(nèi)進(jìn)行設(shè)備安裝和接線，對既有變電所的運營有一定影響，改造難度很大，且風(fēng)險很高。豐樂河路牽引所(4號線南延線)為新建設(shè)牽引所，可減少對既有線影響。兩方案對比如表1所示。

表1 方案對比

根據(jù)方案比選，開閉所設(shè)置在4號線南延線(預(yù)留牽引所)，有利于現(xiàn)場施工，減少了改造工程量，建議采用方案一。

3.3 環(huán)網(wǎng)電纜拆分方案

結(jié)合變電所及開閉所拆分方案，需將豐樂河路變電所(4號線)至方興大道站的環(huán)網(wǎng)電纜進(jìn)行轉(zhuǎn)接。轉(zhuǎn)接完成后，即可實現(xiàn)供電系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)電纜的4、6號線拆分。拆分前供電系統(tǒng)如圖6所示。

圖6 拆分前供電系統(tǒng)(打叉部位表示需打開環(huán)網(wǎng)電纜)

環(huán)網(wǎng)電纜倒接時，保護光纜如縱差保護光纜和數(shù)字通信電流保護光纜一同進(jìn)行拆分，實現(xiàn)對環(huán)網(wǎng)電纜的保護。

豐樂河路－玉蘭大道區(qū)間環(huán)網(wǎng)電纜和保護光纜轉(zhuǎn)接后，即完成供電系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)拆分。豐樂河路、創(chuàng)新大道站、長寧大道站、方興大道站、雞鳴山路站和科學(xué)城車輛段變電所的變電所35 kV電源引至豐樂河路站，成為6號線供電系統(tǒng)第一分區(qū)。拆分后供電系統(tǒng)如圖7所示。

圖7 拆分后供電系統(tǒng)

3.3.1 重難點及注意事項

在縱差保護光纜和數(shù)字通信電流保護光纜拆分過程中，需注意兩端縱差保護裝置和數(shù)字通信電流保護裝置的一致性、保護光纜附件的一致性、保護光纜的單模多模特性。

3.3.2 風(fēng)險分析

環(huán)網(wǎng)電纜調(diào)整，保護光纜需與環(huán)網(wǎng)電纜一并調(diào)整。光纜熔接后，利用跳線接入保護裝置。光纜敷設(shè)、熔接和測試，均可在拆分前完成。拆分時，主要利用跳線，進(jìn)行光纜對接[6－7]。

保護光纜的跳線倒接，主要風(fēng)險集中在施工過程，特別是在施工組織、安全防護以及拆分過程中可能會發(fā)生意外情況。建議合理組織、有序施工、按規(guī)操作，以規(guī)避風(fēng)險。

3.4 電力監(jiān)控系統(tǒng)拆分方案

科學(xué)城車輛段、方興大道、長寧大道、創(chuàng)新大道和豐樂河路站變電所綜合自動化系統(tǒng)為獨立子系統(tǒng)，無需線纜拆分。主要拆分對象為變電所綜合系統(tǒng)接入綜合監(jiān)控系統(tǒng)的AB網(wǎng)交換機。

綜合監(jiān)控系統(tǒng)拆分完成后，各子站變電所綜合自動化系統(tǒng)所有點表，需與合肥市軌道交通6號線一期控制中心的電力調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行對點調(diào)試，保證本段各設(shè)備所有點位均能實現(xiàn)上傳下達(dá)，實現(xiàn)合肥市軌道交通6號線控制中心對拆分段變電所所有設(shè)備的調(diào)度功能[8]。

電力監(jiān)控系統(tǒng)集成于綜合監(jiān)控系統(tǒng)。電力監(jiān)控系統(tǒng)分為中央級電力調(diào)度系統(tǒng)、變電所子站綜合自動化系統(tǒng)和間隔層設(shè)備。因此，既有線變電所綜合自動化系統(tǒng)其通信協(xié)議必須對新建線綜合監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行開放。

3.5 雜散電流監(jiān)測系統(tǒng)拆分方案

合肥市軌道交通4號線雜散電流監(jiān)測系統(tǒng)在每座車站變電所內(nèi)獨立組網(wǎng)，每個變電所內(nèi)設(shè)置1臺數(shù)據(jù)采集裝置，該裝置采集數(shù)據(jù)后接入變電所綜合自動化或綜合監(jiān)控系統(tǒng)，利用通信傳輸系統(tǒng)提供的通信通道組網(wǎng)[9－10]。

4號線與6號線一期拆分后，既有豐樂河路變電所(含)－創(chuàng)新大道變電所區(qū)段內(nèi)雜散電流系統(tǒng)設(shè)備劃歸6號線一期運營管理，相關(guān)數(shù)據(jù)及信息仍通過拆分后的能源監(jiān)管系統(tǒng)經(jīng)6號線一期通信通道上傳至6號線一期控制中心，實現(xiàn)6號線一期控制中心對豐樂河路變電所(含)－創(chuàng)新大道變電所區(qū)段內(nèi)雜散電流系統(tǒng)的調(diào)度管理。4號線新建豐樂河路牽引變電所雜散電流系統(tǒng)經(jīng)能源監(jiān)管系統(tǒng)通信通道上傳至控制中心，實現(xiàn)4號線控制中心對新建豐樂河路牽引變電所雜散電流系統(tǒng)的調(diào)度管理。

雜散電流監(jiān)測系統(tǒng)利用通信專業(yè)提供的通道進(jìn)行傳輸，因此，通信專業(yè)通信通道的拆分，直接影響了雜散電流監(jiān)測系統(tǒng)的拆分。

通信通道的拆分主要由通信專業(yè)實施，本系統(tǒng)設(shè)備主要實現(xiàn)不同線路設(shè)備的數(shù)據(jù)接入和功能實現(xiàn)。因此在拆分過程中要實時跟蹤通信專業(yè)的拆分情況[11－12]。

4 拆分實施方案建議

豐樂河站4、6號線拆分時，為減少供電系統(tǒng)對4號線運營的影響，建議按如下步驟進(jìn)行拆分:

(1)拆分前完成6號線新建段、4號線南延線的工程施工，4號線南延線、6號線新建段送電運行。

(2)利用夜間停運期間完成豐樂河主變電所至豐樂河路變電所及豐樂河路4號線南延線變電所的環(huán)網(wǎng)電纜敷設(shè)、二次電纜敷設(shè)、光纜敷設(shè)。

(3)拆分前完成相應(yīng)保護裝置定值升級。

(4)拆分前完成電力監(jiān)控系統(tǒng)、雜散電流監(jiān)測系統(tǒng)、電能質(zhì)量管理系統(tǒng)的軟件調(diào)試。

(5)拆分前準(zhǔn)備工作完成。

(6)在既定時間，安排5組工作作業(yè)面，完成以下拆分和銜接工作:

①1組施工作業(yè)人員實施豐樂河站變電所(4號線)插拔頭更換和光纜跳線連接；完成進(jìn)行保護功能試驗后，進(jìn)行環(huán)網(wǎng)電纜試送電。

②1組人員完成接觸網(wǎng)電連接的拆除。

③1組施工作業(yè)人員實施豐樂河主變電所至開閉所的環(huán)網(wǎng)電纜插拔頭安裝和光纜跳線連接；完成進(jìn)行保護功能試驗后，進(jìn)行環(huán)網(wǎng)電纜試送電。

④1組人員完成豐樂河路牽引所與4號線金桂路的雙邊聯(lián)跳保護電纜和接觸網(wǎng)隔離開關(guān)閉鎖電纜接線作業(yè)，安裝完成后進(jìn)行功能試驗。

⑤1組人員完成豐樂河路牽引所與6號線蜀山南站的雙邊聯(lián)跳保護電纜和接觸網(wǎng)隔離開關(guān)閉鎖電纜接線作業(yè)，安裝完成后進(jìn)行功能試驗。

(7)夜間拆分作業(yè)完成，現(xiàn)場電纜固定后進(jìn)行垃圾清運。

(8)完成其他可不在拆分當(dāng)夜進(jìn)行的工作，如軟件調(diào)試等。

若組織得當(dāng)、人員演練充分，供電系統(tǒng)拆分和銜接可一夜之間順利完成，不需停止運營。

5 結(jié)束語

線路拆分工作涉及專業(yè)眾多，流程復(fù)雜、工序繁瑣、容錯率低，一旦拆分過程中出現(xiàn)問題，極有可能導(dǎo)致拆分工作進(jìn)展不順，甚至影響既定的拆分時間，導(dǎo)致既有線停運，產(chǎn)生嚴(yán)重的社會影響。目前合肥4、6號線拆分工作已按本文方案執(zhí)行完成，并順利開通運營。