合肥地鐵4號與6號線供電系統拆分方案研究

劉 斌

(中鐵第五勘察設計院集團有限公司 北京 102600)

1 引言

我國城市軌道交通發展迅速，為配合城市規劃要求，會對既有線路進行拆分改造，出現拆分后的部分舊線與新線貫通運營的情況[1]。文獻[2]詳細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號線后其供電系統環網結構設計方案。但該方案僅描述環網拆分方案，沒有整體考慮供電系統，未涉及到電力監控、雜散電流以及直流保護等子系統拆分。?合肥市城市軌道交通線網規劃修編(2015)?將軌道交通6號線重新定位為東西向城區快線，解決外圍組團快速進城需求。由于高新區橫向已有2號線、4號線兩條線路，若6號線新選通道，會造成線網過密，經濟性差[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、平穩過渡”作為拆分工程的首要目標和最高原則，必須科學分析、反復論證、精心組織、周密安排。

既有4號線建設在前、6號線建設在后，在進行合肥市軌道交通4、6號線拆分設計時，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)充分利用既有線設備設施，降低施工難度，并減少廢棄工程。

(3)實現合肥市軌道交通4、6號線工程供電系統獨立運行[5]。

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

(5)充分借鑒相似工程拆分經驗。

(6)盡量降低后續建設工程的工程造價。

3 拆分方案

3.1 變電所拆分方案

根據線網規劃，既有4號線科學城車輛段、雞鳴山路站、方興大道站、長寧大道站、創新大道站車站拆分接入6號線一期工程，故車站變電所應接入6號線一期供電系統。

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、創新大道站、豐樂河路站接觸網上網隔離開關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。接觸網供電分段如圖2所示。

圖2 接觸網供電分段示意

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主變電所，根據合肥地鐵建設習慣，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

根據土建資料，豐樂河路站土建空間預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。開閉所設置可分為兩個方案:

(1)方案一:開閉所設置在4號線南延線(預留牽引所)，供電系統如圖4所示。

圖4 開閉所設置在4號線南延線(拆分后4號線)

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

圖5 開閉所設置在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進行設備安裝和接線，對既有變電所的運營有一定影響，改造難度很大，且風險很高。豐樂河路牽引所(4號線南延線)為新建設牽引所，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

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

3.3 環網電纜拆分方案

結合變電所及開閉所拆分方案，需將豐樂河路變電所(4號線)至方興大道站的環網電纜進行轉接。轉接完成后，即可實現供電系統環網電纜的4、6號線拆分。拆分前供電系統如圖6所示。

圖6 拆分前供電系統(打叉部位表示需打開環網電纜)

環網電纜倒接時，保護光纜如縱差保護光纜和數字通信電流保護光纜一同進行拆分，實現對環網電纜的保護。

豐樂河路－玉蘭大道區間環網電纜和保護光纜轉接后，即完成供電系統環網拆分。豐樂河路、創新大道站、長寧大道站、方興大道站、雞鳴山路站和科學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號線供電系統第一分區。拆分后供電系統如圖7所示。

圖7 拆分后供電系統

3.3.1 重難點及注意事項

在縱差保護光纜和數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 風險分析

環網電纜調整，保護光纜需與環網電纜一并調整。光纜熔接后，利用跳線接入保護裝置。光纜敷設、熔接和測試，均可在拆分前完成。拆分時，主要利用跳線，進行光纜對接[6－7]。

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

3.4 電力監控系統拆分方案

科學城車輛段、方興大道、長寧大道、創新大道和豐樂河路站變電所綜合自動化系統為獨立子系統，無需線纜拆分。主要拆分對象為變電所綜合系統接入綜合監控系統的AB網交換機。

綜合監控系統拆分完成后，各子站變電所綜合自動化系統所有點表，需與合肥市軌道交通6號線一期控制中心的電力調度系統進行對點調試，保證本段各設備所有點位均能實現上傳下達，實現合肥市軌道交通6號線控制中心對拆分段變電所所有設備的調度功能[8]。

電力監控系統集成于綜合監控系統。電力監控系統分為中央級電力調度系統、變電所子站綜合自動化系統和間隔層設備。因此，既有線變電所綜合自動化系統其通信協議必須對新建線綜合監控系統進行開放。

3.5 雜散電流監測系統拆分方案

合肥市軌道交通4號線雜散電流監測系統在每座車站變電所內獨立組網，每個變電所內設置1臺數據采集裝置，該裝置采集數據后接入變電所綜合自動化或綜合監控系統，利用通信傳輸系統提供的通信通道組網[9－10]。

4號線與6號線一期拆分后，既有豐樂河路變電所(含)－創新大道變電所區段內雜散電流系統設備劃歸6號線一期運營管理，相關數據及信息仍通過拆分后的能源監管系統經6號線一期通信通道上傳至6號線一期控制中心，實現6號線一期控制中心對豐樂河路變電所(含)－創新大道變電所區段內雜散電流系統的調度管理。4號線新建豐樂河路牽引變電所雜散電流系統經能源監管系統通信通道上傳至控制中心，實現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的調度管理。

雜散電流監測系統利用通信專業提供的通道進行傳輸，因此，通信專業通信通道的拆分，直接影響了雜散電流監測系統的拆分。

通信通道的拆分主要由通信專業實施，本系統設備主要實現不同線路設備的數據接入和功能實現。因此在拆分過程中要實時跟蹤通信專業的拆分情況[11－12]。

4 拆分實施方案建議

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

(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網電纜敷設、二次電纜敷設、光纜敷設。

(3)拆分前完成相應保護裝置定值升級。

(4)拆分前完成電力監控系統、雜散電流監測系統、電能質量管理系統的軟件調試。

(5)拆分前準備工作完成。

(6)在既定時間，安排5組工作作業面，完成以下拆分和銜接工作:

①1組施工作業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；完成進行保護功能試驗后，進行環網電纜試送電。

②1組人員完成接觸網電連接的拆除。

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

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

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跳保護電纜和接觸網隔離開關閉鎖電纜接線作業，安裝完成后進行功能試驗。

(7)夜間拆分作業完成，現場電纜固定后進行垃圾清運。

(8)完成其他可不在拆分當夜進行的工作，如軟件調試等。

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

5 結束語

線路拆分工作涉及專業眾多，流程復雜、工序繁瑣、容錯率低，一旦拆分過程中出現問題，極有可能導致拆分工作進展不順，甚至影響既定的拆分時間，導致既有線停運，產生嚴重的社會影響。目前合肥4、6號線拆分工作已按本文方案執行完成，并順利開通運營。