地鐵供電分段設置原則淺析

地鐵供電分段設置原則淺析

在地鐵建設快速發(fā)展的今天，由于各運營公司的不同設計理念和不同重點，制定了各種適合每個地鐵的線性接觸網(wǎng)的供電分工配置原則。從各個投入運營的地鐵安全生產(chǎn)情況來看,未發(fā)現(xiàn)由于供電分段設置不合理引起較大的運營安全事故。現(xiàn)對目前各個地鐵的設置原則進行淺析析,探尋最優(yōu)的配置方案。1正輸入和負輸入網(wǎng)絡的供電段形式和功能1.1列車受流能力測試這兩種形式的存在主要是由于安裝空間條件的限制和安裝形式對行車質量的限制。絕緣錨段關節(jié)形式主要用于正線線路上需要進行電分段的地方,這些地方要求有足夠的空間進行空氣絕緣。電分段處兩個相鄰供電分區(qū)的接觸線平行重疊,基本消除列車受電弓過電分段時的拉弧現(xiàn)象,保證了列車受流質量,但是對空間需求量比較大,在一些狹小的空間無法安裝使用。分段絕緣器方式一般用于存車線、渡線處必須進行電分段的地方,這些地方空間狹小無法設置絕緣關節(jié)。缺點:列車受電弓滑過電分段時,因導線與分段絕緣器連接處存在受力“硬點”,容易造成受電弓離線并出現(xiàn)較為明顯的拉弧現(xiàn)象,影響列車的受流質量,在有分段絕緣器的地方,列車有限速要求根據(jù)線路條件進行設置。1.2分段供電,保證供電質量供電分段的作用是將接觸網(wǎng)分隔成若干個從結構和電氣上相互隔離的區(qū)段,各供電分區(qū)由對應的牽引變電所分別供電,實現(xiàn)分段供電,保證供電質量。同時,在接觸網(wǎng)故障時,將接觸網(wǎng)故障分區(qū)有效切除,縮小故障范圍,保證無故障區(qū)段正常營運,實現(xiàn)安全、可靠運營。2當前投資中的電源分段配置方法目前投入使用的供電設置方式有以下三種:供電分段設置在車站進站端;供電分段設置在離變電所比較近的一端;供電分段設置在出站端。2.1供電臂末端電壓不同《地鐵設計規(guī)范》(GB50157-2003)規(guī)定:“14.3.13接觸網(wǎng)的電分段應設置在以下各處:1、有牽引變電所車站的車輛惰性處…”。即按照設計規(guī)范要求,早期及至目前為止,大部分設計都是按照此設計原則進行供電分段的設置。此設計原則的初衷是從鐵路上接觸網(wǎng)供電分段設計原則上面演變而來,由于線路壓降的原因,導致在供電臂末端電壓比較低,在功率一定的情況下,導致啟動電流增大,容易造成拉弧現(xiàn)象,對導線造成燒傷,特別是牽引機車啟動時,會有較大的啟動電流存在,更容易造成拉弧燒傷導線。遵從此設計原則就能夠有效避免此種情況,保證供電設備安全。地鐵采用的是雙邊供電的方式,正常運行的方式情況下,不存在供電臂末端的概念,供電臂的兩端都有上網(wǎng)點,基本保證了供電臂兩端的電壓水平保持不變。只有供電出現(xiàn)故障,采用單邊供電或是大雙邊供電時,才會有供電臂末端的情況出現(xiàn),這種故障概率是比較低的,而且出現(xiàn)這種情況時,地鐵的運營方式會進行相應的調(diào)整,線路的客運車輛密度將會進行調(diào)整,減少供電臂上的負荷,電壓降過大的情況將不會出現(xiàn),所以大電流造成拉弧燒傷導線的情況將不會出現(xiàn)。上海軌道交通3號線(柔性架空接觸網(wǎng))、廣州地鐵2號線(剛性架空接觸網(wǎng)),杭州地鐵1號線有存在供電分區(qū)不是設置在牽引變電所車站的車輛惰性處,但是這些地方未發(fā)現(xiàn)明顯的拉弧現(xiàn)象存在。早期投運的地鐵線路都是采用這種方式進行供電分段設置。2.2電力段位于靠近變量接近的一端上海軌道交通3號線(柔性架空接觸網(wǎng))、廣州地鐵2號線(剛性架空接觸網(wǎng)),杭州地鐵1號線采用這種方式進行供電分段設置。3運營單位設定地鐵故障零故障現(xiàn)象是不可能實現(xiàn)的,只能盡量減少故障發(fā)生的概率,在小概率事件發(fā)生時,通過有效的服務補救措施,盡量減小故障對地鐵營運質量的影響,這是每個地鐵運營方在不斷努力的目標。供電分段設置在離變電所比較近的一端,這個設置方法主要考慮的是運營服務質量,一旦相鄰供電臂發(fā)生故障時,能夠將非故障區(qū)間的列車放進車站,在站臺上進行清客,減少了區(qū)間清客的現(xiàn)象,這樣能夠減少旅客對運營故障帶來不便的怨言,能夠有效的提高運營服務質量。目前出于安全方面的考慮,沒有地鐵采用此種方式進行設置,但是運營單位正在努力推行此種設置方式。對上面三種供電分段設置原則進行匯總分析,見表1。在這三種供電分段的設置原則的基礎上,根據(jù)地鐵線路的配線圖,結合運營交路的需要,增設絕緣關節(jié),然后利用聯(lián)絡隔離開關進行短接。正常運營模式式情況下,聯(lián)絡隔開閉合,一旦線路發(fā)生故障,打開聯(lián)絡隔開,甩開故障點,利用渡線、存車線進行車輛折返,形成小交路,有效縮小故障范圍,提高服務質量。增設聯(lián)絡隔離開關有以下方面需要注意:3.1運營維護的壓力增加隔離開關數(shù)量會帶來以下問題:提高建設成本;增加運營維護的工作量;增加故障概率。所以隔開的增設,要根據(jù)運營交路的需要,有必要形成交路的地方才考慮增設隔開。3.2事故方面的壓力聯(lián)絡隔開設置距離道岔的長度要滿足機車折返的需要,而且要考慮司機的反應時間,防止機車誤闖無電區(qū),但是距離也不能太長,設置距離過遠,能夠甩開的故障的線路長度將大大縮短,設置聯(lián)絡隔開甩開故障線路的意義就弱化了。供電分段設置這三種設置方案各有優(yōu)缺點,但是在物質文明和精神文明日益發(fā)展的今天,在運營質量方面,旅客也會有更高的服務要求,在保證設備安全的基礎上,建議側重運營質量的改善方面。建議在方案三這個大原則的基礎上,結合運營交路需要設置必要的聯(lián)絡隔開,實現(xiàn)地鐵正線接觸網(wǎng)供電分段設置,在小概率事件發(fā)生時,通過站臺清客和小交路運行等方式,盡量減小故障對地鐵營運質量的影響,從而實現(xiàn)地鐵高品質的服務。目前正線接觸網(wǎng)供電分段形式主要有兩種:一種是采用分段絕緣器方式,另一種是采用絕緣關節(jié)的形式。供電分段設置在離變電所比較近的一端,這樣就可以避免從車站一頭鋪設上網(wǎng)電