浅谈城市轨道交通供电系统施工管理
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摘要：为保障城市轨道交通线路试运行阶段及初期开通运营后列车供电持续稳定，结合西安北至机场城际轨道项目（以下简称“机场城际”）自身实际，本文就机场城际供电系统施工管理中存在的问题进行分析，给出优化改进措施，以便高效、合理组织建设期供电设备施工安装及运营初期供电设备维护保养，确保机场城际供电设备安全运行，满足牵引供电及动力照明系统用电需求。
关键词：机场城际；供电系统；施工管理；电力调度
1引言
机场城际是连通西安北高铁站与咸阳国际机场的大动脉，具有陕西省打造交通强省的重大战略意义，线路设有马东、艺术中心两座主变电站，将110kV外电源交流电降压为35kV交流电后，通过环网电缆向全线牵引降压变电所供电。牵引降压变电所再将35kV交流电降压整流为1500V直流电供给接触网、降压为0.4kV交流电供给动力、照明系统设备使用。正常情况下马东主变电站向北客站（北广场）至秦汉新城供电，艺术中心主变电站向长陵至机场西、艺术中心车辆段供电。本论文针对行业常见典型供电故障进行分析探讨，梳理故障发生的危害程度，研究其出现的原因，提出具体解决的方法与途径，以便更高水平推进供电系统施工管理日常工作，增强应急处置与事故预防能力。
2典型供电系统故障类型及施工防范措施
2.1电压互感器击穿爆裂
运行中的电压互感器（以下简称“PT”）由于受到雷电冲击或谐振过电压等的影响，不仅易引起绝缘的闪络，而且会出现铁芯过饱和情况，其励磁电流也会增大，严重时达到额定值的数百倍，引发PT烧毁，甚至击穿爆炸。若产品质量有缺陷或产品选型不合理，PT也会在长期运行状态下发生本身绝缘性能恶化趋势。总之外部过电压较大、自身耐压强度不够，是诱发PT爆炸的主要因素。PT爆炸产生的冲击往往会将设备柜门炸裂，导致PT爆裂碎片飞溅到柜外，甚至导致电弧及碎片伤人事件发生。而且PT击穿爆炸引起的跳闸停电对供电系统的影响范围较广，因此对于供电部门来讲应有这样的忧患意识，通过升级改造，增加消弧消谐装置来有效保护高压电气设备；更新厂家设备，选用激磁特性较好的电磁式电压互感器或电容式电压互感器厂家设备；选择适当的高低压熔断器，可防止PT低压侧发生短路没有熔断时，其一次侧激磁电流增大将高压熔断器熔断，对PT设备进行保护。
2.2电力电缆击穿放电起火
电力电缆护层主要起机械强度和防腐蚀作用。其护层主要成分由纤维材料，包括纸、麻等；钢带、钢丝，包括普通冷轧钢带、预涂沥青钢带、镀性钢带、涂漆钢带、沸腾钢带；塑料，主要包括PE、PVC；石油制品包括沥青、环烷酸铜和柴油等。其护层含有的易燃物质有起火爆炸的可能，其具体原因可归纳为：电缆接头处热缩套未可靠密封或选用的绝缘剂质量不符合要求，水气侵入加速氧化；未采购合格厂家的合格产品；敷设时施工工艺不当发生电缆磨损、折弯或引出终端头相间距离过小等给投运留下安全隐患；长期处于潮湿、腐蚀等恶劣环境致使材质成分及结构性能发生变化；电缆长期过载超温运行加速老化；电缆在非正常状况下运行，尤其是前期调试阶段耐压冲击试验中，其遭受的破坏性过电压等，均易引发电缆击穿放电，烧损甚至引爆起火。对于轨道交通行业35kV环网电缆故障，由于其沿运营线路轨行区布置，因此发生故障后，只能待运营结束后进行抢修处理。行业曾发生数起电缆爆炸事件，因此加强现场监督检查，督促施工单位规范工艺流程；工程介入期间远离带电冲击的电力电缆设备，防止爆炸意外伤害；通过电缆绝缘试验及时发现老化等缺陷，对缺陷电缆进行修复或更换；动态监测电缆的载荷情况，及时调整供电方式均衡电力电缆载荷均可减少此类风险发生。
2.3 EPS电源偶发电气火灾事故
应急电源装置（以下简称“EPS”）多用于消防领域的专用电源，在城市轨道交通行业中应用也颇为广泛，当运营区域发生火灾等紧急情况时，EPS能够为疏散区域提供消防应急照明。应急照明由集中供电式EPS供电，为此设立了专门的EPS设备房，正常时由两路市电交流电源供电，两路电源一用一备自动切换，当两路交流电源都失电后，自动转为由蓄电池电源通过逆变器供电。由于EPS长期工作且受内部接线影响，常因装置内部电器元件异常发热导致柜内设备高温运行，不仅影响设备性能且存在较大的火灾隐患。EPS电源柜发生火灾后，由于设备燃烧产生大量的烟雾，对消防的扑救开展造成一定的干扰，轨道交通行业曾发生几起因EPS电源柜电气故障引起火灾的事件发生，这正是管理者需要深思的事情。如何降低EPS电源柜火灾事故及防范此类风险，目前迫切做好的工作有：从采购源头上严把采购环节，尽量规避设计缺陷及制造不符合要求的设备投运；日常加强机柜内部电池、接跨线等重点部位的维修保养，针对发现的问题及时做好改进措施；由于铅酸蓄电池在使用中会产生氢气，建议进行调整，在不能调整的前提下进行隔离或安装温度监控、通风、排烟等系统，增加制冷系统；电气火灾事故发生后除了控制中心环控调度FAS系统显示消防报警外，往往还伴随PSCADA0.4kV相关开关报故障信息，这也作为确认现场火情的一个重要参考标志，因此，环控调度应与电力调度互相进行相关故障信息的确认，并在接到现场火情信息后及时对相关电气设备断电隔离处理，防止事故范围进一步扩大，避免电气火灾对扑救人员及重要设备的威胁；建立健全电气火灾消防安全责任管理机构、责任体系、日常管控、检查台账、教育培训、应急预案及演练等机制。
2.4主变电站进线失压
由于轨道交通行业主变电站外电源一般通过地方电力系统引入，受城市规划结构的影响，外电源铺设方式也会有所区别，部分城市通过架空线路引入至主变电站，部分城市通过沿城市道路地下埋设引入至主变电站，对于我国多数发达城市，采用后者居多。在城市路面扩展施工等外界环境干扰下，导致主变电站外电源进线电缆挖断事件时有发生，而此类事件将直接导致主变电站一路甚至两路外电源失电，造成轨道交通供电系统大面积停电。对于电力调度来讲，当班期间也应该做好这方面的充分预想，通过PSCADA反应的故障信息，及时与地方电网调度联系确认失压原因及恢复情况，若失压原因及恢复时间不确定则应及时将主变电站主变压器进行隔离，防止内部系统反送电至电网系统，对市政部门的施工人员不仅造成威胁，也极可能将电带至外部故障电缆，造成内部系统短路跳闸，进一步扩大停电影响范围。作为管理者应从以下方面着手，来防范此类事件发生：轨道交通管理单位会同市政、电网部门定期召开三方接口工作会议，梳理相关接口工作的施工方案，在市政部门开展路面改造等施工时，必要时可派人现场交接及监督，严防施工的不安全行为发生；加大城市轨道交通电缆走向路径上的各类警示标识标牌布置；加强对外电源电缆路径的日常巡视，发现可疑施工，应及时联系确认相关情况。
3结语
运营初期，设备性能不稳定加之线路情况复杂多变，极易导致供电系统异常情况发生，事实上PT爆裂伤人、EPS电源柜起火、主变电站進线失压等造成的后果是惨重的，管理者应深刻汲取教训，严把设备采购环节，加强日常巡检及保养，定期进行电气预防性试验，采取合理施工工艺方法，提高施工管理效率，确保供电设备正常平稳运行。
参考文献
[1] 中铁第一勘察设计院集团有限公司.西安北至机场城际轨道项目初步设计[R].西安，2015：22-24.
[2] 地铁设计规范：GB 50157―2013 [S].北京：中国建筑工业出版社，2013：140-156.
（作者单位：陕西城际铁路有限公司）
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