劉立華

摘 要：針對傳統(tǒng)地鐵接觸網供電系統(tǒng)中上網線路設備等故障時，越區(qū)開關在雙邊供電時因停電倒閘作業(yè)帶來的列車暫停等運營問題，本文設計了一套在需要越區(qū)雙邊供電時而不停電帶負荷操作裝置，該裝置的應用可大大節(jié)約現場操作人員勞動強度（隔離開關分閘、驗電、等待、驗電、掛地線）和節(jié)約寶貴的倒閘時間（從原有的半小時縮短到1分鐘內）。通過該裝置的應用可大大提高車輛正常運行帶來的有利效益。

關鍵詞：地鐵;接觸網;越區(qū)供電;帶負荷操作

1引言

目前國內地鐵多在牽引網電分段處設越區(qū)電動隔離開關或開關柜，以保證在牽引變電所因故障或檢修解列時實行大小雙邊供電。因為越區(qū)電動隔離開關不能帶負荷操作，雙邊供電需要協(xié)調相鄰三個站的倒閘順序，因此造成實現大雙邊供電的時間較長，影響列車的正常運行，對人員或地鐵系統(tǒng)造成一定的負面影響。為了解決雙邊供電停電而不停電倒閘的情況，有項目在用直流快速斷路器實現雙邊供電的方式，但直流快速斷路器體積大、安裝復雜、成本非常高、且無明顯可見斷口，同時更是存在隔離開距小的缺點;還有項目在用直流越區(qū)負荷開關來實現雙邊供電的方式，但是直流越區(qū)負荷開關也存在無明顯的可見斷口，隔離開距小等缺點，因此以上兩種方案并未得到廣泛應用，地鐵牽引供電系統(tǒng)在實現雙邊供電時存在的操作時效性過長目前基本未得到有效解決。

2? 概述

在地鐵牽引供電系統(tǒng)中，為了從根本上解決因停電倒閘作業(yè)帶來列車暫停運營的問題，為運營中電力調度操作帶來便利性，往往會對越區(qū)開關或斷路器做必要的操作聯(lián)鎖，一般都是采集上下級相關設備的位置接點，將它們接入聯(lián)鎖邏輯回路（電氣閉鎖，無機械閉鎖），通過硬接線的方式實現聯(lián)鎖功能，這個過程中就需要大量的硬接線和中間或擴展繼電器，對工程的實施、運營維護等會造成諸多的不便，另外長距離線路聯(lián)鎖勢必造成線路的不穩(wěn)定性，對線路、設備長期工作的可靠性等方面定會有所影響。電動越區(qū)隔離負荷開關柜在雙邊供電時可帶額定負荷操作，可大大減少上下級設備之間的聯(lián)鎖關系及縮短了線路故障時需要投入越區(qū)隔離開關的作業(yè)時間等，節(jié)約了大量的人力資源，增加了雙邊供電運行的可靠性。

3? 電動越區(qū)隔離負荷開關柜的的組成和工作原理

3.1 電動越區(qū)隔離負荷開關柜一次部分接線原理。電動越區(qū)隔離負荷開關柜一次接線圖如上圖所示：KM為直流接觸器，可切斷額定負荷電流;GK1、GK2為直流隔離開關，GK1與接觸器串聯(lián)，GK2與接觸器并聯(lián);高壓帶電顯示裝置采集饋線與行走軌之間的電壓，當采集電壓超過額定電壓40%時，輸出相應節(jié)點與柜門電子鎖閉鎖。

3.2電動越區(qū)隔離負荷開關柜的布局結構。電動越區(qū)隔離負荷開關柜采用高壓（一次）與低壓（二次）隔離的布局結構。上門板室內為二次元件室，為前開門結構;下門板室內為一次高壓室，一次室為前后開門型式。按鈕、指示燈、轉換開關、按鈕等元件布置于柜體前門板上，接觸器、中間繼電器、接線端子、保護開關、可編程邏輯控制器（plc）等布置于二次元件室內，直流隔離開關GK1、GK2、直流接觸器KM、加熱器、高壓帶電傳感器等布置于一次室內。柜內所裝隔離開關及接地開關為一體化設計，除具有有效的電氣互鎖外，還具有機械閉鎖，有利于提高操作的穩(wěn)定性、節(jié)約空間。進出線接線端子置于柜體下部，方便電纜進出接線。

系統(tǒng)組成框圖如下：儀表面板及主要構成元件包含以下幾種：①.進出線帶電閉鎖裝置：檢測饋線與行走軌之間的電壓，當檢測電壓高于設定值時，輸出相應接點。②.指示燈類：指示隔開、接觸器等元件的位置狀態(tài);③.分合閘按鈕：進行分合閘操作;④.轉換開關：切換選擇越區(qū)隔離負荷開關柜的控制模式，分遠方、手動、就地三檔位。轉換開關在遠方位不能就地操作，在就地位不能遠方操作，在手動位，不能就地/遠方操作;⑤.溫濕度控制器：根據內部環(huán)境，實時檢測、顯示溫度及濕度，并可根據實際值與設定值比較智能啟動加熱器或風機，進行加熱或除濕;⑥.電子鎖：當一次電壓達到Ue的40%以上時，電子鎖無法打開，反之可開鎖。電子鎖的設置是為了保障人身安全;⑦.可編程控制器（plc）：內部元件，操作過程的集中邏輯控制單元。

一次室內包含以下元件：①.直流接觸器：分斷或關合線路負荷電流。②.直流隔離開關：與接觸器配合使用，實現帶負荷分合閘操作。

3.3電動越區(qū)隔離負荷開關柜工作原理

電動越區(qū)隔離負荷開關柜的電動分合閘動作需通過主回路直流隔離開關GK1 、GK2和直流接觸器KM之間的邏輯配合實現，邏輯順序由可編程邏輯控制器控制，另外直流隔離開關GK1與GK2之間存在機械邏輯閉鎖關系，無效操作將不被允許。

合閘過程：GK1先合閘，接觸器檢測到GK1合閘到位信號后吸合， GK2再合閘并將接觸器短路，接觸器檢測到GK2合閘到位信號后斷開，合閘動作完成;分閘過程：接觸器吸合，與隔離開關GK2并聯(lián)，GK2分閘，接觸器得到GK2分閘到位信號后釋放，然后GK1分閘。

由于直流隔離開關不具有切斷負荷的能力，分合閘過程中非法的操作可能使隔離開關帶負荷而造成設備損壞，故應嚴格按照操作規(guī)程操作。

4? 電動越區(qū)隔離負荷開關柜在系統(tǒng)應用中的有益效果

電動越區(qū)隔離負荷開關柜將隔離開關與直流接觸器有效結合，實現了集中控制，分斷及關合負荷電流等功能，在系統(tǒng)正常運行時，利用直流隔離開關（GK1和GK2）具有明顯隔離斷口，保證人員操作安全。1.具備有效的電氣及機械閉鎖，能防止人為誤操作造成的設備及人身事故;2.直接可帶負荷操作，大大節(jié)約現場操作人員勞動強度（隔離開關分閘、驗電、等待、驗電、掛地線）和節(jié)約寶貴的倒閘時間（從原有的半小縮短到1分鐘內）。3.極大減少了閉鎖關系，避免出現傳統(tǒng)模式下線路因聯(lián)鎖關系而出現的復雜性，節(jié)約了大量的工程資源成本，可靠性提升不少。通過該開關柜的應用可大大提高車輛正常運行帶來的有利效益。

5? 結論

本電動越區(qū)負荷隔離開關柜在目前已成功應用于上海浦東機場捷運項目，自投以來設備操作、運營穩(wěn)定。本電動越區(qū)負荷隔離開關柜在實現性能指標的前提下，采用成熟技術設計，本文開發(fā)出一種可分斷、關合額定電流的越區(qū)隔離負荷開關柜，為運營中電力調度操作帶來了極大的便利和快捷，從根本上解決了因停電倒閘作業(yè)帶來的列車暫停運營的嚴重問題，本電動越區(qū)隔離負荷開關柜的成功應用，改善了地鐵運行方式，基本填補了行業(yè)空白，為新技術，新產品產業(yè)化打下了堅實的基礎，為未來地鐵供電系統(tǒng)指引了方向。