城市轨道交通AC600 V上网电缆绝缘隐患整治和优化改造

摘 要：广州地铁APM线AC600 V上网电缆由电缆转接箱或轨旁开关箱馈出，穿金属套管沿道床敷设，经上网电缆夹固定，安装在接触轨上，为接触轨供电。近年来发现，由于受道床潮湿、积水影响，潮湿区段上网电缆金属套管受潮锈蚀，水汽侵入套管内，加剧了线缆受潮风险，该情况主要存在于潮湿区段，且存在该情况的上网点有将近100处，随着运行年限增长，上网电缆绝缘性能明显下降。另外，由于上网电缆总量大，结合目前人力采取周期性的上网电缆绝缘测试，不能及时、有效地发现电缆绝缘缺陷。鉴于此，对整治APM线上网电缆绝缘隐患的多种方式进行了研究。

关键词：上网电缆;隐患整治;优化核减

中图分类号：U231.8  文献标志码：A  文章编号：1671-0797（2022）11-0055-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.11.015

1    设备现状

广州地铁APM线正线有48个供电分区，接触轨上网点数量大（302个上网点），且APM线接触轨供电制式为三相AC600 V供电，每个上网点有A、B、C三相上网电缆，导致APM线上网电缆总量大（906根上网电缆）。APM线原始设计为全自动无人驾驶线路，正线设置48个供电分区主要是为了灵活停电，检修与运营可同步开展。但目前线路已运营10年，线路运营模式与供电模式已基本成型，全线分为4个供电大区，原有上网电缆的设置方式较为烦琐，造成隐患点多，应急处置耗时长。

另外，APM线上网电缆绝缘层单薄，部分区间道床环境潮湿，上网电缆处于潮湿环境下，绝缘层容易老化，在接触轨带负载的情况下，电缆绝缘老化位置容易被击穿[1]，引起供电设备故障，影响正常行车。

2    整治措施

2.1    对正线冗余上网电缆进行核减改造

结合列车取流情况、馈线开关保护动作整定值及电缆载流量，测算在极端取流且能保证稳定供电的前提下，各供电区所需要的最少上网电缆数量，撤除供电区冗余的电缆。

2.2    对核减改造后保留的上网电缆进行绝缘普查

组织对核减改造后保留的上网电缆进行绝缘普查，对绝缘值不满足检规要求的上网电缆进行更换;对线上受潮锈蚀严重的电缆套管进行拆除并安装防水绝缘支架将电缆垫高，减少电缆受潮风险。

3    核减改造

3.1    改造方式

拆除上网电缆馈出线侧（电缆转接箱侧或轨旁开关箱侧）以及连接接触轨处的紧固件，对铜端子以及铜铝过渡端子进行绝缘包扎，用绑扎带将包扎好的三相电缆固定在箱体内和接触轨内侧，防止与带电体接触。

3.2    核减原则

3.2.1    根据列车取流情况测算供电区最少保留电缆组数

目前APM线高峰期为5辆列车上线运行，每辆列车为2节车厢，正常行车间隔下不会出现一个供电分区2辆列车同时取流的情况。但为了测算极端情况下列车取流值，本次列车取流测算的拟定条件为2辆3节编组列车（共6节车厢）在同一供电区取流数值（因为APM线单趟列车原始设计以及长远设计均为3节车厢编组）。

图1为目前线上2节车厢列车高峰期满载运行时的取流曲线，分析取流曲线可知，列车出站加速时，整车取流达到峰值，峰值相电流为686 A，按照+10%的条件（686 A+68.6 A）规定本次测算时2节车厢取流最大值为754.6 A。

6节车厢（2列3节编组列车）在同一供电区同时取流时的相电流峰值为：

754.6×3=2 263.8 A

APM线在用上网电缆载流量为350 A，即6节车厢（2列3节编組列车）在同一供电区同时取流时，需要的上网电缆组数为：

2 263.8/350=6.468≈7组

据此得出结论：同一供电分区需要的最少上网电缆组数为7组。

3.2.2    根据馈线开关整定值测算供电区最少保留电缆组数

馈线开关为供电区的上级电源，当供电区发生供电故障时，馈线开关会保护跳闸，避免故障影响范围扩大[2]。目前APM线各供电区的馈线开关过流保护电流整定值为2 400 A，即供电区允许最大电流为2 400 A，当供电区出现瞬时电流大于2 400 A时，供电馈线开关就会保护跳闸。

按照目前APM线上网电缆的载流量（350 A）进行测算：

2 400/350≈6.857组

即当供电区上网电缆组数大于6.857组时，上网电缆数量已满足该供电区允许通过的最大电流，且馈线开关保护动作先于电缆满载，可起到保护电缆的作用，故供电区上网电缆组数最少应为7组。

3.2.3    核减后供电分区保留电缆数量定论

根据列车取流情况以及开关保护原理机制，最终可以测算出：正线供电分区需保留最少上网电缆组数为7组。

3.3    各供电分区核减电缆数量

APM线供电分区主要分为4种类型，下面对其中3种供电分区的上网电缆核减方式进行说明。

3.3.1    道岔处供电分区（12个）

道岔处供电分区（图2中虚线PS15S1区）无直接上级电源，依靠两侧相邻的供电区通过闭合的轨旁开关为其供电，另外道岔处供电分区每支供电臂仅有一个上网点（LA代表一个上网点），故道岔处供电分区上网电缆不做核减改造。

3.3.2    大供电分区（18个）

大供电分区（以图3中PS167区为例）一般从区间开始到站台位置结束（越过站台约40 m），这类供电大区有一个上级电源（图3中7102馈线开关），另外与邻区通过合上轨旁开关进行越区供电;在供电区中有3个集中上网的位置，分别为上级电源上网位置（4组上网电缆）、区间上网位置（3组上网电缆）以及供电区末端的上网位置（4组或3组电缆）。此类供电区经测算得出，只需保留7组上网电缆即可满足供电需求，计划通过撤除区间上网位置3组上网电缆以及末端上网位置1组上网电缆，对区间电缆进行核减改造，经统计共可撤除上网点48处（144根电缆）。

3.3.3    小供电分区（14个）

小供电分区（图4中虚线PS14J区）位于每个车站的出站位置（出站约40 m位置），其设计初衷为施工作业时可灵活停电，减小停电检修时的影响范围。小供电分区没有上级电源，主要依靠闭合与邻区相连的轨旁开关，由邻区为小供电区供电。小供电区只有一组上网电缆（LA代表一个上网点），当该组上网电缆出现绝缘故障时，抢修人员必须下线路将上网电缆甩开，还需要在邻区接触轨绝缘节（图4中IJ412或IJ411位置）上安装中间连接板，通过与邻区硬线连接并区的方式恢复供电。

目前APM线接触轨检修时的停、送电模式已基本固定，大部分小供电分区已失去其设计时的作用，其存在的供电安全隐患远比作用要大，所以对小供电分区进行改造，将小供电分区通过换轨方式并入靠近站台一侧的大供电分区（图5），杜绝小供电分区上网电缆故障导致供电区失电抢修耗时长的隐患[3]。改造后可减少小供电分区14个，减少上网电缆14处（42根电缆）。

3.3.4    上网电缆核减数量统计

按照上述3类供电分区上网电缆的核减原则，计划核减大供电分区上网点48处（144根电缆），小供电分区上网点14处（42根电缆），共核减62处上网点、186根上网电缆。

4    绝缘普查

除对上网电缆进行核减改造外，同步组织对上网电缆开展绝缘普查、整治工作。

4.1    开展全线上网电缆绝缘排查整治

对排查中发现的绝缘值不满足检规要求的上网电缆进行更换，确保线上上网电缆状态良好。

4.2    拆除受潮锈蚀电缆套管、安装防水绝缘支架

受道床潮湿、积水影响，潮湿区段上网电缆金属套管受潮锈蚀，水汽侵入套管内，加剧了线缆受潮风险。在对受潮锈蚀严重的电缆套管进行拆除时，通过技术创新，在电缆敷设路径上安装了防水绝缘支架将电缆垫高（图6），以减少电缆受潮风险。

5    结语

根据前述原则对上网电缆核减改造后，上网电纜数量共减少62处（减少了20.53%），从原来的302处（906根）减少至240处（720根）。撤除了区间上网电缆后，上网电缆基本在站台附近布置，一旦发生绝缘故障需下线路抢修时，人员可快速到达故障位置，有效提升了应急处置效率。

在对上网电缆进行核减撤除时，优先撤除潮湿位置上网点和敷设路径复杂的上网点，能有效减少上网电缆绝缘故障风险，降低上网电缆故障修复难度，提高供电系统稳定性。对小供电分区的改造，杜绝了小供电分区上网电缆故障导致供电区失电抢修耗时长的隐患。

采用对线上保留上网电缆进行绝缘普查，对锈蚀电缆套管进行拆除，上网电缆安装防水绝缘支架垫高等技术手段进行整治后，上网电缆受潮风险可明显降低。

[参考文献]

[1] 潘义.低压配电线路单相接地故障原因分析及防范对策[J].机电信息，2014（24）：22-23.

[2] 魏力强，王东林，齐锦涛，等.电力电缆局部放电试验及在线监测技术分析[J].河北电力技术，2018，37（6）：54-57.

[3] 周武仲.电力设备维修诊断与预防性试验[M].北京：中国电力出版社，2002.

收稿日期：2022-03-15

作者简介：李博（1985—），男，内蒙古呼和浩特人，工程师，研究方向：城市轨道供电技术。