合肥地铁4号与6号线供电系统拆分方案研究

刘 斌

(中铁第五勘察设计院集团有限公司 北京 102600)

1 引言

我国城市轨道交通发展迅速，为配合城市规划要求，会对既有线路进行拆分改造，出现拆分后的部分旧线与新线贯通运营的情况[1]。文献[2]详细论述广州市轨道交通既有2号线拆分并延长，形成新2号、8号线后其供电系统环网结构设计方案。但该方案仅描述环网拆分方案，没有整体考虑供电系统，未涉及到电力监控、杂散电流以及直流保护等子系统拆分。«合肥市城市轨道交通线网规划修编(2015)»将轨道交通6号线重新定位为东西向城区快线，解决外围组团快速进城需求。由于高新区横向已有2号线、4号线两条线路，若6号线新选通道，会造成线网过密，经济性差[3－4]，故4号线自丰乐河路站向南增加南延线，将4号线丰乐河路站以西部分拆分给6号线，6号线按鸡鸣山路站－东风大道站贯通运营。合肥市轨道交通4、6号线线路平面如图1所示。

图1 合肥市轨道交通4、6号线线路平面

2 拆分原则

坚持“安全运营、影响最低，高效拆分、平稳过渡”作为拆分工程的首要目标和最高原则，必须科学分析、反复论证、精心组织、周密安排。

既有4号线建设在前、6号线建设在后，在进行合肥市轨道交通4、6号线拆分设计时，主要遵守以下原则:

(1)不影响合肥市轨道交通4号线运营。

(2)充分利用既有线设备设施，降低施工难度，并减少废弃工程。

(3)实现合肥市轨道交通4、6号线工程供电系统独立运行[5]。

(4)变电所综合自动化系统、杂散电流监测系统拆分需综合考虑监控专业、通信专业、4与6号线建设时序及拆分方案。

(5)充分借鉴相似工程拆分经验。

(6)尽量降低后续建设工程的工程造价。

3 拆分方案

3.1 变电所拆分方案

根据线网规划，既有4号线科学城车辆段、鸡鸣山路站、方兴大道站、长宁大道站、创新大道站车站拆分接入6号线一期工程，故车站变电所应接入6号线一期供电系统。

丰乐河路站是4、6号线平行换乘车站。由于鸡鸣山站、长宁大道站、创新大道站、丰乐河路站接触网上网隔离开关所在线路后期均拆分至6号线，因此，丰乐河路站牵引所均需要拆分至6号线供电系统。接触网供电分段如图2所示。

图2 接触网供电分段示意

3.2 新增开闭所方案

丰乐河路主变电所为4号线延伸线同期建设主变电所，根据合肥地铁建设习惯，一般采用一级公用母线形式。丰乐河路主变电所主接线如图3所示。

图3 丰乐河路主变电所主接线示意

根据土建资料，丰乐河路站土建空间预留了两个牵引所房间，合肥市轨道交通4号线牵引所建成时间先于其南延线牵引所。开闭所设置可分为两个方案:

(1)方案一:开闭所设置在4号线南延线(预留牵引所)，供电系统如图4所示。

图4 开闭所设置在4号线南延线(拆分后4号线)

(2)方案二:开闭所设置在4号线牵引所(已建设，后期接入6号线供电系统)，供电系统如图5所示。

图5 开闭所设置在4号线牵引所(拆分后6号线)

线路拆分时，4号线牵引所已送电运行，在相邻开闭所房间内进行设备安装和接线，对既有变电所的运营有一定影响，改造难度很大，且风险很高。丰乐河路牵引所(4号线南延线)为新建设牵引所，可减少对既有线影响。两方案对比如表1所示。

表1 方案对比

根据方案比选，开闭所设置在4号线南延线(预留牵引所)，有利于现场施工，减少了改造工程量，建议采用方案一。

3.3 环网电缆拆分方案

结合变电所及开闭所拆分方案，需将丰乐河路变电所(4号线)至方兴大道站的环网电缆进行转接。转接完成后，即可实现供电系统环网电缆的4、6号线拆分。拆分前供电系统如图6所示。

图6 拆分前供电系统(打叉部位表示需打开环网电缆)

环网电缆倒接时，保护光缆如纵差保护光缆和数字通信电流保护光缆一同进行拆分，实现对环网电缆的保护。

丰乐河路－玉兰大道区间环网电缆和保护光缆转接后，即完成供电系统环网拆分。丰乐河路、创新大道站、长宁大道站、方兴大道站、鸡鸣山路站和科学城车辆段变电所的变电所35 kV电源引至丰乐河路站，成为6号线供电系统第一分区。拆分后供电系统如图7所示。

图7 拆分后供电系统

3.3.1 重难点及注意事项

在纵差保护光缆和数字通信电流保护光缆拆分过程中，需注意两端纵差保护装置和数字通信电流保护装置的一致性、保护光缆附件的一致性、保护光缆的单模多模特性。

3.3.2 风险分析

环网电缆调整，保护光缆需与环网电缆一并调整。光缆熔接后，利用跳线接入保护装置。光缆敷设、熔接和测试，均可在拆分前完成。拆分时，主要利用跳线，进行光缆对接[6－7]。

保护光缆的跳线倒接，主要风险集中在施工过程，特别是在施工组织、安全防护以及拆分过程中可能会发生意外情况。建议合理组织、有序施工、按规操作，以规避风险。

3.4 电力监控系统拆分方案

科学城车辆段、方兴大道、长宁大道、创新大道和丰乐河路站变电所综合自动化系统为独立子系统，无需线缆拆分。主要拆分对象为变电所综合系统接入综合监控系统的AB网交换机。

综合监控系统拆分完成后，各子站变电所综合自动化系统所有点表，需与合肥市轨道交通6号线一期控制中心的电力调度系统进行对点调试，保证本段各设备所有点位均能实现上传下达，实现合肥市轨道交通6号线控制中心对拆分段变电所所有设备的调度功能[8]。

电力监控系统集成于综合监控系统。电力监控系统分为中央级电力调度系统、变电所子站综合自动化系统和间隔层设备。因此，既有线变电所综合自动化系统其通信协议必须对新建线综合监控系统进行开放。

3.5 杂散电流监测系统拆分方案

合肥市轨道交通4号线杂散电流监测系统在每座车站变电所内独立组网，每个变电所内设置1台数据采集装置，该装置采集数据后接入变电所综合自动化或综合监控系统，利用通信传输系统提供的通信通道组网[9－10]。

4号线与6号线一期拆分后，既有丰乐河路变电所(含)－创新大道变电所区段内杂散电流系统设备划归6号线一期运营管理，相关数据及信息仍通过拆分后的能源监管系统经6号线一期通信通道上传至6号线一期控制中心，实现6号线一期控制中心对丰乐河路变电所(含)－创新大道变电所区段内杂散电流系统的调度管理。4号线新建丰乐河路牵引变电所杂散电流系统经能源监管系统通信通道上传至控制中心，实现4号线控制中心对新建丰乐河路牵引变电所杂散电流系统的调度管理。

杂散电流监测系统利用通信专业提供的通道进行传输，因此，通信专业通信通道的拆分，直接影响了杂散电流监测系统的拆分。

通信通道的拆分主要由通信专业实施，本系统设备主要实现不同线路设备的数据接入和功能实现。因此在拆分过程中要实时跟踪通信专业的拆分情况[11－12]。

4 拆分实施方案建议

丰乐河站4、6号线拆分时，为减少供电系统对4号线运营的影响，建议按如下步骤进行拆分:

(1)拆分前完成6号线新建段、4号线南延线的工程施工，4号线南延线、6号线新建段送电运行。

(2)利用夜间停运期间完成丰乐河主变电所至丰乐河路变电所及丰乐河路4号线南延线变电所的环网电缆敷设、二次电缆敷设、光缆敷设。

(3)拆分前完成相应保护装置定值升级。

(4)拆分前完成电力监控系统、杂散电流监测系统、电能质量管理系统的软件调试。

(5)拆分前准备工作完成。

(6)在既定时间，安排5组工作作业面，完成以下拆分和衔接工作:

①1组施工作业人员实施丰乐河站变电所(4号线)插拔头更换和光缆跳线连接；完成进行保护功能试验后，进行环网电缆试送电。

②1组人员完成接触网电连接的拆除。

③1组施工作业人员实施丰乐河主变电所至开闭所的环网电缆插拔头安装和光缆跳线连接；完成进行保护功能试验后，进行环网电缆试送电。

④1组人员完成丰乐河路牵引所与4号线金桂路的双边联跳保护电缆和接触网隔离开关闭锁电缆接线作业，安装完成后进行功能试验。

⑤1组人员完成丰乐河路牵引所与6号线蜀山南站的双边联跳保护电缆和接触网隔离开关闭锁电缆接线作业，安装完成后进行功能试验。

(7)夜间拆分作业完成，现场电缆固定后进行垃圾清运。

(8)完成其他可不在拆分当夜进行的工作，如软件调试等。

若组织得当、人员演练充分，供电系统拆分和衔接可一夜之间顺利完成，不需停止运营。

5 结束语

线路拆分工作涉及专业众多，流程复杂、工序繁琐、容错率低，一旦拆分过程中出现问题，极有可能导致拆分工作进展不顺，甚至影响既定的拆分时间，导致既有线停运，产生严重的社会影响。目前合肥4、6号线拆分工作已按本文方案执行完成，并顺利开通运营。