地铁牵引系统整流器在线更换工程

曾庆洪,何冬冬

广州地铁集团有限公司 广东省广州市 510000

摘要：本文介绍在白天空窗时间且不影响行车的情况下，如何进行安全、快速地在线更换地铁整流器的案例分析。本文以某线路牵引所整流器整流器为案例，详细阐述在线更换地铁直流系统整流器的施工流程和工艺。

关键词：地铁；牵引系统；整流器；在线；更换；拆除；安装。

一、背景分析

某线路牵引所两台整流器为2003年挂网产品，已运行20年，所有备件均已停产，耗能大、技术落后。旧整流器的控制单元电源板、保护模块、压敏电阻，传感器故障，逆流保护模块、动作继电器等元器件时常发生故障，市面上替代品存在不兼容和不匹配等多种问题无法解决。整流器是地铁直流1500V牵引供电系统核心部件之一，直接影响着接触网的供电和客车的行驶；在诸多元件都没有备件的情况下，存在运行隐患。如不及时处理，设备发生严重性故障时有可能导致牵引所牵引供电系统的瘫痪。 因此为了提升牵引系统的安全可靠性，防范于未然，经综合考虑，更换两台旧整流器。

二、施工内容及工程数量

本次更换该牵引所1#、2#整流器更换，一次电缆、二次控制电缆和信号电缆敷设及接续，工程施工内容和数量见表1。

表1  施工内容及工程数量

序号	项目名称	工程内容	数量
1	拆除牵引所1#、2#原有整流器。	拆除旧柜，清理现场垃圾，并将拆除下来的旧柜放置现场空旷位置。	2
2	新的整流器设备安装。	安装新设备，清理现场垃圾。	2
3	设备安装后现场进行整组试验。	安装后现场试验包括：（1）外观检查；（2）绝缘试验；（3）二极管检查；（4）熔丝检查；（5）整流器试验和保护校验；（6）整流机组联调试验（功能调试）等一切相关试验。	2

三、主要实施原则和作业流程

（一）实施原则

1、新的整流器设备性能应满足原设计要求。

2、整流器更换在施工中不能影响既有设备的正常运行。

3、在安装实施过程中应保证各设备的完好性，不能将有缺陷的设备材料安装到现场中，确保在安装过程不损坏其它既有线设备。

4、由施工安全员（施工负责人）带施工作业令在车厂请点施工。严格按照作业令内的作业内容、作业场所进行施工，并严格遵守企业施工管理相关办法和标准。

5、施工流程

图一 施工流程

（二）技术准备

1、做好施工方案。

2、做好施工现场调查，了解施工内容、工作量和现场施工条件。

3、申报施工作业点。

4、办理好施工动火许可令等工作。

（三）施工进度计划

表2  施工进度计划表

序号	工序	备注
1	设备运输	共8小时（白天）
2	1#整流器柜安装、线缆接续、试验、校验	需1作业点，共8小时（白天）
3	2#整流器柜安装、线缆接续、试验、校验	需1个作业点，共8小时（白天）

说明：施工采用的作业时间为白天的请点施工方式。采用旧柜体2台一起停电，先完成1台整流器拆除、安装、线缆接续、试验、校验，具备正常送电条件，再完成另外1台整流器的施工；在设备安装时，确保施工过程中无电操作。作业时间的详细安排请见表2。

（四）实施注意事项

1、施工前，注意带电区域并做好相应的安全措施。

2、施工时，不能走错间隔，不能擅自操作带电区域的设备和开关。

3、施工后，清理施工垃圾，做到工完场清。

四、施工流程和工艺

（一）施工流程

 

图二  施工流程图

（二）施工前检查新整流器情况

1、柜体外观应无损伤及变形，油漆应均匀完整，柜门开闭应灵活可靠，柜内装置及元件应无松动、脱落、锈蚀、损伤、裂纹等缺陷。

2、对整流器一、二次回路绝缘测量，进行通电功能检查。

（三）旧设备的拆除

1、利用停电的作业点，对既有整流器柜的拆除。首先对其中一面柜体进行拆除；整流器柜拆除前先将既有设备的一次电缆和二次控制线缆逐一做好相应的标记（用标识带或者油性笔）后再对其拆除。

2、将固定设备的柜间连接螺栓和绝缘锚栓拆除，然后拆除一面整流器柜，通过类似的方法，再拆除另外一面整流器柜。

（四）安装新整流器

1、用吸尘器将旧设备基础周围的灰尘及钻孔的粉末清理干净。

2、根据原整流器上螺栓尺寸，做好准备（钻孔）。

3、在基础预埋件上放置绝缘板，将整流器搬放到既有预埋件的位置。

4、将整流器落下，放在既有绝缘板上的对应位。

5、将柜体进行细致调整，使其水平、垂直度均达到标准要求，柜间接缝密贴绝缘板铺垫齐全合理。

6、柜体与基础预埋件连接固定，偏差控制在1～2mm范围。

7、整流器安装完毕后应测量柜体对地绝缘电阻，其值不得小于0.5MΩ。

8、在设备安装时，安装并拧紧柜间连接螺栓。

9、安装并拧紧地脚绝缘螺栓。

10、将一列柜同时进行排列、调整，使用水平尺调整柜体的水平度及垂直度。用原有的专用螺栓将柜体进行连接、固定。

11、观察电缆外观有无损伤。敷设时电缆弯曲半径应满足电缆敷设最小半径要求，不小于15d。

12、按拆前的标记，将电缆接回柜内；电缆从电缆夹层穿入设备后应保持垂直状态，尽量与整流器终端端子对齐，避免电缆在衔接处受应力，装完螺丝后，在电缆与柜体绝缘底板接触位置加装防护套保护电缆。

（五）一次电缆敷设及安装

为不影响既有设备的正常运行，按施工图纸和验收标准要求，一次电缆暂不接入接线排，核对既有一次电缆两端是否接入对应的设备内端子，核对无误后方可接入。按施工图纸和验收标准要求，二次电缆再次穿入柜内须进行终端头制作、校线、排把等作业。不能将二次线直接接入对应的端子排内，在线路停运后，做试验时方可接入，以避免断路器的误动作。一、二次电缆在施工时，应做好标记。

一次电缆应根据设计图纸和现场实际情况，标记好原有整流变压器至整流器柜的六组直流电缆（整流变压器低压侧2绕组电缆2U-整流器1L1、2V-整流器1L2、2W-整流器1L3三相，低压侧3绕组电缆3U-整流器2L1、3V-整流器2L2、3W-整流器2L3三相），整流器柜（框架、负极）至负极柜（框架、负极）直流电缆，整流器柜（正极）至直流开关柜（正极）直流电缆，在施工前做好核对电缆起止点、电缆规格型号、路径，核对无误后方可拆除。在安装接续时，核对电缆起止点、电缆规格型号、路径，核对无误后方可接续，安装时螺母紧固应满足规定的力矩标准值。

（六）二次电缆敷设及要求

二次电缆，根据设计图和现场实际情况，标记好原有整流器柜至33kV开关柜的2条二次电缆，根据二次原理图查找二次电缆接续的端子号，在相应的地方标记接线端子的编号。在施工前做好核对电缆起止点、电缆规格型号、路径，核对无误后方可拆除。在安装接续时，核对电缆起止点、电缆规格型号、路径，核对无误后方可接续。

五、整流器柜试验以及调试

（一）试验项目

完成主回路及辅助回路绝缘电阻、保护装置检查、柜体绝缘电阻测试、整流器柜均流试验、整流器柜压敏电阻特性试验等试验项目。

（二）调试前元器件检查

1、整流器柜体和柜内元器件外观检查。

2、用万用表二极管档检查各二极管正反向电阻有无异常现象。

3、用万用表检查保护电阻电容参数有无异常、是否接入电路。

（三）绝缘测试

完成一、二次电缆接续，主电路对机壳的绝缘电阻测量，辅助回路绝缘电阻测量，功能检验。

（四）保护动作和信号检查

1、接入直流110V电源，检查控制电源是否工作、开门照明灯亮、关门照明灯灭。

2、抠出任意一个二极管熔断器的红色报警牌，显示器相应桥臂报警信号灯亮，同时二极管报警辅助触点闭合。

3、抠出同一桥臂任意两个二极管熔断器的红色报警牌，显示器相应桥臂报警信号灯亮，同时二极管跳闸辅助触点闭合。抠出不同桥臂任意两个二极管熔断器的红色报警牌，显示器相应桥臂报警信号灯亮，但二极管跳闸辅助触点不闭合。

4、解开电流互感器二次端子，使用保护继电器测试仪加入50-60V直流电压，显示器逆流报警信号灯亮，逆流跳闸辅助触点闭合。

5、短接散热器顶部温度报警输出接点，显示器温度报警信号灯亮，温度报警辅助触点闭合。

（五）整流机组33kV断路器联跳直流进线断路器试验

1、在整流器R11模拟二极管故障跳闸，33kV整流断路器(106)、直流进线断路器(201)均应跳闸；

2、复位保护动作信号，复位各开关至准备状态；

3、在整流器R21模拟二极管故障跳闸，33kV整流断路器(107)、直流进线断路器(202)均应跳闸；

4、复位保护动作信号，复位各开关至准备状态。观察两组整流机组33kV断路器及直流进线断路器的动作情况、两组整流机组33kV开关柜及直流1500V进线开关柜SIMATIC S5的当地信号显示及控制信号盘液晶显示器、维护计算机上的信号显示。记录测试结果；

六、结束语

针对整流器大修更换施工特点，结合以往既有线施工经验，变电所施工时，将严格执行地铁关于在既有线行车安全、作业安全、设备安全以及运营线路施工的相关的管理办法进行。针对既有线施工安全注意事项进行讲解，提高全员在既有线作业的安全重要性的认识，增加责任感和危机感，确保地铁运营的安全。制定严格的安全管理制度和措施，分析安全生产形势，研究解决施工中存在的问题，建立、健全各级安全责任制，责任落实到人。充分发挥团队力量，班组成员和各级安全检查员负责施工过程的安全监督作用，及时发现和排除安全隐患。

参考文献：

[1]地铁供电系统可靠性与安全性的分析方法及影响因素[J]. 郭佳椿.  光源与照明. 2021(08)

[2]城市轨道交通交流牵引供电系统及其关键技术[J]. 李群湛.  西南交通大学学报. 2015(02)

[3]地铁供电系统可靠性和安全性分析方法研究[J]. 孙梓博.  城市建设理论研究(电子版). 2017(18)