Keskustelu 20 kV sähkövarauksen järjestelmän rakennustekniikoista nopea-ajoväleissä

1. Projektin yleiskatsaus
Tämä projektissa on kyse uuden Jakartan–Bandungin nopeusrautatielinjan rakentamisesta, jonka päälinja on 142,3 km pitkä, mukaan lukien 76,79 km siltoja (54,5 %), 16,47 km tunnelia (11,69 %) ja 47,64 km talvea (33,81 %). Neljä asemaa – Halim, Karawang, Padalarang ja Tegal Luar – on rakennettu. Jakartan–Bandungin nopeusrautatie on 142,3 km pitkä, suunniteltu maksiminopeudeksi 350 km/h, kaksiraitaisella välistä 4,6 m, mukaan lukien noin 83,6 km kivijalan puuttuvaa rautatietä ja 58,7 km kivijalan rautatietä. Vetovoiman toimitusjärjestelmässä käytetään AT (autotransformatorin) syöttötapa. 

Ulkopuolinen sähköntuotanto käyttää 150 kV:n jänniteasteen, kun taas sisäinen sähköntarjonta käyttää 20 kV:a. Nopeusrautatievaihtokäsien ja sijaintilaitekehyksen suunnittelu perustuu Kiinan standardisoituun ja yksinkertaistettuun suunnitteluun. China Railway Electrification Bureau on vastuussa materiaalien hankinnasta, koko sähkö- ja vetovoiman toimitusjärjestelmän rakentamisesta Jakartan–Bandungin nopeusrautatielle Indonesiassa sekä osasta ulkopuolista sähköntuotantoa, joka rahoitetaan ennakkorahoina.

2. 20 kV:n sähköntarjontajärjestelmän suunnittelu
2.1 20 kV:n päätiedosto ja toimintatapa
20 kV:n pääbus on yksibuskonfiguraatio, joka on segmentoitu bussiyhdistävällä sulkemislaitteella automaattisella bussisiirtolla. On olemassa 20 kV:n läpi kulkeva bussection, joka kulkee jännitevakauttimen läpi ja syöttää 20 kV:n yhteisen latauksen läpi kulkevan linjan ja 20 kV:n ensimmäisen läpi kulkevan linjan. Jännitevakauttimen neutraalipiste on maanjäristyksessä pienellä vastuksella, eikä jännitevakauttimelle ole asennettu ohituskytkentää. 

Normaalissa toiminnassa molemmat sähkölähteet toimittavat samanaikaisesti, kun bussiyhdistävä sulkemislaitte on auki. Jos toinen sähkölähde epäonnistuu, tuleva sulkemislaitte avautuu de-energoidulla sivulla, ja bussiyhdistävä sulkemislaitte sulkeutuu automaattisesti, jolloin toinen sähkölähde kantaa koko alueen latauksen. Reaktiivisen voiman kompensointilaitte on asennettu 20 kV:n läpi kulkevaan bussectioniin, varmistamaan, että alueen tulevalle sivulle sähkötekijä on vähintään 0,9 kompensoinnin jälkeen.

2.2 Asetelusuunnitelma
Kaikki sähköntarjontapisteet sijaitsevat alakerrassa asemien toimintatalojen ja asuinrakennusten kanssa, paitsi Tegal Luarin EMU Depot -sähköntarjontapiste, joka on rakennettu itsenäiseksi yhdenkerroksiseksi rakennukseksi. Kaapelitehoja ei ole tarjottu. Alakerroksessa on huoneita jännitevakauttimelle (yleiselle ja yhtenäiselle läpi kulkevalle), reaktiivisen voiman kompensointiin, neutraalipisteen maanjäristykseen, viestintälaitteille, varaosien säilytyspaikoille, korkean jännitteen sulkemislaitteille, valvontahuoneelle, työkaluhuoneelle ja lepotilalle. Sähköntarjontapisteiden sisällä kaapelit on ladattu kaapeliviikoihin. 

Jännitevakauttimen huoneen, reaktiivisen voiman kompensointihuoneen, neutraalipisteen maanjäristyksen huoneen ja korkean jännitteen huoneen väliset yhteydet on tehty ennakkoon upotetuilla putkistoilla. Sijaitsee asemalla, sähköntarjontapisteellä ei ole omia ulkoisia tieyhteyksiä tai palokäytäviä. Ulkoisessa integroitussa utility trenchissä on kaapeleiden tukipisteitä; tulevat ja lähtevät kaapelit kulkevat tämän kuoppaan, jossa sähkö- ja matalan jännitteen/ohjauksen kaapelit ovat kuopan eri puolilla. Muissa osioissa käytetään kaapeliviikkoja ja putkistojen asennusta.

3.Rakennustyojen valmistelu

• Paikan tutkimus: Ennen rakentamista, rakennuttaja suorittaa paikan tutkimuksen hyväksyttyjen suunnitteludokumenttien ja liittyvien tietojen perusteella, ja valmistelee paikan tutkimusraportin, joka kattaa maaston, geologian, tieliikenteen, laiterakennusten tilanteen ja yhteisen utility trenchin reitin.

• Rakennuspiirustusten tarkistus: Rakennuttaja tarkistaa hyväksytyt rakennuspiirustukset paikan päällä ja vahvistaa niiden tarkkuuden ennen käyttöä. Kaikki havaitut poikkeamat on ilmoitettava välittömästi asiakkaalle, suunnittelijalle ja valvojalle ratkaisua varten.

• Tutkimuksen ja tarkistettujen piirustusten perusteella rakennuttaja laatii yksityiskohtaisen toteutussuunnitelman ja työohjeen sähköntarjontapisteelle, määrittelemässä prosessin standardeja, laadunvalvonta-vaatimuksia ja rajapinnan tarpeet kriittisille prosesseille, ja suorittaa nimetty QR-koodiperustainen tekninen esittely.

• BIM-optimointi: Varhaisessa rakennusvaiheessa BIM-teknologiaa käytetään simuloimaan laitteen asennusta ja kaapelireittejä 20 kV:n sähköntarjontapisteessä. Tämä mahdollistaa laitteen ja kuoppa/putkiston asettelun optimoinnin rakennuksen sisällä, simuloidun kaapelireitin sisäisissä ja ulkoisissa kaapeliviikoissa, optimoidun kaapelireitin ja tukeiden paikkojen tarkkan määrittelyn. BIM:n visualisointi- ja simulointikapasiteetit auttavat välttämään tilallisia konflikteja rakennuksen aikana ja parantamaan tehokkuutta.

4.Prosessin yksityiskohtien optimointi
4.1 Kaapeliviikon asettelu sähköntarjontapisteessä
Sähköntarjontapiste on yhdenkerroksinen rakennus, ja yksittäisten laitteenhuoneiden haaroja ei ole. Jännitevakauttimen huoneen, reaktorin huoneen ja pienresistorin maanjäristyksen huoneen perustuksen ja korkean jännitteen/ohjaushuoneiden välillä käytetään ennakkoon upotettuja teräsputkistoja, jotka ulottuvat korkean jännitteen huoneen kaapeliviikoihin toisen tason kaapelituken korkeuteen alhaalta. Kaapelin vedon helpottamiseksi ennakkoon upotettu putkisto ulkoisen utility trenchin ja korkean jännitteen huoneen kaapeliviikoin välillä on optimoitu kuoppamuotoon, jossa seinäylityspaikat on asennettu seinäylityspaikoissa.

4.2 Busbar-asennus jännitevakauttimen huoneessa
Alkuperäinen yksikerroksinen vaaka-kaapelinpäästötuken on optimoitu lisäämällä vinosti teräslevyä vaakan tuken alle vahvistamaan vakautta ja estää tärinää. Kaapelit tulevat jännitevakauttimeen ylhäältä, tuken asennetaan 2 500 mm korkeudelle. Korkean jännitteen kaapelinpäästön suojakerros ja panssarivaunu on erikseen maanjäristyksessä.

Kaikki rakenteelliset tuet yhdistetään päämaanjohtoon käyttäen vaakasuoria tai pyöreitä teräslevyjä. Vaijerit yhdistävät kaapelipäätteet jännitevakauttimen päteisiin, suojattuna ristiriippuvaimennuksella, jossa on vaihevärit merkitty. Toiminnallisen valvonnan tueksi on asennettu L-muotoinen rostittu teräsverkkoeste, jossa on rostituista ylläpitoviitto (varustettuna sähkömagneettisella lukolla, joka avautuu vain, kun korkeajännitekytkin on auki). Este ja viitto sijoitetaan siten, että henkilöstön turvallisuus taataan ja tarvittavat elohoidon välit säilytetään.

4.3 Kaapelituensien asennus
BIM-pohjainen kaapelien ennakkosimulaatio mahdollisti erillisen reitin: virtalähteen puoli 1, virtalähteen puoli 2, ensisijainen läpivirta-ala ja yleinen läpivirta-ala on ladattu eri puolille kuoppaa, estäen yhden virtajohtimen vian aiheuttaman muun johtimen vahingoittumisen. Kaapeliteiden käännysradat otetaan huomioon, ja jokaisen kaapelin tarkka paikka tuilla määrittää optimaalisen tuen tyypin ja sijainnin.

BIM:n törmäysdetektiointi sopeutti tuen korkeutta välttääksesi kaapelien risteämisen. Kaikki tuen vaakasuoret putket ovat samalla tasolla, keskipistevirheet ≤5 mm. Tuet kiinnitetään etukäteen upotettuihin teräslavereihin kuopan seinille, tuen pohja ≥150 mm kuopan lattiasta. Integroituun yhteiskuoppaan kaapelituensien maanjäädessä käytetään 40 mm × 4 mm vaakasuoria teräslevyjä, joissa on kaksi maanjäälentä yhdistetty integroituihin maanjäärakenteisiin.

4.4 Kaapelien asennus

• Kaapelien asettelu periaate: Eri jänniteasteiden kaapeli asetetaan ylhäältä alas seuraavassa järjestyksessä: korkeajännitekaapelit, ohjauskaapelit ja signaali-kaapelit. Eri luokkien kaapeleita tai ensisijaisten tekojen kaksi piiriä ei saa sijoittaa samaan tuen tasoon.

• Suunnittelun tarkennus: Piirustusten perusteella kaapelien asennustekniikat mahdollistavat syvemmän suunnittelun tarkennuksen, mikä mahdollistaa täydellisen ja järjestelmällisen rakennussuunnitelman, joka varmistaa sujuvan työprosessin integraation ja parantaa turvallisuutta ja laadunvalvontaa.

• Vedon voiman laskenta: Vedontaiteet asetetaan päätepisteeseen, kaapelinvuodot asemoituvat noin joka metri. Kokemukseen perustuen lisätään 10 cm kaariin vedon voiman laskennassa.

• Paikan tarkastus: Ennen asennusta, tarkista laitteiden asennustilat. Varmista, että vedon voima pysyy alle kaapelien sallitun venymävoiman. Suorita turvallisuustarkastukset kaapeliasennuslaitteisiin ja tutki paikkaa vahvistaaksesi kaapelipyörän sijoituspaikan; muuta välittömästi, jos standardit eivät täyty.

• Kaapelien asennuksen toteuttaminen: Ennen asennusta, valmistele tunnisteet ja numerointi piirustusten perusteella pätevillä teknikoilla. Paikallinen valvonta varmistaa oikean kaapelireitin ja mallin käytön. Mekaanisessa asennuksessa kaapelit eivät saa näyttää panssarinvaimennusta, kääntymistä tai hylsyvaurioita. Käytä krania kaapelipyörän sijoittamiseen, tuettuna erityisellä vuotoasemalla, joka mahdollistaa yläpuolen purkamisen ja estää maan kitkauksen. Asenna kaapelien vetogripit päätepisteisiin ennen vedoa. Pätevät teknikot valvovat laitteiden toimintaa ja syöttölaitteiden sijoitusta: päävedontaiteet päätepisteessä, syöttölaitteet 80–100 metrin välein ja suurempi säde pyörissä kaareissa.

• Kaapelien kiinnittäminen: Asennuksen jälkeen kiinnitä kaapelit aloitus-/lopetuspisteissä ja molemmilla puolilla kaareja, kiinnitysvälia 5–10 metriä. Sovella "asenna yksi, sidota yksi" -periaatetta ja uudelleenkiinnitä kaapelit aloituspistettä kohti. Kaapelit, jotka on asennettu tuilla, riippuvat tunnistemerkit molemmilla puolilla, kaareissa ja risteämissä; suorilla osuilla merkkejä 20 metrin välein. Merkit näyttävät yhtenäisesti kaapelin numeron, määrityksen, aloitus-/lopetuspisteet ja jännitteen.

• Kaapelipiirin tarkastus: Asennuksen jälkeen tarkista koko kaapelipiiri, liittyvät komponentit ja laitteet. Varmista tunnistemerkit, tarkista puuttuvat/väärät asennukset ja vahvista laatuvaatimusten noudattaminen. Turvallisen toiminnan varmistamiseksi:

• Asenna esteet AC/DC-kaapeleiden tai eri jänniteasteiden piirien välille, jos ne eivät jakaa samaa tukea;

• Varmista, että kaikki kuoppakansi on paikallaan ja kuoppa on esteettömiä ja vedenpitäviä;

• Suorita eristyskyky- ja levinnevuustestit standardeissa määritellyn tavalla;

• Varmista päätteen kohdennus ja verkoston yhteensopivuus hyväksyessä.

4.5 Paloturvatoimet
Kaikki paloturvavyöhykkeiden väliset läpäisyputket, rakennuksen sisäänkäynnit, kerrosten väliset levylaatikot ja HV/LV-pienoislaatikoiden alla olevat aukeamat on paloturvaavasti suljettava. Paloturvamateriaalien on vastattava Indonesian standardeja suorituskyvystä, testausmenetelmistä, yleisistä teknisistä vaatimuksista kaapelien paloturvaylimaalaukselle ja teknisistä vaatimuksista paloturvallisista kaapelien peitekalvoista. Paloturvallisia kaapeleita käytetään sisätiloissa. Paloturvattomat kaapelit, jotka tulevat alajänniteasemaan, on pakettu paloturvalliseen tapeksi tai maalattu paloturvalliseen maalin.

5. Integroitu rakentaminen ja ylläpito
Rakentamisen aikana toimintayksiköt ja ylläpito-osastot osallistuivat varhaisessa vaiheessa, jotta rakentamisen ja ylläpidon standardit olisivat yhdenmukaisia, mikä luo perustan korkealaatuiselle, kauniille ja ympäristöystävälliselle HSR:lle. Toisaalta tiiviisti yhteistyö ottamisorganisaation kanssa suunnittelutilaisuuksissa, määritysarkistossa ja teknisissä yhteyshenkilökokouksissa auttoi tarkentamaan prosessin standardeja ja laitteiden/materiaalien suorituskykyvaatimuksia toiminnallisen kokemuksen perusteella. Toisaalta, rakentamisen aikana, kun täytettiin suunnittelun ja koodin vaatimukset, prosessit optimoitiin toiminnallisen turvallisuuden ja ylläpidon näkökulmasta, mukaan lukien parannukset kaapelikuoppaan, kaapelien ylläpitopääsyyn, yhdistelylaatikkoihin, maanjäärakenteisiin, suojauskangasesteisiin ja merkintöihin, mikä paransi toiminnallista turvallisuutta ja fyysisiä ominaisuuksia.

6. Yhteenveto
Yhteenvetona voidaan todeta, että HSR-sähköjärjestelmien rakennusteknologiat jatkavat kehitystä, ja yhä useammat insinöörit soveltavat integroituja käsitteitä HSR-hankkeisiin. Sähkömagneettisen teknologian päivitykset, BIM:n nopea optimointi ja parantuneet varoitusjärjestelmät tukevat HSR:n "Neljän sähkötekniikan" (sähkö, signaali, tietoliikenne ja vetovoima) integraatiota. Tämä artikkeli pyrkii tarjoamaan merkityksellisiä näkökulmia näiden teknologioiden edelleen kehittämiseksi.