Perbincangan tentang Teknik Pembinaan untuk Sistem Bekalan Elektrik 20 kV dalam Landasan Kereta Api Berkelajuan Tinggi

1. Gambaran Projek
Projek ini melibatkan pembinaan Kereta Api Cepat Jakarta–Bandung yang baru, dengan panjang laluan utama 142.3 km, termasuk 76.79 km jambatan (54.5%), 16.47 km terowong (11.69%), dan 47.64 km tanah timbunan (33.81%). Empat stesen—Halim, Karawang, Padalarang, dan Tegal Luar—telah dibina. Laluan utama Kereta Api Cepat Jakarta–Bandung berpanjang 142.3 km, direka untuk kelajuan maksimum 350 km/j, dengan jarak dua trek 4.6 m, termasuk kira-kira 83.6 km landasan tanpa balast dan 58.7 km landasan dengan balast. Sistem bekalan kuasa tarikan menggunakan kaedah penghidupan AT (Autotransformer). 

Bekalan kuasa luaran menggunakan tahap voltan 150 kV, manakala sistem pengagihan kuasa dalaman menggunakan 20 kV. Lengan peranti dan peranti penempatan untuk kereta api cepat mengadaptasi reka bentuk piawaian dan disederhanakan dari China. Biro Elektrifikasi Kereta Api China bertanggungjawab atas pembelian bahan, pembinaan keseluruhan sistem kuasa dan bekalan kuasa tarikan untuk Kereta Api Cepat Jakarta–Bandung di Indonesia, serta bahagian sambungan kuasa luaran yang dibiayai oleh jumlah provizional.

2. Skema Reka Bentuk Substesen Pengagihan 20 kV
2.1 Hubungan Elektrik Utama 20 kV dan Modus Operasi
Busbah utama 20 kV menggunakan konfigurasi busbah tunggal yang dipisahkan oleh pemutus laluan busbah dengan pemindahan busbah automatik. Bahagian busbah penghantar melalui 20 kV disediakan, yang setelah melalui penyesuai voltan, mengeluarkan laluan penghantar beban komprehensif 20 kV dan laluan penghantar utama 20 kV. Titik neutral penyesuai voltan dipegun melalui resistor kecil, dan tiada pemutus laluan bypass yang dipasang untuk penyesuai voltan. 

Dalam operasi normal, kedua-dua sumber kuasa menyediakan secara serentak dengan pemutus laluan busbah terbuka. Jika salah satu sumber kuasa gagal, pemutus laluan masuk pada sisi yang tidak berkuasa akan terbuka, dan pemutus laluan busbah akan tertutup secara automatik, membolehkan sumber kuasa lain membawa beban penuh substesen. Peranti kompensasi kuasa reaktif dipasang pada bahagian busbah penghantar melalui 20 kV, memastikan faktor kuasa pada sisi masuk substesen tidak kurang daripada 0.9 selepas kompensasi.

2.2 Rancangan Penyusunan
Semua substesen pengagihan terletak bersama bangunan operasi dan kehidupan kawasan stesen di lantai bawah, kecuali untuk substesen Depot EMU Tegal Luar, yang dibina secara bebas sebagai struktur satu tingkat. Tiada lantai interstitial kabel yang disediakan. Lantai bawah merangkumi bilik untuk penyesuai voltan (untuk penghantar melalui primer dan komprehensif), kompensasi kuasa reaktif, peralatan peneguhan neutral, mesin komunikasi, stor ralat, peralatan pemutus laluan tegangan tinggi, bilik kawalan, bilik alat, dan kawasan berehat. Kabel dalam substesen ditatah dalam selokan kabel. 

Sambungan antara bilik penyesuai voltan, bilik kompensasi kuasa reaktif, bilik peralatan peneguhan neutral, dan bilik tegangan tinggi dilakukan melalui saluran praterbenam. Terletak di kawasan stesen, substesen tidak mempunyai jalan akses luaran atau jalan kebakaran yang khusus. Selokan utiliti luaran terpadu disediakan, dilengkapi dengan sokongan kabel; kabel masuk dan keluar ditatah melalui selokan ini, dengan kabel kuasa dan rendah/kuasa kontrol ditatah di sisi berlawanan selokan. Bahagian-bahagian lain menggunakan selokan kabel dan pemasangan saluran.

3.Persiapan Pembinaan

• Kaji Selidik Tapak: Sebelum pembinaan, kontraktor harus melakukan tinjauan tapak berdasarkan dokumen reka bentuk yang disahkan dan data berkaitan, dan menyediakan laporan kaji selidik tapak yang mencakupi topografi, geologi, pengangkutan jalan, keadaan bangunan peralatan, dan rute selokan utiliti terpadu.

• Pemeriksaan Gambaran Pembinaan: Kontraktor harus memeriksa gambaran pembinaan yang disahkan di tapak dan mengesahkan kebenarannya sebelum digunakan. Setiap ketidaksesuaian harus dilaporkan dengan segera kepada pelanggan, pereka, dan jurutera penyelia untuk diselesaikan.

• Berdasarkan tinjauan dan gambaran yang disahkan, kontraktor harus mengembangkan pelan pelaksanaan terperinci dan manual petunjuk kerja untuk substesen pengagihan, menentukan dengan jelas standard proses, keperluan kawalan kualiti, dan keperluan antara muka untuk prosedur penting, dan mengadakan briefing teknikal berdasarkan kod QR bernama.

• Optimisasi BIM: Pada fasa awal pembinaan, teknologi BIM harus digunakan untuk mensimulasikan pemasangan peralatan dan rute kabel dalam substesen pengagihan 20 kV. Ini membolehkan susun atur peralatan dan susun atur selokan/pipa dalam bangunan dioptimalkan, simulasi rute kabel dalam selokan kabel dalaman dan luaran, optimisasi laluan kabel, dan penentuan lokasi sokongan lengan dengan tepat. Kemampuan visualisasi dan simulasi BIM membantu mengelakkan konflik ruang semasa pembinaan dan meningkatkan kecekapan.

4.Optimisasi Detail Proses
4.1 Susun Atur Selokan Kabel dalam Substesen Pengagihan
Substesen adalah struktur satu tingkat, dan selokan kabel cabang untuk bilik peralatan individu dihapuskan. Antara asas dalam bilik penyesuai voltan, bilik reaktor, dan bilik peneguhan resistor kecil, serta bilik tegangan tinggi/kawalan, saluran baja praterbenam digunakan, diperpanjang ke dalam selokan kabel bilik tegangan tinggi hingga ketinggian sokongan lengan tahap kedua dari bawah. Untuk memudahkan penarikan kabel, saluran praterbenam antara selokan utiliti luaran dan selokan kabel bilik tegangan tinggi dioptimalkan menjadi bentuk selokan, dengan plat penembusan dinding dipasang pada persimpangan dinding.

4.2 Pemasangan Busbah dalam Bilik Penyesuai Voltan
Lengan sokongan terminal kabel arah mendatar tahap tunggal asal dalam bilik penyesuai voltan telah dioptimalkan dengan penambahan sokongan baja sudut di bawah lengan mendatar untuk meningkatkan kestabilan dan mencegah goncangan. Kabel memasuki penyesuai voltan dari atas, dengan lengan dipasang pada ketinggian 2,500 mm. Lapisan tameng dan baju besi terminal kabel tegangan tinggi dipasangkan ke tanah secara berasingan.

 Semua sokongan struktur disambungkan ke konduktor grounding utama menggunakan bar besi datar atau bulat. Busbar tembaga menghubungkan terminasi kabel ke terminal pengatur voltan, dilindungi oleh selang panas yang menciut silang dengan penandaan warna fasa. Untuk pemantauan operasional, pagar jaring baja tahan karat berbentuk L dengan pintu pemeliharaan baja tahan karat (dilengkapi dengan kunci elektromagnetik yang hanya terbuka apabila sakelar tegangan tinggi terbuka) dipasang. Pagar dan pintu ditempatkan untuk memastikan keselamatan personil dan menjaga jarak hidup yang diperlukan.

4.3 Pemasangan Sokongan Kabel
Simulasi pemasangan kabel prapenempatan berdasarkan BIM memungkinkan routing yang terpisah: sisi sumber daya 1, sisi sumber daya 2, sisi melalui feeder primer, dan sisi melalui feeder komprehensif diletakkan di sisi-sisi parit yang berbeda, mencegah kerusakan pada satu jalur listrik dari merusak yang lain. Jari-jari lentur kabel dihormati, dan penempatan tepat setiap kabel pada sokongan menentukan jenis dan lokasi sokongan yang optimal.

 Deteksi tabrakan BIM menyesuaikan ketinggian sokongan untuk menghindari persimpangan kabel. Semua rungan mendatar sokongan diselaraskan pada bidang yang sama, dengan penyimpangan pusat ≤5 mm. Sokongan diperbaiki ke pelat baja yang tertanam sebelumnya di dinding parit, dengan bagian bawah sokongan ≥150 mm di atas lantai parit. Dalam parit utilitas terintegrasi, sokongan kabel di-grounding menggunakan baja datar 40 mm × 4 mm, dengan dua kawat grounding terhubung ke sistem grounding terintegrasi.

4.4 Konstruksi Pemasangan Kabel

• Prinsip Penyusunan Kabel: Kabel dengan tingkat tegangan yang berbeda harus disusun dari atas ke bawah dalam urutan kabel tenaga tegangan tinggi, kabel kontrol, dan kabel sinyal. Kabel dengan klasifikasi yang berbeda atau dua rangkaian beban primer tidak boleh diletakkan pada tingkat sokongan yang sama.

• Penyempurnaan Desain: Berdasarkan gambar, teknik pemasangan kabel memungkinkan penyempurnaan desain yang lebih mendalam, memungkinkan rencana konstruksi yang lengkap dan sistematis yang memastikan integrasi alur kerja yang lancar dan meningkatkan kontrol keselamatan dan kualitas.

• Perhitungan Gaya Tarikan: Mesin tarikan diletakkan di titik akhir, dengan pemberi kabel diletakkan sekitar setiap 1 m. Berdasarkan pengalaman, tambahan 10 cm ditambahkan pada belokan untuk perhitungan gaya tarikan.

• Pemeriksaan Situs: Sebelum pemasangan, periksa kondisi pemasangan peralatan. Pastikan gaya tarikan tetap di bawah kekuatan tarikan yang diperbolehkan kabel. Lakukan pemeriksaan keselamatan pada mesin pemasangan kabel dan survei situs untuk mengkonfirmasi penempatan gulungan kabel; sesuaikan segera jika standar tidak terpenuhi.

• Pelaksanaan Pemasangan Kabel: Sebelum pemasangan, siapkan label dan penomeran berdasarkan gambar oleh teknisi yang berkualifikasi. Pengawasan di tempat memastikan rute kabel yang benar dan penggunaan model. Selama pemasangan mekanis, kabel tidak boleh menunjukkan penyempitan zirah, memutar, atau kerusakan selubung. Gunakan derek untuk menempatkan gulungan kabel, didukung oleh stand pembayaran khusus untuk membongkar ujung atas dan mencegah gesekan dengan tanah. Pasang cengkeraman tarikan kabel pada terminasi sebelum tarikan. Teknisi yang berkualifikasi harus mengawasi operasi peralatan dan penempatan mesin pemberi: mesin tarikan utama di titik akhir, pemberi diletakkan setiap 80–100 m, dan roda besar-radius pada belokan.

• Pemakuhan Kabel: Setelah pemasangan, pasangkan kabel di titik awal/akhir dan kedua sisi belokan, dengan interval pemakuhan 5–10 m. Terapkan prinsip pengikatan "pasang satu, ikat satu" dan amankan kembali kabel dari titik awal ke belakang. Untuk kabel pada tray, gantung tag identifikasi di kedua sisi, belokan, dan persimpangan; pada bagian lurus, tag setiap 20 m. Tag harus secara seragam menampilkan nomor kabel, spesifikasi, titik awal/akhir, dan tegangan.

• Pemeriksaan Sirkuit Kabel: Setelah pemasangan, periksa seluruh sirkuit kabel, komponen, dan fasilitas terkait. Verifikasi keakuratan tag, periksa instalasi yang hilang/salah, dan konfirmasi kepatuhan kualitas. Untuk memastikan operasi yang aman:

• Pasang partisi antara kabel AC/DC atau sirkuit dengan tegangan yang berbeda ketika tidak berbagi tray;

• Pastikan semua tutup parit terpasang dan parit bebas hambatan dan air;

• Lakukan uji tahan isolasi dan arus bocor sesuai standar;

• Verifikasi penyejajaran terminal dan kompatibilitas grid selama penerimaan.

4.5 Tindakan Tahan Api dan Perlindungan Api
Semua penetrasi antara kompartemen api, entri bangunan, pelat lantai, dan bukaan di bawah kabinet HV/LV harus dicegah api. Bahan pencegah api harus mematuhi standar Indonesia untuk kinerja, metode uji, spesifikasi teknis umum untuk pelapis kabel tahan api, dan persyaratan teknis untuk pembungkus kabel tahan api. Kabel tahan api digunakan di dalam ruangan. Kabel non-tahan api yang masuk ke substation harus dibungkus dengan pita tahan api atau dilapisi cat tahan api.

5. Konstruksi dan Pemeliharaan Terintegrasi
Selama konstruksi, unit operasi dan pemeliharaan terlibat awal untuk menyelaraskan standar konstruksi dan pemeliharaan, menyiapkan dasar untuk HSR berkualitas tinggi, estetis, dan ramah lingkungan. Di satu sisi, koordinasi erat dengan entitas yang menerima selama briefing desain, tinjauan spesifikasi, dan pertemuan hubungan teknis membantu menyempurnakan standar proses dan persyaratan kinerja peralatan/bahan berdasarkan pengalaman operasional. Di sisi lain, selama konstruksi—sambil memenuhi persyaratan desain dan kode—proses dioptimalkan dari perspektif keselamatan operasional dan kemudahan pemeliharaan, termasuk peningkatan parit kabel, akses pemeliharaan kabel, kotak junction, grounding, penghalang mesh pelindung, dan tanda, sehingga meningkatkan keselamatan operasional dan kualitas fisik.

6. Kesimpulan
Secara ringkas, teknologi pembinaan untuk sistem kuasa HSR terus berkembang, dengan lebih banyak jurutera menerapkan konsep terpadu ke dalam projek HSR. Peningkatan dalam teknologi elektromagnetik, pengoptimuman BIM yang cepat, dan sistem peringatan awal yang ditingkatkan semuanya menyokong perkembangan integrasi "Empat Elektrik" HSR (kuasa, isyarat, telekomunikasi, dan traksi). Kertas kerja ini bertujuan untuk memberikan wawasan yang bermakna bagi peningkatan lanjut teknologi-teknologi tersebut.