Diskusjon om konstruksjonsteknikker for 20 kV strømforsyningsystem i høyhastighetstog

1. Prosjektoversikt
Dette prosjektet omfatter byggingen av den nye høyhastighetsjernbanelinjen Jakarta–Bandung, med en hovedlinje på 142,3 km, inkludert 76,79 km broer (54,5%), 16,47 km tunneler (11,69%) og 47,64 km terrasser (33,81%). Fire stasjoner – Halim, Karawang, Padalarang og Tegal Luar – er bygd. Hovedlinjen til Jakarta–Bandung HSR er 142,3 km lang, designet for en maksimal hastighet på 350 km/t, med en sporing mellom to spor på 4,6 m, inkludert omtrent 83,6 km ballastløs spor og 58,7 km ballastspor. Traktilførselsystemet bruker AT (autotransformator) strømforsyning.

Ekstern strømforsyning bruker et spenningsnivå på 150 kV, mens intern strømfordeling bruker 20 kV. Kontaktnettets armer og posisjoneringselementer for høyhastighetsjernbanen bruker Kinas standardiserte og forenkledes design. China Railway Electrification Bureau er ansvarlig for materialeinnkjøp, konstruksjon av hele strøm- og traktilførselsystemet for Jakarta–Bandung HSR i Indonesia, samt den eksterne strømforsyningen som finansieres av provisoriske beløp.

2. 20 kV distribusjonsoverføringsstasjon designskisse
2.1 20 kV hovedelektrisk kobling og driftsmodus
Hovedbusen på 20 kV bruker en enkel buskonfigurasjon segmentert med en buskoplingsbryter med automatiske busoverføringer. En 20 kV gjennomføringsbusseksjon er inkludert, som etter å ha passert en spenningregulator, matar ut den 20 kV samlede lastgjennomføringslinjen og den 20 kV primære gjennomføringslinjen. Spenningregulatoren har sin neutrale punkt jordet via en liten motstand, og det er ikke installert noen bypass-bryter for spenningregulatoren.

Under normal drift leverer begge strømkilder samtidig med buskoplingsbryteren åpen. Hvis en strømkilde mislykkes, åpnes inngangs-bryteren på den deenergiserte siden, og buskoplingsbryteren lukkes automatisk, slik at den andre strømkilden kan bære full last for understasjonen. Det er installert en reaktiv effektkompensasjonsenhet på 20 kV gjennomføringsbusseksjonen, som sikrer at effektfaktoren på inngangssiden av understasjonen er minst 0,9 etter kompensasjon.

2.2 Layoutplan
Alle distribusjonsoverføringsstasjoner er plassert sammen med operasjons- og bo-bygg i stasjonsområdet på nedre etasje, unntatt Tegal Luar EMU Depot understasjon, som er bygd separat som en etasjebygning. Det er ikke satt opp noen kabelinterstitielle etasjer. Nedre etasje inneholder rom for spenningregulator (for primær- og samlet gjennomføring), reaktiv effektkompensasjon, nøytral jordutstyr, kommunikasjonsmaskiner, reservedeler, høytrykksswitchgear, kontrollrom, verktøysrom og hvileområde. Kabler i understasjonen er lagt i kabelgrøfter.

Koblinger mellom spenningregulatorrom, reaktiv effektkompensasjonsrom, nøytral jordutstyrrom og høytrykkrom er gjort via forhåndsinstallerte ledninger. Plassert innenfor stasjonsområdet, har understasjonen ikke dedikerte eksterne adgangsveier eller brannveier. Det er satt opp en utendørs integrert utilitetsgrøft, utstyrt med kabellister; inngående og utgående kabler føres gjennom denne grøften, med strøm- og lavspennings/kontrollkabler lagt på motsatte sider av grøften. Andre seksjoner bruker kabelgrøfter og ledningsinstallasjoner.

3.Forberedelser for konstruksjon

• Stedundersøkelse: Før konstruksjon, skal entrepenøren utføre en stedundersøkelse basert på godkjente designdokumenter og relevante data, og forberede en stedundersøkelsesrapport som dekker terreng, geologi, veitransport, bygningsforhold for utstyr, og ruting av integrert utilitetsgrøft.

• Verifisering av konstruksjonstegninger: Entrepenøren skal verifisere godkjente konstruksjonstegninger på stedet og bekrefte deres nøyaktighet før bruk. Eventuelle forskjeller må rapporteres umiddelbart til bestiller, designer og overvåkende ingeniør for løsning.

• Basert på undersøkelsen og verifiserte tegninger, skal entrepenøren utvikle en detaljert implementeringsplan og arbeidsinstruksjonsmanual for distribusjonsoverføringsstasjonen, som klart definerer prosessstandarder, kvalitetskontrollkrav, og grensesnittbehov for kritiske prosedyrer, og gjennomføre QR-kodebaserte tekniske orienteringer.

• BIM-optimalisering: I tidlig konstruksjonsfase skal BIM-teknologi brukes til å simulere utstyrinstallasjon og kabelruting i 20 kV distribusjonsoverføringsstasjon. Dette muliggjør optimalisert layout av utstyr og grøft/rørarrangementer i bygningen, simulert kabelruting i indre og ytre kabelgrøfter, optimaliserte kabelbaner, og nøyaktig fastsettelse av støttebrakets lokasjoner. BIMs visualisering og simuleringskapasitet hjelper til å unngå romlige konflikter under konstruksjon og forbedre effektiviteten.

4.Prosessdetaljoptimalisering
4.1 Kabelgrøfteoppsett i distribusjonsoverføringsstasjon
Understasjonen er en etasjebygning, og delkabelgrøfter for individuelle utstyrrom er fjernet. Mellom fundamentene i spenningregulatorrom, reaktorrom, og småmotstand jordrom og høytrykk/kontrollrom, brukes forhåndsinstallerte stålledninger, som strekker seg inn i høytrykkrommet kabelgrøft opp til høyden av andreplassen kabelstøtte fra bunnen. For å forenkle kabeldragning, er forhåndsinstallerte ledninger mellom utendørs utilitetsgrøft og høytrykkrommet kabelgrøft optimalisert til grøftform, med veggen-traverserende plater installert ved veggen kryssinger.

4.2 Busbarinstallasjon i spenningregulatorrom
Den opprinnelige enklettet horisontale kabelterminasjon støttebracket i spenningregulatorrommet er optimalisert ved å legge til skjelettstål støtte under den horisontale bracketen for å øke stabiliteten og forhindre skjelving. Kabler går inn i spenningregulator fra toppen, med brackets installert på en høyde av 2 500 mm. Skjoldlaget og rustning av høytrykkkabelterminasjoner er separat jordet.

 Alle strukturelle støtter er koblet til hovedjordingslederen ved hjelp av flat eller rundt stål. Kobberbussbarer kobler kabelendene til spenningselementets terminaler, beskyttet av krysskoblet strålesvunnet varmeskrumpet rør med fasespesifikke farger. For driftsobservasjon er det installert en L-formet rustfritt stålgitterbarriere med en rustfri ståldør (utstyrt med en elektromagnetisk lås som kun låses opp når høyspenningsbryteren er åpen). Barrieren og døren er plassert for å sikre personellens sikkerhet og beholde de nødvendige avstandene til live-deler.

4.3 Kabelstøtteinstallasjon
BIM-basert kabelforhåndsleggingssimulering muliggjorde separat ruting: strømkilde side 1, strømkilde side 2, primær gjennomføringsside, og integrert gjennomføringsside ble lagt på separate sider av grepet, for å hindre at en feil i en strømled skader den andre. Kabelbueradiusene er overholdt, og nøyaktig posisjonering av hvert kabel på støtter bestemte den optimale støttetype og -posisjon.

 BIM-kollisjonsdeteksjon justerte støttehøyder for å unngå kabelkryssinger. Alle horisontale trapper på støtter er justert på samme plan, med sentrumavvik ≤5 mm. Støtter er fastgjort til forhåndsinnslagte stålplater på grepsveggene, med bunnen av støttene ≥150 mm over grepsgulvet. I den integrerte tekniske greven er kabelstøtter jordet med 40 mm × 4 mm flatt stål, med to jordingsledere koblet til den integrerte jordingsystemet.

4.4 Kablegging

• Prinsipp for kabeloppstilling: Kabler med ulike spenningsnivåer skal oppstilles fra topp til bunn i rekkefølge av høyspenningskabler, kontrollkabler og signalkabler. Kabler med ulik klassifisering eller de to kretser av primærlast skal ikke plasseres på samme støtteplan.

• Designforfining: Basert på tegninger, tillater kableggeteknikker dypere designforfining, som muliggjør et komplett og systematisk byggeprosjekt som sikrer glatt arbeidsflytintegrering og forbedrer sikkerhet og kvalitetskontroll.

• Trekkekrefter beregning: Trekkemaskiner er plassert ved sluttpunktet, med kabelfoer plassert omtrent hver 1 m. Basert på erfaring, legges det til 10 cm i buer for trekkekrefterberegningsformål.

• Stedskontroll: Før legging, inspiser utstyrsmontasje. Sørg for at trekkekrefter holdes under kablers tillatte trekkestyrke. Utfør sikkerhetskontroller av kableggeteknikk og undersøk stedet for å bekrefte kabelrullplassering; rett igjen umiddelbart hvis standarder ikke er oppfylt.

• Utførelse av kablegging: Før legging, forbered etiketter og nummerering basert på tegninger av kvalifiserte teknikere. Påsteds tilsyn sørger for riktig kablerute og modellbruk. Under mekanisk legging må kabler ikke vise platt armor, vrang eller skade på omhuken. Bruk en kraan til å plassere kabelrullen, støttet av en dedikert utrollestand for å tillate øverste endeutroling og unngå bakken friksjon. Installer kabeltrekkhåndtak på endepunkter før trekk. Kvalifiserte teknikere må overvåke utstyrshandtering og foermaskinplassering: en hovedtrekkemaskin ved sluttpunktet, foere plassert 80–100 m fra hverandre, og store radius sheaves i buer.

• Kabelfasting: Etter legging, fast kabler ved start/slutt punkter og på begge sider av buer, med faste intervaller på 5–10 m. Bruk "legg en, bin en" prinsipp og fastgi kabler fra startpunktet bakover. For kabler på hyller, heng identifikasjonsetiketter på begge sider, buer og kryss, på rette strekker, etiketter hvert 20 m. Etiketter må uniformt vise kabelnummer, spesifikasjon, start/slutt punkter og spenning.

• Kabelkretsinspeksjon: Etter legging, inspiser hele kabelkretsen, relaterte komponenter og anlegg. Verifiser etikettens nøyaktighet, sjekk for manglende/feil monterte enheter, og bekreft kvalitetskonformitet. For å sikre sikker drift:

• Installer skjerm mellom AC/DC kabler eller kretser med ulike spenningsnivåer når de ikke deler en hylle;

• Sørg for at alle grepsdæk er på plass og at greper er fri for hinder og vann;

• Utfør isolasjonstest og lekkasjestromtest ifølge standarder;

• Verifiser terminaljustering og nettverkssammenligning under akseptansetest.

4.5 Brannhindre og brannsikringstiltak
Alle penetrasjoner mellom brannkompartementer, bygginnføringer, gulvplater, og åpninger under HV/LV-skap må være brannhindrede. Brannhindre materialer må overholde indonesiske standarder for ytelse, testmetoder, generelle tekniske spesifikasjoner for kabelbrannhindrebelag, og tekniske krav for flammehindre kabelpakking. Flammehindre kabler brukes innendørs. Ikke-flammehindre kabler som kommer inn i understationen, må pakkes med flammehindre tape eller belages med brannsikkert maling.

5. Integrert konstruksjon og vedlikehold
Under konstruksjonen var drifts- og vedlikeholdsenheter involvert tidlig for å justere konstruksjons- og vedlikeholdsstandarder, noe som la grunnlaget for en høykvalitativ, estetisk og miljøvennlig HSR. På den ene siden, nær samarbeid med overtakelsesenheten under designpresentasjoner, spesifikasjonsomgjenger og tekniske kontaktmøter, hjalp til å finjustere prosessstandarder og utstyr/materiale ytelseskrav basert på driftserfaring. På den andre siden, under konstruksjon – mens man møtte design- og kodekrav – ble prosesser optimalisert fra et perspektiv av driftssikkerhet og vedlikeholdbarhet, inkludert forbedringer av kabelgreper, kabelvedlikeholdsadgang, forbindelseskasser, jording, beskyttende gitterbarrierer og skilt, dermed forbedret driftssikkerhet og fysisk kvalitet.

6. Konklusjon
Samlet sett fortsetter byggeteknologier for HSR strømsystemer å utvikle seg, med flere ingeniører som anvender integrerte konsepter i HSR-prosjekter. Oppgraderinger av elektromagnetisk teknologi, rask optimalisering av BIM, og forbedrede tidlige varslingssystemer støtter alle utviklingen av HSRs "Fire-elektriske" (strøm, signalering, telekommunikasjon og trakksystem) integrasjon. Dette artikkelen har til hensikt å gi meningsfulle innsikter for videre fremdrift av disse teknologi.