Dyskusja na temat technik budowlanych dla systemu zasilania 20 kV w kolei wysokich prędkości
1. Przegląd projektu
Projekt obejmuje budowę nowej wysokoprędkościowej linii kolejowej Jakarta–Bandung o długości głównej trasy wynoszącej 142,3 km, w tym 76,79 km mostów (54,5%), 16,47 km tuneli (11,69%) i 47,64 km nasypów (33,81%). Zostały zbudowane cztery stacje – Halim, Karawang, Padalarang i Tegal Luar. Główna linia kolejowa Jakarta–Bandung ma długość 142,3 km, zaprojektowana do maksymalnej prędkości 350 km/h, z odstępem między torami wynoszącym 4,6 m, w tym około 83,6 km bezbalastowego toru i 58,7 km balastowego toru. System zasilania napędowego adopts the AT (Autotransformer) feeding method.
Zewnętrzne zasilanie używa napięcia 150 kV, podczas gdy wewnętrzny system dystrybucji energii używa 20 kV. Ramiona i urządzenia pozycjonujące sieć kontaktną dla kolei wysokoprędkościowej wykorzystują chiński standardowy i uproszczony projekt. China Railway Electrification Bureau jest odpowiedzialne za zakup materiałów, budowę całego systemu zasilania i napędu elektrycznego dla HSR Jakarta–Bandung w Indonezji, oraz część połączeń zewnętrznych zasilania finansowaną przez prowizoryczne sumy.
2. Schemat projektowy rozdzielnicy 20 kV
2.1 Główny układ elektryczny i tryb pracy 20 kV
Główna szyna 20 kV wykorzystuje konfigurację jednoszynową, podzieloną przełącznikiem łączącym z automatycznym przełączaniem szyn. Jest dostarczona sekcja przewodnika przelotowego 20 kV, który po przejściu przez regulator napięcia, odprowadza linię przelotową obciążenia łącznego 20 kV i główną linię przelotową 20 kV. Punkt neutralny regulatora napięcia jest uziemiony poprzez mały opornik, a nie jest instalowany przełącznik omijający dla regulatora napięcia.
W normalnym trybie pracy oba źródła zasilania działają jednocześnie, z otwartym przełącznikiem łączącym. W przypadku awarii jednego źródła zasilania, otwiera się wychodzący przełącznik na stronie bez zasilania, a przełącznik łączący automatycznie zamyka, umożliwiając drugiemu źródłu zasilania poniesienie pełnego obciążenia rozdzielnicy. Urządzenie kompensacji reaktywnej jest zamontowane w sekcji przewodnika przelotowego 20 kV, zapewniając, że współczynnik mocy na stronie wejściowej rozdzielnicy po kompensacji nie jest mniejszy niż 0,9.
2.2 Plan rozmieszczenia
Wszystkie rozdzielnice są umieszczone na parterze razem z budynkami operacyjnymi i mieszkalnymi w obszarze stacji, z wyjątkiem rozdzielnicy EMU Depot w Tegal Luar, która jest samodzielnie zbudowana jako jednopiętrowa struktura. Nie są dostarczane piętra interstycjalne kabli. Parter obejmuje pomieszczenia dla regulatora napięcia (dla głównego i łącznego przepustu), kompensacji reaktywnej, sprzętu uziemienia neutralnego, maszyn telekomunikacyjnych, magazynu części zamiennych, urządzeń wysokiego napięcia, sali kontrolnej, warsztatu narzędziowego i miejsca wypoczynku. Kabele w obrębie rozdzielnicy są kładzione w rowach kablowych.
Połączenia między pomieszczeniami regulatora napięcia, kompensacji reaktywnej, sprzętu uziemienia neutralnego i pomieszczeniami wysokiego napięcia są realizowane poprzez wstępnie osadzone rury. Umieszczona w obrębie stacji, rozdzielnica nie posiada dedykowanych zewnętrznych dróg dostępowych lub pasów ewakuacyjnych. Jest dostarczony zintegrowany zewnętrzny rów techniczny, wyposażony w wsporniki kablowe; kabele wejściowe i wyjściowe są kierowane przez ten rów, z kabli energetycznych i niskiego napięcia/kontrolnych kładzionymi po przeciwległych stronach rowu. Inne sekcje wykorzystują rowy kablowe i instalacje rur.
3. Przygotowanie do budowy
Badanie terenu: Przed rozpoczęciem budowy wykonawca powinien przeprowadzić badanie terenu na podstawie zatwierdzonych dokumentów projektowych i odpowiednich danych, a także przygotować raport z badań terenowych obejmujący teren, geologię, drogi transportowe, stan budynków i trasę zintegrowanego rowu technicznego.
Weryfikacja rysunków budowlanych: Wykonawca powinien zweryfikować zatwierdzone rysunki budowlane na miejscu i potwierdzić ich dokładność przed użyciem. Jakiekolwiek różnice muszą być natychmiast zgłoszone klientowi, projektantowi i inżynierowi nadzorującemu w celu rozwiązania.
Na podstawie badań i zweryfikowanych rysunków wykonawca powinien opracować szczegółowy plan implementacji i podręcznik roboczy dla rozdzielnicy, jasno definiując standardy procesowe, wymagania kontroli jakości i potrzeby interfejsu dla kluczowych procedur, a także przeprowadzać techniczne briefingi oparte na kodach QR z nazwami.
Optymalizacja BIM: W początkowej fazie budowy powinna być używana technologia BIM do symulacji montażu sprzętu i trasowania kabli w rozdzielnicy 20 kV. Pozwala to na zoptymalizowane rozmieszczenie sprzętu i rur/trenchów w budynku, symulowane trasowanie kabli w wewnętrznych i zewnętrznych rowach kablowych, zoptymalizowane ścieżki kablowe i precyzyjne określenie lokalizacji wsporników. Wizualizacja i symulacja BIM pomagają unikać konfliktów przestrzennych podczas budowy i zwiększają efektywność.
4. Optymalizacja szczegółów procesu
4.1 Układ rowów kablowych w rozdzielnicy
Rozdzielnica jest jednopiętrową strukturą, a boczne rowy kablowe dla poszczególnych pomieszczeń sprzętowych są usunięte. Między fundamentami w pomieszczeniach regulatora napięcia, reaktora i pomieszczeniu małego opornika uziemiającego oraz pomieszczeniami wysokiego napięcia/kontrolnymi, są używane wstępnie osadzone stalowe rury, które wychodzą do rowu kablowego w pomieszczeniu wysokiego napięcia do wysokości drugiego poziomu wspornika kablowego od dołu. Aby ułatwić ciągnięcie kabli, wstępnie osadzona rura między zintegrowanym zewnętrznie rowem technicznym a rowem kabłowym w pomieszczeniu wysokiego napięcia jest optymalizowana do formy rowu, z płytami przebijającymi ściany w miejscach przejścia przez ściany.
4.2 Montaż szyny w pomieszczeniu regulatora napięcia
Pojedynczy poziomy podpora końcówki kabla w pomieszczeniu regulatora napięcia została zoptymalizowana poprzez dodanie skośnych belek wspornikowych pod poziomą podporą, aby zwiększyć stabilność i zapobiec drżeniom. Kable wchodzą do regulatora napięcia od góry, z podporami zamontowanymi na wysokości 2500 mm. Warstwa ekranująca i pancerz końcówek kabli wysokiego napięcia są oddzielnie uziemione.
Wszystkie podpory konstrukcyjne są połączone z głównym przewodnikiem uziemienia za pomocą pasków stalowych płaskich lub okrągłych. Płyty miedziane łączą końcówki kabli z wtyczkami regulatora napięcia, chronione są przez termoskurczalne rurki z oznaczeniami kolorów faz. W celu monitorowania operacyjnego zainstalowano barierę z nierdzewnej stali w kształcie litery L z drzwiami serwisowymi ze stali nierdzewnej (wyposażonymi w zamek elektromagnetyczny, który odblokowuje się tylko wtedy, gdy przełącznik wysokiego napięcia jest otwarty). Bariera i drzwi są umieszczone tak, aby zapewnić bezpieczeństwo personelu i zachować wymagane odstępy od części pod napięciem.
4.3 Montaż podpór kablowych
Symulacja wstępnej rozkładki kabli oparta na BIM umożliwiła oddzielne trasy: strona źródła energii 1, strona źródła energii 2, strona przepustu głównego i strona przepustu ogólnego są rozłożone po różnych stronach rowu, co zapobiega uszkodzeniu jednej linii energetycznej w wyniku awarii drugiej. Są przestrzegane promienie zakrzywienia kabli, a dokładne położenie każdego kabla na podporach określało optymalny typ i lokalizację podpory.
Wykrywanie kolizji w BIM dostosowało wysokości podpór, aby uniknąć skrzyżowań kabli. Wszystkie poziome pręty podpór są wyrównane na tej samej płaszczyźnie, z odchyleniem środka ≤5 mm. Podpory są zamocowane do wstępnie osadzonych płyt stalowych na ścianach rowu, z dolną częścią podpór ≥150 mm powyżej dna rowu. W zintegrowanym rowie technicznym podpory kablowe są uziemione za pomocą paska stalowego o wymiarach 40 mm × 4 mm, z dwoma przewodami uziemiającymi podłączonymi do zintegrowanego systemu uziemiającego.
4.4 Budowa układu kablowego
Zasada ułożenia kabli: Kabele o różnych poziomach napięcia powinny być ułożone od góry do dołu w kolejności: kabli wysokiego napięcia, kabli sterujących i kabli sygnałowych. Kabele o innych klasach lub dwa obwody obciążeń pierwszego stopnia nie powinny być umieszczane na tym samym poziomie podpory.
Dopracowanie projektu: Na podstawie rysunków, techniki układania kabli umożliwiają głębsze dopracowanie projektu, umożliwiając kompleksowy i systematyczny plan budowy, który zapewnia płynną integrację procesów roboczych i zwiększa kontrolę bezpieczeństwa i jakości.
Obliczenie siły napędowej: Maszyny napędowe są ustawiane na końcu, z maszynami podajnikowymi rozmieszczonymi co około 1 m. Na podstawie doświadczenia dodaje się dodatkowe 10 cm na zakrętach do obliczenia siły napędowej.
Inspekcja terenu: Przed układaniem należy sprawdzić warunki montażu sprzętu. Upewnij się, że siła napędowa pozostaje poniżej dopuszczalnej wytrzymałości na rozciąganie kabla. Przeprowadź kontrole bezpieczeństwa maszyn do układania kabli i zbadaj teren, aby potwierdzić położenie bobin kablowych; dokonaj natychmiastowych korekt, jeśli standardy nie są spełnione.
Wykonanie układania kabli: Przed układaniem przygotuj etykiety i numerację na podstawie rysunków przez kwalifikowanych techników. Nadzór na miejscu zapewnia poprawne trasy kabli i stosowanie odpowiednich modeli. Podczas mechanicznego układania kabli nie mogą pokazywać spłaszczania osłony, skręcania ani uszkodzeń obudowy. Użyj dźwigu do ustawienia bobiny kabla, wspartej przez dedykowaną stojącą podajnikową, która umożliwia rozpakowywanie z górnej strony i zapobiega tarcia z ziemią. Zainstaluj chwytaki do ciągnięcia kabli przed napędem. Kwalifikowani technicy muszą nadzorować działanie sprzętu i rozmieszczenie maszyn podajnikowych: główna maszyna napędowa na końcu, podajniki co 80–100 m, a duże promienie bloczków na zakrętach.
Montaż kabli: Po układaniu kabli należy je zamocować w punktach początkowych i końcowych oraz po obu stronach zakrętów, z interwałami montażowymi 5–10 m. Stosuj zasadę wiązania "układaj jeden, wiąż jeden" i ponownie zabezpieczaj kabli od początku wstecz. Dla kabli na rusztach, zawieszaj identyfikatory po obu stronach, na zakrętach i skrzyżowaniach; na odcinkach prostoliniowych, identyfikatory co 20 m. Identyfikatory muszą jednolito wyświetlać numer kabla, specyfikację, punkty początkowe i końcowe oraz napięcie.
Inspekcja obwodu kablowego: Po układaniu przeprowadź inspekcję całego obwodu kablowego, powiązanych komponentów i instalacji. Zweryfikuj dokładność etykiet, sprawdź brakujące/nieprawidłowe instalacje i potwierdź zgodność z normami jakości. Aby zapewnić bezpieczne działanie:
Zainstaluj przegrody między kabli AC/DC lub obwodami o różnych napięciach, jeśli nie są one umieszczone na tym samym ruszcie;
Upewnij się, że wszystkie pokrywy rowów są zamontowane i rowy są wolne od przeszkód i wody;
Przeprowadź testy wytrzymałości izolacji i przecieków prądu zgodnie ze standardami;
Zweryfikuj wyrównanie końcówek i zgodność z siecią podczas akceptacji.
4.5 Środki przeciwpochodzeniowe i ogniotrwałe
Wszystkie przejścia między przegrodami ogniotrwałymi, wejściami do budynków, płytami podłogowymi i otworami pod szafami HV/LV muszą być zabezpieczone przed ogniem. Materiały zabezpieczające przed ogniem muszą być zgodne z indonezyjskimi standardami dotyczącymi wydajności, metod testowych, ogólnych specyfikacji technicznych dla powłok ogniotrwałych kabli oraz wymagań technicznych dla taśmy ogniotrwałej do kabli. Wewnątrz pomieszczeń używane są kabli ogniotrwałe. Kabli niestroniące ognia wchodzące do stacji transformatorowej muszą być owinięte taśmą ogniotrwałą lub pokryte farbą ogniotrwałą.
5. Zintegrowana budowa i utrzymanie
Podczas budowy jednostki eksploatacyjne i utrzymaniowe były włączane już na wczesnym etapie, aby dostosować standardy budowy i utrzymania, tworząc podstawy dla wysokiej jakości, estetycznej i ekologicznej HSR. Z jednej strony, ścisła koordynacja z jednostką przejmującą podczas prezentacji projektowych, przeglądów specyfikacji i spotkań technicznych pozwoliła dopracować standardy procesów i wymagania dotyczące wydajności sprzętu i materiałów na podstawie doświadczenia eksploatacyjnego. Z drugiej strony, podczas budowy – spełniając wymagania projektowe i normative – procesy były optymalizowane z perspektywy bezpieczeństwa operacyjnego i utrzymałości, obejmując udoskonalenia rowów kablowych, dostępu do utrzymania kabli, skrzynek łączeniowych, uziemienia, barier ochronnych i oznakowania, co zwiększa bezpieczeństwo operacyjne i jakość fizyczną.
6. Wnioski
Podsumowując, technologie budowlane dla systemów elektrycznych HSR nadal się rozwijają, a coraz więcej inżynierów stosuje zintegrowane koncepcje w projektach HSR. Postępy w technologii elektromagnetycznej, szybka optymalizacja BIM oraz lepsze systemy wczesnego ostrzegania wspierają rozwój integracji "Czterech Elektryczności" (energii, sygnalizacji, telekomunikacji i napędu) HSR. Niniejszy artykuł ma na celu dostarczenie istotnych wskazówek dotyczących dalszego rozwoju tych technologii.
