Razprava o gradbenih tehnologijah za 20 kV sistem oskrbe s struje v hitrih železnih cestah

1. Pregled projekta
Ta projekt vključuje gradnjo novega hitrega železniškega prevoza Jakarta–Bandung, z glavno črto dolgo 142,3 km, vključno s 76,79 km mostovi (54,5 %), 16,47 km tuneli (11,69 %) in 47,64 km nasipi (33,81 %). Zgrajene so bile štiri postaje – Halim, Karawang, Padalarang in Tegal Luar. Glavna črta hitrega železniškega prevoza Jakarta–Bandung je dolga 142,3 km, z najvišjo hitrostjo 350 km/h, dvojno trakastim razmikom 4,6 m, vključno s približno 83,6 km brezbalastnega traku in 58,7 km balastnega traku. Sistem za snovno napajanje uporablja metodo AT (avtotransformatorjev).

Zunanje snovno napajanje uporablja napetost 150 kV, medtem ko notranji sistem razdelitve električne energije uporablja 20 kV. Oprema za nadzorno vodilo in oprema za pozicioniranje hitrega železniškega prevoza uporabljata standardizirano in poenostavljeno obliko Kitajske. China Railway Electrification Bureau je odgovorna za nabavo materialov, izgradnjo celotnega sistema snovnega in trakastega napajanja za hitri železniški prevoz Jakarta–Bandung v Indoneziji, kot tudi za zunanji del snovnega povezovanja, financiran iz provizornih zneskov.

2. Načrt distribucijske podstanice 20 kV
2.1 Glavna električna povezava in način delovanja 20 kV
Glavna busbar 20 kV uporablja konfiguracijo enostavnega busbara, razdeljenega z avtomatskim preklopnikom za povezavo busbarjev. Naloga je oskrbiti skozi prenosnik, ki naključno spremeni napetost, in posreduje skozi prenosnik 20 kV kompleksne naloge in prvi prenosnik 20 kV. Neutralna točka prenosnika je pripegnjena preko majhnega odpornika, za prenosnik ni nameščen prepustni preklopnik.

Pri normalnem delovanju obe viri hkrati zagotavljata napajanje, avtomatski preklopnik za povezavo busbarjev pa je odprt. Če en vir neuspešno deluje, se preklopnik vhoda na strani brez napajanja odpre, avtomatski preklopnik za povezavo busbarjev pa se zapre, omogoča drugemu viru, da nosi celoten naložni nalog podstanice. Nameščen je urejevalnik reaktivne moči na skozi prenosnik 20 kV, ki zagotavlja, da po kompenzaciji faktor moči na strani vhoda podstanice ni manjši od 0,9.

2.2 Načrt postavitve
Vse distribucijske podstanice so postavljene skupaj z operativnimi in življenjskimi stavbami na prizemlju, razen podstanice EMU Depot Tegal Luar, ki je samostojno zgrajena kot enoslovna stavba. Ni predvidenih mehurčnih nadstropij za kabel. Prizemlje vključuje sobe za prenosnik (za prvi in kompleksni prenosnik), urejevalnik reaktivne moči, opremo za pripego neutralne točke, strojne komunikacije, shrambo rezervnih delov, visokonapetostne preklopnike, kontrolno sobo, orodno sobo in odmorilnico. Kabele v podstanici so položeni v kabelski jarki.

Povezave med sobo prenosnika, sobo urejevalnika reaktivne moči, sobo za pripego neutralne tock in visokonapetostno sobo so izvedene preko predhodno vgrajenih cevi. Podstanica, ki se nahaja znotraj območja postaje, nima posebnih zunanjih dostopnih cest ali protipožarnih poti. Naloga je oskrbiti z univerzalnim zunanjim kanalom, opremljenim z kabelskimi nosilci; vhodni in izhodni kabele so usmerjeni skozi ta kanal, z električnimi in nizkonapetostnimi/kontrolnimi kabeli, postavljenimi na nasprotnih straneh kanala. Ostali deli uporabljajo kabelske jarki in postavitev cevi.

3.Priprava gradnje

• Preiskava lokacije: Pred začetkom gradnje mora izvajalec izvesti preiskavo lokacije na podlagi odobrenih dokumentov o načrtovanju in relevantnih podatkov ter pripraviti poročilo o preiskavi lokacije, ki zajema teren, geologijo, prometne pogoje, stanje zgradbe in usmerjanje univerzalnega kanala.

• Preverjanje gradbenih risb: Izvajalec mora na mestu preveriti odobrene gradbene risbe in potrditi njihovo točnost pred uporabo. Vsake razlike morajo biti takoj poročane naročniku, načrtovalcu in nadzorniku za reševanje.

• Na podlagi preiskave in preverjenih risb mora izvajalec razviti podroben načrt izvedbe in navodila za delo za distribucijsko podstanico, jasno opredeliti standardne procese, zahteve za kakovost in interfejsne potrebe ključnih postopkov ter izvesti tehnično razlage z imenovanjem QR-koda.

• Optimizacija BIM: V zgodnjih fazah gradnje se bo uporabljala tehnologija BIM za simulacijo namestitve opreme in usmerjanja kabelov v distribucijski podstanici 20 kV. To omogoča optimiziranje postavitve opreme in razporeditve jarkov in cevi znotraj stavbe, simulacijo usmerjanja kabelov v notranjih in zunanjih kabelskih jarkih, optimiziranje poti kabelov in točno določanje lokacij podpornih nosilcev. Vizualizacijske in simulacijske zmogljivosti BIM-a pomagajo izogniti se prostorskim konfliktom med gradnjo in izboljšati učinkovitost.

4.Optimizacija podrobnosti postopka
4.1 Postavitev kabelskega jarka v distribucijski podstanici
Podstanica je enoslovna stavba, izstopajoče kabelske jarki za posamezne sobe opreme so odstranjeni. Med temelji v sobi prenosnika, sobi reaktorja in sobi za pripego z majhnim odpornikom in visokonapetostnimi/kontrolnimi sobami so uporabljeni predhodno vgrajeni jekleni cevi, ki se raztegajo do kabelskega jarka visokonapetostne sobe do višine drugega nivoja podpornih nosilcev od dna. Za olajšanje povlečenja kabelov je predhodno vgrajena cev med zunanjim univerzalnim kanalom in kabelskim jarkom visokonapetostne sobe optimizirana v obliko jarka, s nameščenimi platami za prehod skozi stene.

4.2 Namestitev busbarja v sobi prenosnika
Izvirna enoslojna horizontalna podpora za zaključek kabla v sobi prenosnika je bila optimizirana z dodatkom podpornega številca pod horizontalno podporo za izboljšanje stabilnosti in preprečevanje trepetanja. Kabele vstopajo v prenosnik z vrha, podporniki so nameščeni na višini 2.500 mm. Ščitna plast in oklepaj zaključkov visokonapetostnih kabelov sta ločeno pripegnjena.

 Vsi strukturni nosilci so povezani z glavnim zazemljujočim vodilom z ravnimi ali okroglimi jeklenimi palicami. Med kablove in napajalne klinci napihovnika napihovanja je vzpostavljena medsebojna povezava s bakrenimi prenosniki, zaščiteni z križno vezano žareno topinsko cevjo z oznakami faz. Za operativni nadzor je nameščen L-liken nerjavečki mrežni zid z vrvtjo za vzdrževanje (opremljen s magnetnim zaklepom, ki se odpre samo, ko je visokonapetostni preklopnik odprt). Zid in vrata sta postavljena tako, da zagotavljata varnost osebja in izpolnjujeta zahtevane razmike do živih delov.

4.3 Namestitev podpore za kable
Simulacija predhodnega položnja kablov z uporabo BIM-a omogoča ločeno usmerjanje: stran viru 1, stran viru 2, prva skozi pretok, in celoten skozi pretok so postavljeni na ločene strani kanala, s tem preprečujemo, da bi pokvarilo eno električno vodilo škodovalo drugemu. Spoštuje se polmer ukrivljenosti kablov, točno postavitev vsakega kabla na podporah pa določa optimalen tip in lokacijo podpore.

 Sistem za preverjanje stikov v BIM-u je prilagodil višine podpornih konstrukcij, da se izognemo prekrivanju kablov. Vse vodoravne črte podpornih konstrukcij so poravnane na isti ravnini, s sredinskimi odstopanjem ≤5 mm. Podpore so prikrajšane na predhodno vgrajene jeklene plošče na stenah kanala, z dnom podpornih konstrukcij ≥150 mm nad tlem kanala. V integriranem kanalu za infrastrukturo so kablovske podpore zazemljene z 40 mm × 4 mm ravnimi jeklenimi palicami, z dvema zazemljujočima vodiloma, povezanima z integriranim sistemom zazemljenja.

4.4 Izvedba položnja kablov

• Načelo razporeditve kablov: Kablovi različnih nivojev napetosti morajo biti razporejeni od zgoraj navzdol v vrstnem redu visokonapetostni močni kablovi, kontrolni kablovi in signalni kablovi. Kablovi različnih kategorij ali dva kruga primarnih obremenitev ne smejo biti postavljeni na istem nivoju podpore.

• Natančnejše oblikovanje: Na osnovi črt, tehnika položnja kablov omogoča globlje oblikovanje, kar omogoča popoln in sistematičen načrt gradnje, ki zagotavlja gladko integracijo dela in izboljša varnost in kakovostni nadzor.

• Izračun povlečnega trga: Povlečne stroje postavimo na koncu, s povlečnimi napajalniki približno vsakih 1 m. Na osnovi izkušenj dodamo dodatnih 10 cm pri ovinkih za izračun povlečnega trga.

• Preverjanje na mestu: Pred položnjem preverite stanje namestitve opreme. Prepričajte se, da povlečni trg ostane pod dovoljenim povlečnim trgom kabela. Izvedite varnostne preglede položnega stroja in pregled mesta, da potrdite položaj bobin z kablom; takoj popravite, če standardi niso doseženi.

• Izvedba položnja kablov: Pred položnjem pripravite oznake in oštevilčite na osnovi črt kvalificiranim tehnikom. Nadzor na mestu zagotavlja pravilno usmerjanje in uporabo modela kablov. Med mehanskim položnem kablovi ne smejo imeti splaščenega okrožja, vrtincanja ali poškodbe plasti. Uporabite ladjič za postavitev bobine z kablom, podprta z posebnim stožcem za razpakiranje z zgornjega kraja in preprečevanje trenja s tlem. Namestite grife za povlečenje koncev pred povlečenjem. Kvalificirani tehnik mora nadzirati delovanje opreme in postavitev povlečnega stroja: glavni povlečni stroj na koncu, povlečni stroji razmaknjeni 80–100 m, in veliki radij previjač na ovinkih.

• Fiksiranje kablov: Po položnju fiksirajte kable na začetku/koncu in na obeh straneh ovinkov, s frekvenco fiksiranja 5–10 m. Uporabite načelo vezanja "položi enega, vezaj enega" in ponovno fiksirajte kable od začetka nazaj. Za kable na nosilcih zaveščite identifikacijske oznake na obeh straneh, ovinkih in presekih; na ravnih odsekih oznake vsakih 20 m. Oznake morajo enotno prikazovati številko kabela, specifikacije, začetek/konec in napetost.

• Pregled kabelskega kruga: Po položnju pregledate celotni kabelski krug, pripadajoče komponente in naprave. Preverite natančnost oznak, preverite manjkajoče/napačne namestitve in potrdite skladnost s kakovostjo. Za zagotavljanje varnega delovanja:

• Namestite ločnice med AC/DC kablovi ali krugi različnih napetosti, če ne delite nosilca;

• Prepričajte se, da so vse pokrovne plošče na mestu in kanali prosti od ovir in vode;

• Izvedite preskus izolacije in utrkajočega toka glede na standarde;

• Potrdite poravnane konektorje in združljivost z mrežo ob sprejemu.

4.5 Mere za odpornost proti požarom in zaščita pred požari
Vsi prehodi med požarnimi odseki, vhodi v stavbe, podlago in odpiralnice pod visokonapetostnimi/nizkonapetostnimi kabinetnimi orodji morajo biti zaščiteni pred požari. Materiali za zaščito pred požari morajo ustrezati indonezijskim standardom za zmogljivost, preskusne metode, splošne tehnične specifikacije za ogneuporne premaze kablov in tehnične zahteve za ogneuporne obvoje kablov. Ogneuporne kable se uporabljajo znotraj zgradb. Neflamretardantni kabeli, ki vstopajo v transformatorno stanico, morajo biti obtočeni z ogneuporno trakom ali premazani z ogneuporno barvo.

5. Integrirana gradnja in vzdrževanje
Tekmovalne in vzdrževalne enote so bile vključene že v zgodnjih fazah gradnje, da bi poravnale standarde gradnje in vzdrževanja, kar je postavilo temelj za visokokakovosten, estetsko privlačen in ekološko prijazen HSR. Na eni strani tesno sodelovanje z entitetami, ki premorejo, med predstavitvami oblikovanja, pregledi specifikacij in tehničnimi sestanki za povezavo, pomaga izboljšati procesne standarde in zahteve glede zmogljivosti opreme/materialov na podlagi izkušenj s delovanjem. Na drugi strani, med gradnjo – hkrati s spoštovanjem zahtev projektiranja in kode – so bili postopki optimizirani z vidika varnosti in vzdržljivosti s poudarkom na izboljšavah kabelskih kanalov, dostopa za vzdrževanje kablov, pripojnih škatel, zazemljenja, zaščitnih mrežnih ovir in označevanja, s tem pa so izboljšali varnost in fizično kakovost delovanja.

6. Zaključek
V skladu s tem napredujejo gradbena tehnologija za sisteme hitrih železnic (HSR), z več inženirji, ki uporabljajo integrirane koncepte v projekte HSR. Posodobitve elektromagnetske tehnologije, hitra optimizacija BIM in izboljšani sistemi za predhodno opozarjanje vse podpirajo razvoj integracije "Štirih elektrik" (osvetlitev, signalizacija, telekomunikacije in vlečna sila) HSR. Ta članek ima namen priskrbeti smiselne vpoglede za nadaljnji napredek teh tehnologij.