Yüksek Hızlı Demiryolları için 20 kV Güç Tedarik Sistemi İle İlgili İnşaat Teknikleri Üzerine Tartışma
1. Proje Genel Bakış
Bu proje, ana hattı 142,3 km uzunluğunda olan yeni Cakarta–Bandung Yüksek Hızlı Demiryolu inşasını içerir. Bu, 76,79 km köprü (toplamın %54,5'ini), 16,47 km tünel (toplamın %11,69'unu) ve 47,64 km yamaç (toplamın %33,81'ini) içermektedir. Halim, Karawang, Padalarang ve Tegal Luar olmak üzere dört istasyon inşa edilmiştir. Cakarta–Bandung YHD'nin ana hattı 142,3 km uzunluğundadır, maksimum hızı 350 km/sa'dır, çift hat açıklığı 4,6 m'dir, yaklaşık 83,6 km balastsız ray ve 58,7 km balastlı ray bulunmaktadır. Trafik güç tedarik sistemi AT (Otomatik Dönüştürücü) besleme yöntemini kullanmaktadır.
Dış güç tedariki 150 kV gerilim seviyesini kullanırken, dahili güç dağıtım sistemi 20 kV kullanmaktadır. Yüksek hızlı demiryolu için catenary bilek kolları ve konumlandırma cihazları Çin'in standartlaştırılmış ve basitleştirilmiş tasarımını benimsemiştir. Çin Demiryolu Elektrifikasyon Bürosu, Endonezya'daki Cakarta–Bandung YHD'nin tüm güç ve trafik güç tedarik sisteminin malzeme sağlama, inşaat sorumluluğunu yanı sıra provizyonlarla finanse edilen dış güç bağlantısı kısmını üstlenmektedir.
2. 20 kV Dağıtım Alt İstasyonu Tasarım Şeması
2.1 20 kV Ana Elektrik Bağlantısı ve İşlem Modu
20 kV ana anahtarlama tek anahtarlı yapıyı, otomatik anahtar transferi ile bölünmüş bir anahtar bağlantı devresiyle benimsemiştir. Bir 20 kV geçiş besleme anahtarlama bölümü sağlanmıştır, bu bölüm gerilim düzenleyiciden geçtikten sonra 20 kV kapsamlı yük geçiş besleme hattını ve 20 kV birincil geçiş besleme hattını dışarıya besler. Gerilim düzenleyicinin nötr noktası küçük bir direnç aracılığıyla toprağa bağlanır ve gerilim düzenleyici için by-pass anahtarı monte edilmez.
Normal işlem sırasında her iki güç kaynağı da açık anahtar bağlantı devresi ile eş zamanlı olarak besler. Eğer bir güç kaynağı başarısız olursa, enerji kesilen tarafın giriş devresi açılır ve anahtar bağlantı devresi otomatik olarak kapanarak diğer güç kaynağı tüm alt istasyon yükünü taşır. 20 kV geçiş besleme anahtarlama bölümüne reaktif güç kompansasyon cihazı monte edilir, böylece kompansasyon sonrası alt istasyonun giriş tarafındaki güç faktörü en az 0,9 olur.
2.2 Düzen Planı
Tüm dağıtım alt istasyonları, Tegal Luar EMU Depo alt istasyonu hariç, zemin katında istasyon alanındaki operasyonel ve yaşam binalarıyla birlikte yerleştirilmiştir. Tegal Luar EMU Depo alt istasyonu tek katlı ayrı bir yapı olarak inşa edilmiştir. Kablo ara katları yoktur. Zemin kat, gerilim düzenleyici (birincil ve kapsamlı geçiş beslemeleri için), reaktif güç kompansasyonu, nötr topraklama ekipmanları, iletişim makinesi, yedek parça depolama, yüksek gerilimli anahtar panelleri, kontrol odası, araçlık odası ve dinlenme alanını içerir. Alt istasyondaki kablolar kablo hendekleri içinde yerleştirilir.
Gerilim düzenleyici odası, reaktif güç kompansasyonu odası, nötr topraklama ekipmanları odası ve yüksek gerilimli oda arasındaki bağlantılar önceden gömülmüş borular aracılığıyla yapılır. İstasyon alanında yer alan alt istasyona özel dış erişim yolları veya yangın yolları bulunmamaktadır. Dışarıda birleşik bir utilite hendekleri mevcuttur, kablo destekleri ile donatılmıştır; giren ve çıkan kablolar bu hendeklerden geçirilir, güç ve düşük gerilim/kontrol kabloları hendeklerin karşı taraflarına yerleştirilir. Diğer bölümler kablo hendekleri ve boru kurulumlarını kullanır.
3.Inşaat Hazırlıkları
Alan İncelemesi: İnşaat öncesinde, müteahhit onaylanmış tasarım belgelerine ve ilgili verilere dayanarak bir alan anketi gerçekleştirmeli ve arazi, jeoloji, yol taşıma, ekipman bina durumu ve birleşik utilite hendek rotasını kapsayan bir alan inceleme raporu hazırlamalıdır.
İnşaat Çizimleri Doğrulaması: Müteahhit, onaylanmış inşaat çizimlerini alanda doğrulamalı ve kullanım öncesi doğruluğunu onaylamalıdır. Herhangi bir farklılık, hemen müşteriye, tasarımcıya ve denetçi mühendise bildirilmeli ve çözüme kavuşturulmalıdır.
Anket ve doğrulanmış çizimlere dayanarak, müteahhit dağıtım alt istasyonu için ayrıntılı uygulama planı ve çalışma talimat kitapçığını geliştirerek, kritik prosedürlerde süreç standartlarını, kalite kontrol gerekliliklerini ve arayüz ihtiyaçlarını net bir şekilde tanımlamalıdır ve isimlendirilmiş QR kod tabanlı teknik bilgilendirmeler yapmalıdır.
BIM Optimizasyonu: İnşaatın erken aşamalarında, BIM teknolojisi 20 kV dağıtım alt istasyonunda ekipman kurulumunu ve kablo rotalarını simüle etmek için kullanılacaktır. Bu, binanın içindeki ekipmanların ve hendek/boru düzenlerinin optimizasyonunu, kapalı ve açık havada kablo hendeklerinde simüle edilen kablo rotalarını, kablo yollarının optimizasyonunu ve destek parçası konumlarının hassas bir şekilde belirlenmesini sağlar. BIM'in görselleştirme ve simülasyon yetenekleri, inşaat sırasında uzaysal çakışmaları önler ve verimliliği artırır.
4.Süreç Detayları Optimizasyonu
4.1 Dağıtım Alt İstasyonu Kablo Hendekleri Düzeni
Alt istasyon tek katlı bir yapıdır ve ayrı ekipman odaları için şube kablo hendekleri kaldırılmıştır. Gerilim düzenleyici odası, reaktör odası ve küçük direnç topraklama odası ile yüksek gerilimli/kontrol odaları arasındaki temel arasında önceden gömülmüş çelik borular kullanılır, bunlar yüksek gerilimli oda kablo hendeklerine kadar uzanır ve alttan itibaren ikinci düzey kablo destek yüksekliğine kadar uzanır. Kablo çekimi kolaylığı için dışarıdaki utilite hendekleri ile yüksek gerilimli oda kablo hendekleri arasındaki önceden gömülmüş boru, duvar geçişlerinde duvar delme plakaları ile optimize edilir.
4.2 Gerilim Düzenleyici Odasında Anahtarlama Kurulumu
Gerilim düzenleyici odasındaki orijinal tek katlı yatay kablo sonlandırma destek parçası, yatay parçanın altında açısal çelik destek eklenerek stabiliteyi artırmak ve sallanmayı önlemek için optimize edilmiştir. Kablo, 2.500 mm yükseklikte monte edilen parçalardan yukarıdan gerilim düzenleyiciye girer. Yüksek gerilimli kablo sonlandırmalarının kalkan katmanı ve zırhı ayrı ayrı toprağa bağlanır.
Tüm yapısal destekler, düz veya yuvarlak çelik çubuklar kullanılarak ana topraklama iletkeye bağlanır. Bakır busbarlar, kablo sonlarını gerilim düzenleyici sonlarına bağlar ve faz renk işaretli çapraz bağlantılı röntgen ile irradite edilmiş ısı kısalma tüpü ile korunur. İşletme izleme için, yüksek voltajlı anahtar açık olduğunda elektromanyetik kilide sahip paslanmaz çelik bir bakım kapısı (paslanmaz çelik bakıra sahip) L şeklindeki paslanmaz çelik şebekeli bariyer kurulmuştur. Bariyer ve kapı, personel güvenliği sağlamak ve gerekli canlı parçalar arasındaki açıklığı korumak için yerleştirilmiştir.
4.3 Kablo Destek Kurulumu
BIM tabanlı kablo önlendirme simülasyonu, ayrılmış rotalara olanak sağladı: güç kaynağı tarafı 1, güç kaynağı tarafı 2, birincil geçiş tarafi ve kapsamlı geçiş tarafi hendekin ayrı taraflarına yerleştirildi, böylece bir hat üzerindeki arızanın diğerini zarar görmesini önledi. Kablo eğri yarıçapları saygı gösterilir ve her bir kablo desteklerdeki hassas konumu belirlenerek en uygun destek tipi ve konumu tespit edilmiştir.
BIM çarpışma algılama, kablo kesişmelerini önlemek için destek yüksekliklerini ayarladı. Tüm yatay destek basamakları aynı düzlemde hizalanmıştır, merkez sapmaları ≤5 mm'dir. Destekler, hendek duvarlarındaki önceden gömülü çelik plaklara sabitlenir ve destek altları ≥150 mm hendek zemininin üstündedir. Entegre hizmet hendekinde, kablo destekleri 40 mm × 4 mm düz çelik kullanılarak topraklanır ve iki topraklama kabloları entegre topraklama sistemine bağlanır.
4.4 Kablo Yerleştirme İnşaatı
Kablo Düzenleme Prensibi: Farklı gerilim seviyelerindeki kablolar, yüksek gerilimli güç kablolarından, kontrol kablolarına ve sinyal kablolarına doğru aşağıdan yukarıya doğru sıralanmalıdır. Farklı sınıflandırmaların veya birincil yükün iki devresinin kabloları aynı destek seviyesinde yerleştirilmemelidir.
Tasarım İncelemesi: Çizimlere dayanarak, kablo yerleştirme teknikleri daha derin tasarım incelemesine olanak sağlar, tam ve sistematik bir inşaat planını etkinleştirir, iş akışlarının sorunsuz entegrasyonunu sağlar ve güvenlik ve kalite kontrolünü artırır.
Çekme Gücü Hesabı: Çekme makineleri bitiş noktasına yerleştirilir, kablo besleyiciler yaklaşık her 1 m'de yerleştirilir. Tecrübeye dayanarak, virajlarda çekme gücü hesabına ek olarak 10 cm eklenir.
Alan İncelemesi: Yerleştirme öncesi, ekipman kurulum durumlarını inceleyin. Çekme gücünün kablo izin verilen çekme sınırının altında kalmasını sağlayın. Kablo yerleştirme makinesinin güvenliğini kontrol edin ve alanın kablo bobini yerleştirilmesini onaylamak için araştırın; standartlar karşılanmadığında hemen düzeltme yapın.
Kablo Yerleştirme Uygulaması: Yerleştirme öncesi, çizimlere dayanarak yetkili teknisyenler tarafından etiket ve numaralandırma hazırlanır. Sahip denetimi, doğru kablo yönlendirmesini ve model kullanımını sağlar. Mekanik yerleştirme sırasında, kablolarda zırh düzeltilmesi, burkulma veya kaplama hasarı olmamalıdır. Kablo bobini yerleştirmek için vinç kullanılır, özel bir fırlatma duruşu ile desteklenir, bu da tepsi ucundan açmaya ve zemin sürtünmesini önlemeye olanak tanır. Çekmeden önce terminallerine kablo çekme tutucuları monte edilir. Yetkili teknisyenler, ekipman işlemini ve besleyici makine yerleştirilmesini denetlemelidir: bitiş noktasına ana çekme makinesi, 80–100 m aralıklarla besleyiciler, virajlarda büyük yarıçaplı kayma tekerlekleri.
Kablo Sabitleme: Yerleştikten sonra, başlangıç/son noktalarında ve virajların her iki tarafında kabloları sabitleyin, sabitleme aralıkları 5–10 m'dir. "Biri yerleştir, biri bağla" ilkesi uygulanır ve kablolar başlangıç noktasından geriye doğru yeniden sabitlenir. Bandıralardaki kablolara, her iki tarafta, virajlarda ve kavşaklarda kimlik etiketleri asılır; doğrusal kesimlerde, her 20 m'de etiketler asılır. Etiketler, kablo numarası, özellik, başlangıç/son noktaları ve gerilim hakkında biriform biçimde bilgi sunmalıdır.
Kablo Devre İncelemesi: Yerleştikten sonra, tüm kablo devresini, ilişkili bileşenleri ve tesisleri inceleyin. Etiket doğruluğunu onaylayın, eksik/hatalı kurulumları kontrol edin ve kalite uyumluluğunu doğrulayın. Güvenli işletim için:
AC/DC kabloları veya farklı gerilim seviyelerindeki devreler arasında, aynı bandırayı paylaşmadıklarında bölümler kurun;
Tüm hendek kapaklarının yerleştirildiğinden emin olun ve hendeklerde engel ve su yoktur;
Standartlara göre yalıtım dayanımı ve sızıntı akımı testlerini gerçekleştirin;
Kabul esnasında terminal hizalamayı ve grid uyumluluğunu doğrulayın.
4.5 Ate Karşı Tutarlılık ve Ate Karşı Önlemler
Tüm ateş bölümleri, bina girişleri, kat plakaları ve yüksek/ düşük voltajlı dolapların altındaki açıklıklar ateşe karşı doldurulmalıdır. Ateşe karşı doldurma malzemeleri, Endonezya standartlarına uygun performans, test yöntemleri, kablo ateşe karşı dirençli kaplama için genel teknik özellikler ve alev dirençli kablo sarımları için teknik gereksinimlere uygun olmalıdır. Alev dirençli kablolar içeride kullanılır. Ateş dirençli olmayan kablolar alt istasyona girerken alev dirençli bant ile sarılmalı veya ateşe karşı dirençli boyaya maruz kalmalıdır.
5. Entegre İnşaat ve Bakım
İnşaat sırasında, işletme ve bakım birimleri erken dönemde dahil edilerek inşaat ve bakım standartlarını hizaltmak, yüksek kaliteli, estetik ve çevreye dost HSR'nin temelini atmıştır. Bir taraftan, tasarım brifingleri, speksifikasyon gözden geçirme ve teknik iletişim toplantılarında devralan birimle sıkı koordinasyon, işlem standartlarını ve ekipman/malzeme performans gereksinimlerini işletme tecrübesine dayanarak incelemenin yanı sıra, diğer taraftan, inşaatta - tasarım ve kod gerekliliklerini karşılarken - operasyonel güvenlik ve bakım açısından süreçler optimize edilmiştir, kablo hendekleri, kablo bakım erişimi, bağlantı kutuları, topraklama, koruma ağ bariyerleri ve işaretler dahil olmak üzere iyileştirmeler yapılmıştır, böylece operasyonel güvenlik ve fiziksel kalite artmıştır.
6. Sonuç
Özetle, yüksek hızlı demiryolu (YHD) güç sistemleri inşaat teknolojileri sürekli gelişmektedir ve daha fazla mühendis YHD projelerine entegre kavramları uygulamaktadır. Elektromanyetik teknolojideki iyileştirmeler, BIM'nin hızlı optimizasyonu ve erken uyarı sistemlerindeki ilerlemeler, YHD'nin "Dört Elektrik" (güç, sinyal, telekom ve traksiyon) entegrasyonunun gelişimini desteklemektedir. Bu makale, bu teknolojilerin daha fazla gelişimi için anlamlı bilgiler sağlamayı amaçlamaktadır.
