鐵路牽引變電所增容改造施工方案的優化

李國強

鐵路牽引變電所增容改造施工方案的優化

李國強

闡述了石太線牽引變電設備增容改造施工方案優化，以確保鐵路運輸的“不間斷”供電，對既有牽引變電所改造施工組織提出了一些見解。

牽引變電所；增容；改造；方案；優化

0 引言

隨著鐵路建設的飛速發展，對電氣化鐵路牽引變電所的要求越來越高，既有的鐵路牽引變電所正面臨著更新及發展，怎樣更加安全高效可靠的對既有電氣化牽引變電所進行不間斷供電的全所改造成為新的課題。

在石太線既有電氣化鐵路牽引變電所改造中，牽引變電所的帶電改造所涉及到的一次設備改造率達到100%，二次設備均全部更換，現以石太線牽引變電所不間斷供電改造施工為例，同時借鑒廣昆鐵路既有電氣化鐵路牽引變電所改造的案例，對牽引變電所帶電改造的施工特點及施工方案的優化進行闡述。

1 石太線牽引變電所簡介

石太線中東起坡頭站，西（向北）至太原站屬太原鐵路局管轄，是連接鐵路主干線、晉煤外運最重要的通道，該線是1982年10月建成通車的雙線電氣化鐵路，但隨著鐵路運能的不斷攀升，小容量牽引變壓器和不配套牽引供電設施已越來越凸現成制約鐵路高速發展的瓶頸。

為緩解運能和運量日趨不適應的矛盾，提出了對太原鐵路局管轄范圍石太線（K117+000— K203— 600）區間牽引供電設備增容改造項目，包括（榆次、上湖、測石）3個牽引變電所和聯絡三所間（段廷、壽陽）2個分區所。

該項工程主要有：榆次變電所更換牽引變壓器2臺、增容至（31.5+25）MV·A、V/v-110接線方式、110 kV隔離開關（電動操作）4臺、27.5 kV所有設備；上湖變電所更換110 kV隔離開關（電動操作）8臺、27.5 kV所有設備；測石變電所更換牽引變壓器2臺、增容至（31.5+20）MV·A、V/v -110接線方式、110 kV隔離開關8臺、27.5 kV所有設備；3個牽引變電所二次系統更新為升級版綜合自動化系統、增設視頻系統，安防系統及在線測溫、在線絕緣等較為系統的先進的監測裝置；壽陽、段廷分區所所有設備更新。

牽引變電所增容改造后，兩路牽引供電系統實現自動互投，設備調控實現調度臺遠程控制、操作、監控，對實現供電系統自動化更為有利。

2 牽引變電所施工過渡帶電改造施工方案

2.1 高壓室主變系統改造方案

石太線牽引變電所增容改造，要求在30個停電點內完成。施工單位對2012年竣工的北同蒲軒崗變電所改造用時進行了統計，見表1。

由表1可以看出，完成全所改造工程需要68個停電點，其中27.5 kV高壓室改造共用48個停電點，占全所改造停電點總數的70%。因此，要想在30個封閉點內完成石太線牽引變電所增容改造幾乎是不可能的。

表1 施工改造中部分工序占用封閉點情況統計表

以往傳統的牽引變電所改造中，一般采用2種方式，一是利用既有設施進行改造，其弊端是占用封閉點多，施工耗時長，可靠供電得不到保障，這在運輸繁忙的石太線是根本行不通的；二是采購一套過渡高壓室進行過渡改造，但其費用昂貴，而且受到現有空間限制，使施工過程更加復雜，該方法也不適用。經過現場勘查分析，在充分利用牽引變電所現有位置的基礎上，確定新建高壓室作為石太線增容改造的首選方案，其主要方法是：拆除既有廢棄的控制室及其輔助房屋，進行倒接高壓室的配建。該方案最大的好處是：高壓室改造建成后，27.5 kV所有高壓設備均可在新建高壓室內、外安裝調試，而且只需利用一個“天窗”點，就可將舊高壓室設備倒接至新高壓室上運行，既有主變壓器1臺運行，1臺退出，原位更換新的主變壓器，在更換新的主變壓器的施工過程中，要保證既有運行的那臺主變壓器在出現故障的時候，能有備用的變壓器及時恢復送電，確保石太線供電安全可靠，新、舊高壓室倒接示意見圖1。

2.2 饋線系統改造

以往既有電氣化鐵路牽引變電所饋線改造中，特別是高壓室的擴建，均采用停電或利用天窗點進行施工，往往造成施工周期長，對行車干擾非常大。通過調研得知，廣昆線牽引變電所的饋線改造采用了一種全新的過渡裝置—移動高壓室來代替既有高壓室完成既有牽引變電所的饋線不停電改造。

過渡裝置為戶外交流金屬封閉開關及控制設備，由全密封的金具開關柜與戶內手車式真空斷路器、隔離開關、電流互感器、電纜連接設備及微機成套保護裝置組成，采用模塊化結構，具有集成度高、性能可靠、占地面積小、移動方便、施工安裝快捷等特點。

圖1 新、舊高壓室倒接示意圖

為滿足牽引變電所施工過渡時期的鐵路運輸安全，保障牽引變電所的不間斷供電，主接線應滿足在2臺主變壓器交替運行時，不需要長時間的倒換作業和調試，故采用2臺移動高壓室進行過渡的方案。圖2為移動高壓室主接線圖。

圖2 移動高壓室主接線圖

利用2臺移動高壓室代替既有高壓室運行。1臺移動高壓室接1臺主變壓器，采取一進兩出的主接線形式。將每臺移動高壓室進線高壓電纜直接敷設在對應的主變壓器低壓側輔助母線上。待移動高壓室空載后，將移動高壓室饋線電纜與饋線隔離開關相連接，將串聯補償裝置接入負載運行，既有高壓室設備退出運行。利用移動高壓室配套的2面控制盤對2臺移動高壓室內的斷路器進行操作，2臺移動高壓室共用1套中央信號裝置，采取并接方式進行。以上工作完成后才能對既有高壓室設備、室外 27.5 kV饋線側進行改造施工。施工過渡接線圖見圖3。

圖3 移動高壓室代替既有高壓室過渡主接線圖

使用移動高壓室進行饋線系統改造按如下步驟操作：

（1）第1個停電點：1#B接入，對移動高壓室進行沖擊，安全運行24 h；

（2）第2個停電點：移動高壓室給饋線供電，安全運行24 h；

（3）第3個停電點：2#B接入移動高壓室，退出既有高壓室；

（4）高壓室進行改造需要5個工作日；

（5）第4個停電點：1#B接入改造后高壓室，進行沖擊，安全運行24 h；

（6）第5個停電點：2#B接入改造后高壓室，移動高壓室退出運行，全部改造完成。

上述改造合計用時10個工作日（5個停電點+5個工作日）。

按以往施工方案進行改造，一個停電點為90 min，除去停電作業、恢復送電及場地清理工作，一個停電點的實際作業時間為55 min，高壓室改造至少要40個停電點才能完成。

通過利用移動高壓室，代替既有高壓室運行，在不間斷接觸網供電的情況下，進行既有高壓室改造，解決了停電點內施工受外界影響大的局面。綜上所述，高壓室改造只需要5個停電點和5個工作日，大大縮短了工期。保證了供電的持續性、穩定性、安全性。工作效率提高了80%。

2.3 事故應急處理方案

當移動高壓室內斷路器小車出現問題時，可以在3 min內迅速將小車推出，將備用斷路器小車推入并合閘恢復送電；當運行的移動高壓室內無備用的設備出現問題時（如電壓互感器、電流互感器等），將主變壓器進行倒切，退出故障的移動高壓室，投入另1臺移動高壓室。

3 牽引變電所改造施工特點

牽引變電所帶電改造過渡施工，與新建變電所及停電改造不同，其施工特點如下：

（1）安全系數小。由于既有變電所改造均處于鐵路運營繁忙地段，所以在施工過程中，很多都是帶電作業，安全系數非常小。而且所內整體設備繁多，結構復雜，場地狹小，帶電設備較多，極易發生人身和設備事故。平常施工中的一個微小疏忽，就會影響整個線路的行車安全，構成事故。

（2）施工難度大。因既有牽引變電所已進行多次的小范圍改造，變動較大，設計圖和既有圖紙與設備的實際接線有很大的出入，全所二次設備都要進行改造，每次設備改造時都要進行施工過渡，保證設備的運行，施工難度大大增加。

（3）施工周期短。牽引變電所增容改造施工中，要求用時短，不斷電，保證原有設備的正常運行，在保證安全的情況下，減少占用封閉點時間。

4 既有線施工改造中的幾點體會

牽引變電所帶電改造過渡施工，不同于新線施工，其對施工技術人員和現場一線員工的要求更高，因此在施工中應注意以下方面：

（1）在牽引變電所過渡改造施工中，一定要先進行調研，制定可行性施工方案并進行比選，以達到最優的實施。

（2）要加強施工單位與運營單位的協調合作，實行作業簡潔化、標準化，保證運營安全。

（3）時刻關注施工安全，嚴格班前安全提示和教育，使改造施工和線路正常運營不出現任何瑕疵，保證所有作業人員的安全。

5 結語

在既有牽引變電所進行增容改造施工前，做好改造方案的優化十分重要，方案選擇正確，不但可以將施工中影響正常供電的不安全因素降至最低，而且還可以大大提高施工質量，加快施工進度，縮短工期。

目前，隨著國家經濟的不斷增長，對鐵路運能的不斷提高，既有牽引變電所增容改造已成為增容的必要方式，本文針對石太線牽引變電所過渡改造方案優化進行了簡單分析，為日后牽引變電所設備增容改造施工提供了一些借鑒。

[1] 牽引變電所安全工作規程和牽引變電所運行檢修規程[S].北京：中國鐵道出版社，2000．

[2] 何其光．牽引變電所運行與檢修[J]．北京：中國鐵道出版社，1995．

[3] 鐵路電力牽引供電工程施工質量規范．《中華人民共和國鐵道部》，2004年．

This paper expounds the construction scheme comparison about the Shi-tai line traction substation equipment expansion renovation, determine the optimal organization plan and implement, it ensure that the railway transport organization is "uninterrupted power supply", for both the traction substation transformation construction organization and put forward some opinions.

traction substation; capacity expansion; reconstruction; scheme; optimization

U224.1

B

1007-936X(2014)04-0027-03

2014-04-14

李國強.大秦鐵路股份有限公司太原供電段，助理工程師，電話：13834166083。