防城港鐵路樞紐牽引供電規劃研究

廖 剛

（廣西沿海鐵路股份有限公司，高級工程師，廣西 南寧 530001）

隨著廣西沿海鐵路建設的快速發展，防城港鐵路樞紐的規模正在不斷擴大，以客貨混250 km/h欽防高速鐵路為中心，將出現多條鐵路干線引入交匯于防城港北站。防城港鐵路樞紐連接的鐵路正線較多，自身車場較多，正線間和車場間的聯絡線較多，同時還有貨場、動車存車場和機務等多種技術設施。在鐵路樞紐的大型站場附近設置深入負荷中心的牽引變電所能同時向多條鐵路干線和車場供電，同時還能夠兼顧聯絡線、貨場、動車存車場和機務設施的供電，供電能力利用充分，在工程中通常優先考慮。2019年7月，中國鐵路總公司、廣西壯族自治區人民政府批復《防城港鐵路樞紐總圖規劃》（2016-2030年），防城港鐵路樞紐是組織車流物流交換和供應動力的重要據點，將擔負著幾十上百對客貨列車的繁重運輸任務，一旦樞紐站場停電，將嚴重影響鐵路運輸秩序，因此有必要研究提高防城港鐵路樞紐供電可靠性的措施。

1 現狀和特點

1.1防城港鐵路樞紐現狀及規劃防城港鐵路樞紐既有鐵路：欽防、南防鐵路、企沙支線及防城港港區鐵路等；在建鐵路：防東鐵路、企沙支線鐵路延伸線；規劃鐵路：規劃建設南防鐵路增建二線、云桂沿邊鐵路等。防城港鐵路樞紐范圍：北至南防鐵路茅嶺站（含），南至南防鐵路防城港站（含），西至防東鐵路江山半島站（含），東至企沙支線皇城坳站（含）。規劃防城港北站為主要客運站；規劃茅嶺、皇城坳、防城港、云約三級物流基地；規劃防城港北動車存車場預留辦理高鐵快運作業條件，同時完善優化樞紐其它客（含高鐵）貨機輛設施設備；規劃江山半島、皇城坳、茂嶺、云約站預留1 700畝綜合開發用地；規劃南防鐵路既有通道增建二線；規劃云桂沿邊鐵路自樞紐西北側引入防城北站，并設欽州方向聯絡線。

1.2防城港鐵路樞紐既有供電布局防城港鐵路樞紐牽引供電始于2013年12月欽防鐵路建成開通。既有茅嶺AT牽引變電所（欽防K32+111）2012年建成，牽引變壓器容量為2*（25+25）MVA，茅嶺牽引變電所212、213KX經防城港北AT所（欽防K49+305）供電至防城港分區兼開閉所（欽防K60+013）。2015年，南防線欽防段電氣化改造，利用茅嶺牽引變電所預留間隔供電至南防線引入防城港北站北端的分相。在建的防東鐵路供電設計從茅嶺牽引變電所出2路饋線由供電線引至新建的防城港北分區所，由新建江山半島牽引變電所分別供電至防城港北分區所、東興分區兼開閉所。既有企沙支線及防城港港區鐵路未電化，規劃建設南防鐵路增建二線、云桂沿邊鐵路還未開展供電方案研究。

2 存在問題

受工程分步實施等因素影響，防城港鐵路樞紐牽引供電布局缺乏整體規劃。防城港鐵路樞紐既有的牽引供電系統按建設時序歷經多年陸續建成，供電系統各個子系統分散在不同建設項目分別由不同的建設主體（設計、施工和建設單位）完成，由于建設之初特別是發展過程中始終沒有一個整體的防城港鐵路樞紐供電布局規劃作指導，各項目在實施過程中不同歷史階段，參建各單位特別是建設單位往往只考慮本項目投資最省、施工最便利，歷史地形成了今天防城港鐵路樞紐供電布局和特點：樞紐內無中心牽引變電所，高鐵普鐵混用、客運貨運交叉，整個防城港鐵路樞紐牽引供電系統供電可靠性低。具體表現為以下缺點。

2.1停電后影響范圍大茅嶺AT牽引變電所（欽防K32+111）偏處于防城港鐵路樞紐東北邊緣，如果茅嶺牽引變電所212、213KX停電，將造成整個欽防線從茅嶺至防城北站（含）、南防線防城港北站至防城港站、防城港港區鐵路（暫未電化）整個接觸網無電，整個防城港鐵路樞紐電力牽引動力消失，所有高鐵動車和普鐵客貨列車，樞紐內動車存車場、機務折返段等電力技術作業都受到影響，嚴重干擾鐵路運輸秩序。更嚴重的是，停電后防城港鐵路樞紐無其它供電支援。另外，南防線欽防段電氣化改造，利用茅嶺牽引變電所預留間隔供電至南防線引入防城港北站北端的分相，由于普鐵（南防線）供電故障引起茅嶺牽引變電所斷路器越級跳閘，造成茅嶺牽引變電所全所停電，那將對整個欽防線、南防線、防東線的運輸秩序造成大面積、災難性的影響。

2.2越區供電支援能力受限若茅嶺牽引變電所退出運行，考慮從相鄰的欽州東牽引變電所越區供電，完全不現實。按現新建防東鐵路設計的供電方案，江山半島牽引變電所距防城港北站供電臂長度22.16 km，所以，若茅嶺牽引變電所退出運行，從江山半島牽引變電所越區供電支援防城港鐵路樞紐的能力也有限，鐵路運輸能力將受到供電能力的限制。

2.3檢修不便防城港鐵路樞紐內無中心牽引變電所，既有茅嶺牽引變電所偏處于樞紐東北邊緣，遠離負荷中心。停電影響范圍大和越區支援能力有限使得供電管理單位很難將茅嶺牽引變電所全所停電開展檢修作業。此外，茅嶺牽引變電所全所212、213KX供電范圍內還要承擔要求晚上不能停電的欽防線防城港北站、南防線防城港北至防城港區間大密度貨物列車開行、動車存車場和機務折返段的供電，無法向其它正線牽引變電所一樣利用晚上垂直天窗時間內進行高壓側設備檢修試驗作業，給供電設備運行管理帶來不便。

2.4供電布局不滿足樞紐規劃發展需求欽防高鐵設計是以貨為主客貨共線鐵路。2019年，南防線開行貨物列車34對/日；欽防線開行貨物列車7對/日，特快列車2對/日，動車組列車13對/日，動車時速160 km/h，動車開行品質較低。隨著防東鐵路、欽州～欽州東聯絡線建成，欽防線由路網末梢變成路網主干，動車組的開行數量將有較大提升，預測近/遠期客流密度將達到914/1 207（萬人），開行動車組41/53(對/日)，開行的動車組以城際客車為主，其定點、定編要求相對較高；近/遠期欽防通道的貨流密度將達到6 474/7 409（萬噸），共開行貨車86/97（對/日）。茅嶺牽引變電所能力將逐漸飽和，不滿足遠期南防通道客貨列車開行能力和品質對供電的需求。

3 防城港鐵路樞紐供電布局研究

3.1方案提出

3.1.1方案1改造方案1示意見圖1。

改造茅嶺牽引變電所，南防線茅嶺-防城港北-云約增設加強線改造利用茅嶺牽引變電所，更換主變及相應饋線設備，改變站場內分段分束供電格局，貨場11、9道由南防線饋線供電，其余股道由欽防線饋線供電。樞紐內其余供電方式維持不變。

1）欽防線、南防線防城港方向。既有防城港北站由茅嶺牽引變電所防城港方向AT饋線供電，防城港北站可以按照客貨分開供電原則進行設計。

2）企沙支線方向。企沙支線防城港北（含）至云約（含）段現狀電化改造，起止里程K0+293～K20+410，正線全長20.117km。企沙支線及企沙港疏港鐵路由茅嶺牽引變電所直供饋線供電。

3）防東鐵路方向。新建江山半島牽引變電所等，從茅嶺牽引變電所引直供饋線至新建防城港北分區所供電，全線采用帶回流線的直接供電方式。

3.1.2方案2新建防城港北牽引變電所1座,只向企沙支線供電，同時預留南防鐵路增建二線供電條件，樞紐內其余供電方式維持不變。

3.1.3方案3改造方案3示意見圖2

新建防城港北牽引變電所1座，防城港北分區所1座(可考慮與新建防東鐵路防城港分區所合建)，調整既有供電格局。防城港北站普速場（貨運）、企沙支線、南防線防城港北-防城港段均由新建防城港北牽引變電所主供。

圖2 方案3示意圖

3.2各牽引供電方案經濟技術比選

方案1即是防城港鐵路樞紐牽引供電的現狀和在建格局，其主要問題如上分析。

方案2是近期企沙支線鐵路電氣化改造設計推薦并且建設單位準備實施的方案，主要缺點是：新建變電所電氣化投資約2 500萬元（不含外電），防城港北牽引變電所供電能力利用不充分，在茅嶺牽引變電所、新建防城港北牽引變電所、新建江山半島牽引變電所之間沒有建立相互供電支援關系，不能從根本上解決提高防城港鐵路樞紐供電可靠性的問題。因此，方案2雖然技術簡單，實施便利，但此方案技術經濟性指標較差。

本文推薦采用方案3。雖然涉及既有線供電設備改造和供電關系調整，技術復雜，施工組織難度大。但是，形成以新建防城港北牽引變電所為防城鐵港樞紐中心牽引變電所的供電格局，新建防城港北牽引變電所供電能力利用充分，技術經濟性指標好。通過細分供電單元，減小了停電影響范圍；在茅嶺牽引變電所、防城港北牽引變電所、江山半島牽引變電所之間形成相互供電支援能力，改善了防東鐵路供電條件；防城港鐵路樞紐內通過細分供電單元，客貨供電分開，高普鐵供電分開，原來的問題可以解決徹底，既增加了供電靈活性，又極大提高了防城港鐵路樞紐供電可靠性。

3.3對推薦方案的再研究

1）方案細化比較研究 對推薦的方案3還可以作繼續深入研究，尤其是在防城港北站南端增建分區所1座(研究與新建防東鐵路防城港分區所合建或改造既有防城港北AT所位分區兼開閉所)及防城港北站站場分束供電的方案。方案3細化示意見圖3。

圖3 推薦方案細化示意圖

2）以防城港北牽引變電所為樞紐中心牽引變電所。新建防城港北牽引變電所，合理分配茅嶺牽引變電所與新建防城港北牽引變電所、新建江山半島牽引變電所的供電范圍，以防城港北牽引變電所為樞紐中心牽引變電所，在茅嶺牽引變電所、新建防城港北牽引變電所、新建江山半島牽引變電所之間建立相互供電支援關系。

3）為樞紐規劃鐵路預留供電條件。預留南防鐵路增建二線、云桂沿邊鐵路及待完善優化的樞紐內其它客（含高鐵）貨機輛設施設備供電條件。

4 其它措施

4.1降低越區供電能力需求由于場間或區間與站場之間聯絡開關載流能力有限，所以可以考慮縮小非越區來電方向其它正線的供電范圍，來降低越區供電下的供電能力需求，即在其它線路方向上車場兩端設置電分相，如在線路標準較低時可以考慮采取此方法。

4.2動車存車場（機務折返段）第三路電源首先，防城港樞紐動車存車場、機務折返段、貨場等專用車場及逐步優化完善的客貨機輛設備設施視情況可由新建防城港北牽引變電所出獨立饋線直供。目前鐵路樞紐內動車存車場多采用開閉所供電，從樞紐中心變電所取兩路獨立饋線作為開閉所進線。而動車存車場（機務折返段）在高鐵接觸網晚上垂直天窗時間恰好進行整備作業，則會造成中心牽引變電所高壓側設備難以完成停電檢修、試驗等作業。因此動車存車場應具備從接觸網上引接第三路電源或從獨立高壓室引接電源的條件，以方便在天窗時通過越區取得電源，使得中心牽引變電所能夠全所停電開展檢修作業。

4.3供電線走廊受工程分步實施等因素影響，27.5 kv供電線的架空徑路和電纜徑路如果缺乏總體規劃，部分電纜采用直埋方式易被后續工程掩埋覆蓋導致維護十分困難。因此，應根據防城港鐵路樞紐總體規劃，在新建防城港北牽引變電所等樞紐內相關供電工程中，必須統籌規劃專用的27.5 kv電纜通道，規劃預留專用的27.5 kv供電線架空安裝通道，在防城港北牽引變電所饋線主徑路、防城港北站等建筑物兩側及兩端必須按總圖規劃一次建成27.5 kv電纜通道，預留架空線通道，切實提高防城港鐵路樞紐供電的可靠性和可維護性。

5 結論

本文從防城港鐵路樞紐受工程分步實施等因素影響，樞紐內無中心牽引變電所，牽引供電布局缺乏整體規劃，整個防城港鐵路樞紐供電可靠性低的特點出發，參考《防城港鐵路樞紐總圖規劃》（2016-2030年），對提高防城港鐵路樞紐供電可靠性的措施進行了研究，主要得出以下結論：

1）新建防城港北牽引變電所。新建防城港北牽引變電所成為防城港鐵路樞紐中心變電所，在茅嶺牽引變電所、新建防城港北牽引變電所、新建江山半島牽引變電所之間建立相互供電支援關系。

2）對既有供電系統進行適當改造和調整。合理分配茅嶺牽引變電所與新建防城港北牽引變電所的供電范圍，優化在建防東鐵路供電方案設計。

3）統籌規劃樞紐供電資源和建設時序。

本文中基本原則和設計思想適用于其它鐵路樞紐牽引供電規劃布局新建和改造工程