新建高速鐵路牽引變電所測試與調試方法

成汝佳

中鐵建電氣化局集團第三工程有限公司 河北 高碑店 074000

2014年至2016年，本人先后參加了集團三公司的蘭新、吉圖渾、大西等多條高速鐵路的牽引變電所測試與試驗工作，在此基礎上，總結了新建高速鐵路牽引變電所測試及調試內容與方法，供同行參考。

1 高速鐵路牽引變電所電氣設備測試與調試的意義

新建高速鐵路牽引變電所的測試和調試工作是牽引變電所設備安裝結束和正式送電運行前的一項關鍵工作。如果試驗不徹底，容易遺留故障隱患，故障隱患輕則造成設備停電及試驗列車停運，重則造成設備損害，影響設備使用安全，并造成重大經濟損失。因此，做好新建高速鐵路牽引變電所電氣設備的測試與調試工作，對于保證電氣設備的安全運行，保證項目按期完成聯調聯試和開通運營，十分重要。

2 高速鐵路牽引變電所簡介

高速鐵路電力牽引供變電系統是指電能從電力系統傳送到電力機車所用電力設備總稱。電力系統送出電能，通過變壓、變相后，向電力機車供電的系統。牽引供電回路主要包括牽引變電所、饋電線、接觸網、電力機車、開閉所、自耦變壓器站等。

高速鐵路牽引變電所的功能是將三相的110kV(或220kV)高壓交流電變換為兩個單相的27.5kV 的交流電，然后以單相供電方式經饋電線送至接觸網上，向鐵路上、下行兩個方向的接觸網供電。電力系統的三相交流電改變為單相，是通過牽引變壓器的電氣接線來實現的；電壓變化由牽引變壓器完成，由電力系統送到牽引變電所高壓輸電線路均采用雙回線，兩條回路互為備用。

3 新建高速鐵路牽引變電所主要設備的測試與調試方法

在新建高速鐵路牽引變電所的所有設備安裝完成后、送電前，必須檢查設備接線是否正確、電氣絕緣及耐壓性能是否符合相關標準要求，一般檢查合格后進行單體設備的送電檢查，送電檢查合格后再進行設備間調試及系統調試，最后進行高速鐵路全系統的聯調聯試和試運行[1]。以目前高速鐵路供電系統組成系統分類，主要包括了電氣絕緣測試、開閉站的開關柜的調試、牽引變壓器的測試調試測試及牽引變電所系統聯調等。

3.1 纜線及設備電氣絕緣性能測試

電氣絕緣試驗是所有電氣設備送電前的第一步，也是最基礎的一步。目的是為了找出電氣設備存在的絕緣缺陷，防止漏電故障發生，有效避免后續設備調試中因漏電發生造成人員傷害及設備損壞。在牽引變電所設備調試中，主要進行的是保護性電氣絕緣性能測試，除電纜及變壓器外，較少進行破壞性試驗方法。原因是設備均為新設備，不是所有設備都需要做破壞性試驗，如部分設備需要進行破壞性試驗，應由生產廠家提供技術支持和配合。高壓電纜作為電氣主要設備,其重要性不言而喻，且其絕緣耐壓試驗，具有典型性特征。本試驗以高速鐵路饋出的27.5kV高壓電纜試驗為例。

3.1.1 試驗準備

高壓電力電纜相比于其他高壓設備，呈現較大的容性，這就導致如果使用常規的交流耐壓試驗的方式，會造成較大的泄露電流。為此，目前較常用的高壓電纜試驗方法，是采用直流耐壓試驗方式。

（1）試驗條件

試驗應在電纜絕緣試驗完畢且數據合格后進行。試驗時，周圍環境溫度一般不低于＋5℃、且空氣的相對濕度一般不高于80%的條件下進行。

（2）人員準備

必須具有高壓試驗的相應資質，并具備高壓試驗的業務能力和電氣安全知識。由于電力電纜長度較大，需要安排人員在電纜末端看守。為此，試驗的崗位設置應包括工作負責人、數據記錄、儀器操作、現場安全監護、遠端安全監護等。為節約人力資源，考慮現場實際需要，往往不同職責可以合理兼任，總人數應不應少于3人。

（3）儀器儀表

直流高壓發生器、微安表。其他輔助工用具：組合工具、放電棒、接地針、放電棒、絕緣靴、絕緣手套、絕緣墊、溫濕度計、專用電源線盤、絕緣膠布、白布帶、尼龍繩、清潔布等。儀器運抵現場后，應進行開機自檢，確保試驗可用。

3.1.2 試驗操作

（1）試驗接線，見圖1。

圖1 高壓電纜直流耐壓試驗接線示意圖

（2）儀器操作

確認直流發生器電壓調節旋鈕在零位，合上直流發生器電源開關。加壓時，應分段逐漸提高電壓，分別在0.25、0.5、0.75、1.0倍試驗電壓（78kV）下停留1分鐘，讀取1.0倍試驗電壓（78kV）下1分鐘、5分鐘時的泄漏電流值。記錄測量數據后，將高壓調整旋鈕旋至零位再按下停止按鈕，切斷電源開關。對高壓電纜接地充分放電，完成后，方可進行拆線。

3.2 開關柜的調試

開關柜是電氣一次設備采集、控制的一體化設備，目前主要使用的是鎧裝金屬柜KYN系列柜體和SF6氣體柜。其內部包含了高壓母線、絕緣瓷瓶、高壓開關、電流互感器、電壓互感器、避雷器等主要設備。因此，其試驗項目較多，按照不同設備類型可劃分為。整體絕緣，包括上述所有設備的整體絕緣及交流耐壓試驗；機械試驗，主要包括高壓開關的動特性試驗、同期性試驗、振動試驗等；單體設備試驗，是根據設備不同所要求的試驗，如高壓開關的回路電阻測試、斷口絕緣試驗等。

高壓開關作為開關柜中的重要設備，其試驗項目會作為重要驗收點。為此，以高壓開關的斷口絕緣測試、回路電阻試驗為例進行分析。

3.2.1 試驗準備

（1）試驗條件

高壓開關斷口間絕緣試驗，是測試動靜觸頭在分離時（分閘狀態）相互間的絕緣電阻，用以驗證高壓開關分閘狀態下是否具備可靠的電分段能力。高壓開關的回路電阻試驗，則是驗證高壓開關動靜觸頭接觸時（合閘狀態）相互之間的接觸電阻，用以驗證高壓開關合閘時的電導通性能。因此，斷口絕緣試驗應在開關分閘狀態進行；而回路電阻測試則應在開關合閘狀態進行[1]。

高壓開關的試驗應在開關柜整體絕緣試驗完畢且合格后進行。試驗時，周圍環境溫度一般不低于＋5℃、且空氣的相對濕度一般不高于80%的條件下進行。

（2）人員準備

高壓開關試驗范圍較小，往往逐臺進行，因此，考慮試驗成本，可以選擇2-3人進行。分別擔任試驗負責人、儀器接線、儀器操作、試驗記錄等崗位。試驗人員必須具備高壓試驗的資質，且具備高壓試驗的業務能力，經過培訓考核合格。

（3）儀器儀表

試驗儀器包括：絕緣電阻測試儀（2500V），用于高壓開關斷口間的絕緣測試；回路電阻測試儀，用于高壓開關主回路接觸電阻的測試。試驗工器具包括：組合工具、專用電源線盤、干濕溫度計、絕緣膠布等。試驗前，應對絕緣電阻表進行自檢，包括短路和斷路測試，確認儀表合格。

3.2.2 試驗操作

絕緣電阻測試儀接線較為簡便。目前大都開始使用電子式絕緣電阻測試儀。

（1）儀器接線

絕緣電阻試驗：L、E分別與斷路器的動、靜觸頭相連的外部回路上連接。儀表接地和設備接地良好。

回路電阻試驗：儀器的正負線夾分別與斷路器的動、靜觸頭相連的外部回路上連接。注意接線的位置必須選擇靠近SF6氣室最近的主回路連接處，以減少外部母線接觸電阻的干擾。

（2）儀器操作

對于斷口間絕緣電阻試驗，應首先分開高壓開關，使其處于分閘狀態；合上儀器電源開關，選擇2500V檔位，按“測試”鍵，60s時讀取絕緣電阻的數值。

對于回路電阻試驗，應首先合上高壓開關，使其處于合閘狀態；合上儀器電源開關，根據開關設備不同選擇需要的檔位，一般選擇100A或200A檔位。按“測試”鍵，并在數據出現后讀取數值。記錄數值后，斷開儀器電源開關。

（3）試驗標準及結果

記錄內容包括：溫度、濕度，儀器型號、編號，被試設備銘牌、運行編號，測試數據，試驗人。對試驗數據異常的進行原因分析判斷，排除試驗接線、外部環境等影響，確認設備是否合格[2]。高壓開關斷口間絕緣電阻值在常溫下應不小于1000MΩ，與往年比較無明顯變化。回路電阻試驗應不超過制造廠給出的標準。一般不超過50μΩ。

3.2.3 注意事項

由于高壓開關接觸電阻較小，其接線位置必須排除外部干擾，為此，其接線位置必須盡量靠近開關SF6氣室外最近的主回路接線位置。同時，要注意回路電阻的試驗電流往往在100A或200A，為此，接線必須采用儀器原廠接線，不得替代，且接線位置必須充分接觸，應以面接觸，而不得以點接觸的方式接線。

3.3 牽引變壓器的調試與測試

牽引變壓器的調試與測試工作檢測檢查項目繁多，操作不當也會引起一定的危險性，因此全面了解變壓器自身結構特點極其重要，同時要高度重視牽引變壓器的測試及調試工作。變壓器的試驗主要包括以下內容：測量繞組的直流電阻、檢查所有分接頭的變壓比、檢查變壓器的三相接線組別、測量繞組連同套管的介質損耗角正切值、測量繞組連同套管的直流泄漏電流、交流耐壓試驗、絕緣油試驗、瓦斯繼電器、溫度繼電器、壓力釋放閥的檢查、額定電壓下的沖擊合閘試驗、相位檢查等。

變壓器調試前進行充分的準備工作，對運抵現場的變壓器，首先要核實其型號、參數等是否與圖紙、技術規范書等一致，特別注意核實其容量、電流及阻抗等重要參數。避免因設備參數錯誤導致在調試中出現給定的調試參數的錯誤。

針對變壓器試驗，選擇直流電阻測試進行舉例說明。

3.3.1 試驗準備

（1）試驗條件

由于牽引變電所變壓器往往為110kV或220kV，因此，其運輸過程往往采取充氮運輸，這使得現場安裝后必須進行絕緣油過濾及充裝。為此，所有的試驗項目均應在變壓器安裝完畢、接線良好，且變壓器油充裝后且靜置24小時后方可開始。并且，應該先進行高壓試驗，后進行特性試驗。試驗時，周圍環境溫度一般不低于＋5℃、且空氣的相對濕度一般不高于80%的條件下進行。

（2）人員準備

變壓器試驗項目可以連續進行，也可分開。考慮整體安全性，試驗人員一般不少于3人。分別擔任試驗負責人、試驗接線、試驗記錄、安全監護等職責。試驗人員必須具備高壓試驗的資質，且具備高壓試驗的業務能力，經過培訓考核合格。

（3）儀器儀表

試驗儀器包括：直流電阻測試儀、萬用表；試驗工器具包括：對講機、組合工具、專用電源線盤、干濕溫度計、絕緣膠布等。試驗前，應對儀器進行自檢，確認儀表合格。

3.3.2 試驗操作

（1）試驗接線

以Ynd11接線方式的測試，應測試：AO、BO、CO、ab、bc、ca；以VV接線方式的主變測量包括：AB、BC、CA、T1X1、T2X2。其接線示意圖見圖2。

圖2 單相繞組直流電阻試驗接線示意圖

（2）儀器操作

合上測量儀器電源，儀器啟動正常后，選擇合適的充電電流，一般選擇5A/10A。按下儀器的啟動按鈕，開始測量。待儀器顯示的數據穩定后，讀取測量數據。記錄數據后，通過儀器進行放電。儀器放電結束關閉電源后，方可進行改接試驗接線[2]。

（3）試驗標準及結果

測試完成后，應作詳細記錄。記錄內容包括：環境溫度、濕度，油溫，儀器型號、編號，被試設備銘牌、運行編號，測試數據，試驗人。對數據異常的進行原因分析判斷，排除試驗接線、外部環境等影響，確認設備是否合格。1.6MVA以上變壓器，各相繞組電阻相互間的差別不應大于三相平均值的2%，無中性點引出的繞組，線間差別不應大于三相平均值的1%。

3.4 牽引變電所聯調

牽引變電所聯調中測試與調試方法包括：

（1）遙控、遙信及遙調信息測試。在設備調試時，根據設定的定值及調試大綱要求，對遙測、遙信等信息接線以及保護回路的自動化設備動作的正確性進行測試并記錄。

（2）跳閘檢驗 將線路裝設的所有保護及重合閘等，互相配合，完成聯合試驗，對保證斷路器跳閘出口的繼電器完成跳閘試驗，以保證電氣設備在運行的過程中，從而確保可靠、安全及穩定地正常運行。

調試過程中要積極和設計方、廠家及施工單位積極配合，如果發現有技術問題要及時反饋，并組織相關人員對其問題進行妥善處理解決，絕不能因問題輕微而對其忽視，要將安全生產作為第一準則，避免系統設備在測試和調試完成后仍存在隱患。

4 結束語

高速鐵路牽引變電所是高鐵系統的核心部件，其中的牽引變電所的測試和調試工作更是關乎系統能否長期穩定運行的關鍵，在進行調測牽引變電所的各種電氣設備時，只有調試人員做到對設備的資料以及安裝要求非常熟悉并能嚴格按測試程序有序進行調試，才能保證系統安全，從而保證牽引變電所電氣設備的正常運行，為牽引供電系統的全面聯調聯試和開通運營打下良好的基礎。