高鐵變配電檢修模式的探討

杜春林

【文章摘要】

隨著鐵路客運(yùn)專線的建設(shè)，高速鐵路已經(jīng)漸漸走進(jìn)了人們的視線，朝發(fā)夕至已經(jīng)不是夢(mèng)想，而做為高速鐵路不可或缺的一部分——鐵路變配電系統(tǒng)，也發(fā)生了巨大的變化。本文主要介紹了大秦鐵路大西高鐵段的概況，高鐵和普通鐵路變配電檢修模式的區(qū)別以及高鐵變配電設(shè)備的缺陷等內(nèi)容。

【關(guān)鍵詞】

高鐵；變配電；缺陷

1 概述

大秦鐵路自山西省大同市至河北省秦皇島市，縱貫山西、河北、北京、天津，全長(zhǎng)653千米，是中國(guó)西煤東運(yùn)的主要通道之一。大秦鐵路是中國(guó)新建的第一條雙線電氣化重載運(yùn)煤專線，1992年底全線通車，2002年運(yùn)量達(dá)到一億噸設(shè)計(jì)能力。為最大限度發(fā)揮大秦鐵路作用，有效緩解煤炭運(yùn)輸緊張狀況，自2004年起，鐵道部對(duì)大秦鐵路實(shí)施持續(xù)擴(kuò)能技術(shù)改造，大量開(kāi)行一萬(wàn)噸和兩萬(wàn)噸重載組合列車，全線運(yùn)量逐年大幅度提高。

大同至西安鐵路客運(yùn)專線（大西高鐵），是國(guó)家中長(zhǎng)期鐵路規(guī)劃網(wǎng)的重要組成部分，北起山西大同，經(jīng)朔州、忻州、太原、晉中、臨汾、運(yùn)城、渭南等9市31縣（區(qū)）至陜西西安，全長(zhǎng)859公里。線路設(shè)計(jì)行車速度250公里/小時(shí)，原平～西安段基礎(chǔ)設(shè)施預(yù)留進(jìn)一步提速條件。按照發(fā)改委相關(guān)文件要求，大西高鐵大同至原平段先期利用北同蒲三四線160 km。大西高鐵建成后，大同至西安列車運(yùn)行時(shí)間將由現(xiàn)在的16個(gè)多小時(shí)縮短至5個(gè)多小時(shí)。2009年12月3日，大西客運(yùn)專線原平～西安段正式開(kāi)工，工期4.5年，2014年7月1日太原到西安段已通車，原平～太原段預(yù)計(jì)2015年通車。大同至西安鐵路原平西至北同蒲聯(lián)絡(luò)線工程計(jì)劃竣工日期為2016年7月31日，屆時(shí)動(dòng)車組可實(shí)現(xiàn)貫通大西全線。

隨著鐵路客運(yùn)專線的建設(shè)，高速鐵路已經(jīng)漸漸走進(jìn)了人們的視線，朝發(fā)夕至已經(jīng)不是夢(mèng)想，而做為高速鐵路不可或缺的一部分——鐵路變配電系統(tǒng)，也發(fā)生了巨大的變化。

2 高鐵和普通鐵路變配電模式的區(qū)別

在高鐵設(shè)備管理檢修維護(hù)中，嚴(yán)格按照“嚴(yán)檢慎修”原則，秉承“心細(xì)如發(fā)、絲扣不差”的設(shè)備檢修理念，加大設(shè)備巡檢力度，緊盯高鐵供電設(shè)備缺陷處理，消除供電安全隱患，全力確保高鐵安全供電。

鐵路變配電系統(tǒng)為除列車牽引供電以外的所有鐵路設(shè)施供電，其電源是從國(guó)家電網(wǎng)的變電站接引兩路10kV（35kV）電源，通過(guò)鐵路變配電所向鐵路車站、區(qū)間負(fù)荷供電，鐵路變配電所的間距40-60km，個(gè)別區(qū)段長(zhǎng)達(dá)80'90km：普速鐵路從配電所饋出兩條線路，一條稱為自閉線路，另一條稱為貫通線路，在每一個(gè)小站設(shè)置一個(gè)箱式變電站，自閉和貫通線路通過(guò)變壓器為區(qū)間負(fù)荷供電；高速鐵路每隔3km左右有一處負(fù)荷點(diǎn)，負(fù)荷類型為通信、信號(hào)等一級(jí)負(fù)荷及部分二級(jí)負(fù)荷，從變配電所饋出2條10kV電力線路，沿鐵路敷設(shè)向其供電，該電力線路被稱為貫通線路，一條稱一級(jí)貫通線，另一條稱綜合貫通線，為了保證長(zhǎng)距離輕負(fù)荷的區(qū)間貫通線供電質(zhì)量，高速鐵路和常速鐵路配電所均設(shè)有專用10/10kV的調(diào)壓器，經(jīng)過(guò)調(diào)壓器向貫通線供電。

牽引變電所的布點(diǎn)，接觸網(wǎng)和牽引變電所外部電源供電方案的確定，均按滿足最高時(shí)速350km和3min追蹤運(yùn)行間隔進(jìn)行設(shè)計(jì)，牽引變壓器的安裝容量接運(yùn)輸需求確定。AT所、分區(qū)所2臺(tái)電動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)內(nèi)側(cè)設(shè)2臺(tái)自耦變壓器，互為備用。牽引變電所、開(kāi)閉所均按無(wú)人值班設(shè)計(jì)，AT所、分區(qū)所均按無(wú)人值班、無(wú)人值守設(shè)計(jì)。各所保護(hù)、測(cè)量、控制設(shè)備采用綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，納入綜合調(diào)度系統(tǒng)中的牽引供電調(diào)度子系統(tǒng)。接觸網(wǎng)懸掛類型采用全補(bǔ)償簡(jiǎn)單鏈型懸掛。采用綜合接地系統(tǒng)。接觸網(wǎng)與通信、信號(hào)、信息等專業(yè)共用沿線敷設(shè)的貫通綜合地線。同時(shí)，各牽引變電所、AT所、分區(qū)所、開(kāi)閉所內(nèi)的接地網(wǎng)與沿線貫通的綜合接地系統(tǒng)相連。采用綜合接地系統(tǒng)。接觸網(wǎng)與通信、信號(hào)、信息等專業(yè)共用沿線敷設(shè)的貫通綜合地線。具有一級(jí)負(fù)荷的變配電所，采用兩路獨(dú)立電源受電，一般為兩路專屏專線。采用SCADA系統(tǒng)（數(shù)字采集監(jiān)控系統(tǒng)），對(duì)牽引供電設(shè)備、電力供電設(shè)備及供電安全監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行一體化監(jiān)控管理。

鐵路變配電所從地方電網(wǎng)接引二路10 （35）kV 專線電源，正常情況下采用單母線分段運(yùn)行，設(shè)有母聯(lián)斷路器，當(dāng)一路外電源失電，母聯(lián)斷路器合閘，另一路外電源帶所有負(fù)荷。高壓開(kāi)關(guān)柜采用SF6 氣體絕緣開(kāi)關(guān)柜，免維護(hù)可達(dá)20 年。為了保證長(zhǎng)距離、輕負(fù)荷的區(qū)間貫通線供電質(zhì)量， 鐵路變配電所設(shè)有專用10 / 10kV 的調(diào)壓器，調(diào)壓器具備有載自動(dòng)調(diào)壓功能，經(jīng)過(guò)調(diào)壓器向貫通線供電。

3 高鐵變配電設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)存在的問(wèn)題

就目前而言，我國(guó)鐵路變配電所自動(dòng)化技術(shù)雖不斷發(fā)展，但還是存在兩大嚴(yán)重問(wèn)題，使鐵路邊配電所自動(dòng)化技術(shù)還有較大提升改革空間。其一是載波機(jī)電源、遠(yuǎn)動(dòng)柜的電源插件、RTU信號(hào)插件、UPS和后臺(tái)監(jiān)控微機(jī)不同程度的損壞；其二是變配所綜合自動(dòng)化運(yùn)行中的報(bào)警信息不全、報(bào)警現(xiàn)象或發(fā)信號(hào)準(zhǔn)確率低。這兩大問(wèn)題當(dāng)下正阻礙著鐵路變配電所的發(fā)展。迫切需要我們找出原因并及時(shí)解決。

4 針對(duì)鐵路變配電所自動(dòng)化技術(shù)存在問(wèn)題的解決方案

4.1分布控制方式

分布控制方式是指配電自動(dòng)化終端（TFU）具有自動(dòng)故障判斷與隔離能力，通過(guò)互相之間的配合，也具備了網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)能力，整個(gè)過(guò)程不需要主站的參與。主要有電壓時(shí)間型和電流計(jì)數(shù)型都是由TFU結(jié)合開(kāi)關(guān)構(gòu)成具有重合功能的分段器。

由于原理上的限制，此種方式不可避免地存在以下缺陷：

（1）故障處理與供電恢復(fù)速度慢對(duì)系統(tǒng)和用戶沖擊大。

（2）需要改變變電站出線保護(hù)定值和重合閘動(dòng)作方式。

（3）分段越多、相互之間配合越困難、動(dòng)作缺乏選擇性。

所以，在鐵路供電系統(tǒng)這種對(duì)供電可靠性要求比較高的供電方式下不宜選擇這種方式。

4.2集中控制方式

集中控制方式下，由現(xiàn)場(chǎng)TFU將采集到的故障信息上送主站，由主站的應(yīng)用模塊經(jīng)計(jì)算后，得出故障隔離與恢復(fù)方案，再下達(dá)給TFU執(zhí)行。一般分為3個(gè)層次：（1）配電終端層完成故障的檢測(cè)和信息上送；（2）配電子站完成本區(qū)域的故障處理和控制；（3）主站完成全網(wǎng)的管理與優(yōu)化。

由于鐵路供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)固定，模式統(tǒng)一，運(yùn)行管理完全由水電段調(diào)度室完成，所以從功能完成和節(jié)約投資方面考慮，可以建立簡(jiǎn)化的集中控制式配電自動(dòng)化系統(tǒng)，在簡(jiǎn)化系統(tǒng)中，省略配電子站功能，由主站直接完成全網(wǎng)的配電自動(dòng)化應(yīng)用功能。

5 總結(jié)

對(duì)于高鐵變配電設(shè)備中的缺陷，對(duì)于立即會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重影響的缺陷必須立即進(jìn)行搶修；對(duì)于不會(huì)立即產(chǎn)生嚴(yán)重影響的缺陷，則可以安排計(jì)劃?rùn)z修，對(duì)于在一定時(shí)間內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生影響的設(shè)備缺陷要納入問(wèn)題庫(kù)等設(shè)備小修一并處理。由于天窗時(shí)間的限制， 對(duì)于短時(shí)間即可搶修完成的可以選擇在天窗外的時(shí)間，但是對(duì)于需要較長(zhǎng)時(shí)間處理的缺陷，則必須選在天窗時(shí)間。

高速鐵路運(yùn)用的都是先進(jìn)的技術(shù)裝備，在構(gòu)建科學(xué)的維修養(yǎng)護(hù)體系工作上，形成的一些機(jī)制和方法還需要在長(zhǎng)期的實(shí)踐中進(jìn)行驗(yàn)證，我們還要繼續(xù)深入探索高鐵供電設(shè)備運(yùn)行維護(hù)規(guī)律，盡快破解關(guān)鍵的質(zhì)量難題，確保高鐵供電設(shè)備穩(wěn)定可靠和運(yùn)行安全，努力打造世界一流的高鐵運(yùn)營(yíng)品質(zhì)。