箱式變電站在鐵路供配電系統中的應用研究

摘要：鐵路供配電系統具有一定的特殊性，對鐵路安全運行影響重大。箱式變電站符合現代鐵路建設的需要，將其應用于鐵路供配電系統中，可以借助其自動化、智能化的優勢，提升鐵路供配電系統運行的穩定性，因此在鐵路供配電系統中應用箱式變電站具有重要意義。文章對箱式變電站在鐵路供配電系統中的應用進行了分析。

關鍵詞：箱式變電站；鐵路供配電系統；鐵路運行；鐵路建設；穩定性 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM633 文章編號：1009-2374（2016）18-0049-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.18.025

1 概述

在我國的現代化建設中，鐵路發揮著不可替代的重要作用。鐵路的安全運行離不開電力的保障。因此，在現代鐵路建設過程中，供配電系統是施工設計時必須要著重考慮的一項內容。新時期背景下，鐵路供配電系統應重視不斷提高運行的可靠性以及供電能力，為鐵路安全提供保障。而箱式變電站的應用，正是滿足此項要求的重要一步。

2 鐵路供配電系統中的箱式變電站

2.1 箱式變電站

箱式變電站簡稱為箱變，本質上是變配電成套設備，其中的電氣設備與變壓器、配電裝置是根據特定接線方案排成一體的。簡單來講，箱變主要分為三個部分：第一，高壓室。這部分主要包括避雷器以及負荷開關、熔斷器等，功能主要體現在停送電和短路保護等方面；第二，低壓室。這一部分主要包括電流表以及斷路器等設備；第三，變壓器室。為了達到防曬和防輻射的目的，這部分的結構通常為雙層夾板式，四周和頂板建設時需分別用到隔熱材料、空氣墊。并且為了防止設備過熱，變壓器室還需要經常進行通風以達到散熱目的。為了降低外部環境對設備的影響，變壓器室內一般還會采取一些有針對性的措施，以分別達到去濕目的和防凝目的。

2.2 箱變具有的優勢

對于箱變的優勢，本文認為可以結合其功能特點進行分析。總體來講，箱變的優勢主要體現在下述五項：第一，自動化。箱變的整體設計具有明顯的自動化特征，尤其是保護系統，其中分散安裝的各項裝置，支持“四遙”功能，不僅能夠遠程設置運行參數，還可以監控相應的圖像；第二，工廠預制。箱變中所用設備的安裝與調試均在工廠中進行，因此其建設過程具有工廠化特征，除了設計制造耗時大為縮短之外，現場安裝也十分方便。通常來講，箱變安裝耗時一般不會超過8天；第三，能夠靈活組合。箱變結構非常緊湊，其中的各個箱就相當于一個個獨立的系統，并且箱變組合形式并不固定，可結合具體需要進行自由組合；第四，效益高。結合箱變應用的實際情況來講，其投資僅為同等規模一般變電所的一半左右，再加上其中應用了大量先進設備，運行過程中出現問題的幾率大為降低，減輕了維護負擔。以無油設備為例，在維護工作中無需考慮滲漏問題，同時，還可采取狀態檢修法，在一定程度上減少了維護任務；第五，占地少。箱變中的配電裝置大多位于箱體內部，再加上設計時進行了合理優化，縮短了絕緣距離，故其整體所占空間也大為減小。除了以上優勢之外，箱變還具有外形優勢，可與多種環境保持色彩協調，視覺效果比較好。

3 箱式變電站在鐵路供配電系統中的應用分析

3.1 應用意義

對于我國的經濟發展來講，鐵路的功能就相當于人體的動脈。鐵路運行需要以正常供電作為支撐，因而供配電系統的正常運轉是鐵路安全的基本保障。現代運輸業的發展中，鐵路建設是完善交通網的重要舉措。在這個過程中，必須重視供配電系統的作用，在設計和施工階段，也要以保障供電能力與配電安全為指導，做好相應的設備選擇與安裝工作。結合實際來講，我國鐵路負荷大多具有兩項特點：第一，沿線分布、容量不大；第二，一級負荷普遍要求穩定供電。考慮到此項現實，在鐵路建設階段，就要格外重視相關設施的選用。鐵路傳統的配電設施以土建變電房為主，目前已經不能滿足鐵路供配電工作的要求。設備也開始顯現出明顯的滯后性，再加上容量普遍不大、維護任務重，滿足用電需要的程度偏低。與此相比，箱式變電站不僅擁有更出色的成套性，供電質量也更高，因此將其應用于鐵路供配電系統中，對于滿足鐵路用電要求具有極為重要的作用。本文結合我國某鐵路工程的施工設計方案，對箱變在其供配電系統中的應用進行了簡單分析。

3.2 具體應用

3.2.1 站場供電方面。該鐵路中的車站信號供電設計方案為雙路供電，供電責任由箱變承擔，其一路電源引入貫通電源，另一路引入自閉電源。為滿足實際要求，此次選擇的箱變為符合10kV電源系統的類型，其能夠實現開關柜與變壓器等設備的科學組合，將其安裝于線路附近，除了可防止干擾之外，還可以實現電源監控以及故障分段，借助其中的RTU終端能夠將開關參數和信號電源接入遠動系統，這樣便可以實現實時監控。該方案中，數據通道設計為鐵通光纜，在此種情況下，調度站就能夠以環引法與被控站進行通信，主控站就能夠綜合配電系統中的各項參數值進行用電的合理調度，有效地保證了調度的統一性與科學性。

車站設備用電以及照明用電等均由綜合箱變供給，其變壓器為100kVA，高壓側與貫通電源相接，系統方案見圖1：

圖1 綜合箱變高壓系統接線示意圖

3.2.2 區間供電方面。該工程中包括一條隧道，依照現行規定，隧道若達到一定長度（直線隧道達到1km、彎曲隧道達到0.5km）就必須設計固定照明。該工程依照上述要求進行了照明設計，同時為了確保后期維護能夠正常進行，還在隧道內設計了相應的插座箱；為了避免設備過熱，其中還設計了相應的排風設施，確保強制排風能夠順利展開。上文所述負荷點均布設于隧道內部，箱變安裝于預留洞口中。此種設計具有緊湊特征，很好地發揮了箱變的優勢，實現了開關柜以及變壓器等設施的有效組合。

具體來講，該隧道長度為16km，符合照明設計的長度要求，其中的箱變電壓為10kV；強制排風設備為排風機，其電源為布設于隧道兩端入口處的35kV箱變。變電站所有的高壓設備均布設于集裝箱中，同時全部集裝箱一字排開。箱頂結構為隔層氣樓式，通風口設置在箱體底部，以確保正常散熱能夠順利實現，避免電氣設備過熱引發安全事故。該工程中使用的設備以干式設備為主，再加上真空斷路器，系統處于無油運行的狀況下。此種模式下，不會再出現設備滲漏問題，相應的停電檢修也可以省略掉，使得檢修工作的負擔大為減輕，系統運行出現故障的幾率大大降低。另外，箱體中設置的報警和監控系統，能夠實現圖像與信號的實時傳送，這樣一來，實際的運行情況隨時都處于監控之下，一旦發生火災，就可以第一時間被發現和處理，火災蔓延等事故惡化情況的發生率將會大大降低。

在二次設備方面，此次設計中選擇了危機保護控制系統，并進行了分散布置。這樣一來，系統將可以實現保護功能以及遙控功能的集中，有助于積極作用及優勢的充分發揮。裝置機箱成型方式為整版模壓，不僅結構相對緊湊、抗震性能優越，還具有良好的密封性和杰出的抗干擾能力，優勢十分突出。

綜合來講，該設計方案中無論是設備選擇，還是布置方式，均有助于運維成本的降低，尤其是顯著的自動化優勢，使得鐵路電力系統的運行更加可靠，效益也更高。

4 結語

進入新世紀以來，我國鐵路的重要性日益突出，與施工技術不斷提升相對應的是鐵路工程建設水平的提高。供配電系統直接關系到鐵路交通網的正常運轉，其是否可靠、穩定與國民經濟發展有著難以分割的聯系。在這樣的情況下，我國的鐵路建設中除了要保證鐵路修筑質量之外，還要重視電力系統的完善與優化，以自動化、智能化水平的提升，帶動電力系統運行安全性的提高。箱式變電站具有十分顯著的優勢，應用于鐵路供配電系統中，能夠減輕不利因素對電氣設備及電力運行的影響，對于鐵路供配電系統運行效益的提高具有明顯的推動作用。本文結合某鐵路工程實例，對箱式變電站在鐵路供配電系統中應用的可行性、優勢、應用策略、效果均進行了簡要闡述，希望能夠為相關鐵路工程的建設提供參考。

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作者簡介：張偉（1983-），男，河北滄州人，中鐵二十三局集團電務工程有限公司中級工程師，研究方向：鐵路工程。

（責任編輯：蔣建華）