青藏鐵路供電技術(shù)及運營維護管理

邢挺

摘 要：格爾木至拉薩電網(wǎng)薄弱，供電單一，電桿凍脹上拔下沉是影響供電安全的主要原因，青藏鐵路格爾木至拉薩段供電技術(shù)吸取了以往的建設(shè)經(jīng)驗，采用長距離送電裝置、管樁基礎(chǔ)等新技術(shù)，確保了供電安全可靠，為后期的拉日鐵路、敦格鐵路、格庫鐵路、拉林鐵路等高海拔地區(qū)鐵路建設(shè)提供了很好的參考。

關(guān)鍵詞：青藏鐵路；關(guān)鍵技術(shù)；絕緣子

中圖分類號：U223 文獻標志碼：A

0 引言

青藏鐵路格爾木至拉薩段是世界上海拔最高、凍土層最長的高原鐵路，是中國21世紀四大工程之一，因千里凍土、高寒缺氧、生態(tài)脆弱三大世界級難題給鐵路供電設(shè)備桿基穩(wěn)定性、供電可靠性、設(shè)備日常巡視維護產(chǎn)生了巨大影響，為了解決三大難題帶給鐵路供電的影響，需要對綜合自動化關(guān)鍵技術(shù)、電力設(shè)備可靠性和運營維護等方面進行研究。

1 工程概況

青藏鐵路格爾木至拉薩段，北起青海省格爾木市（海拔2 828 m），溯格爾木河而上，經(jīng)納赤臺攀升至昆侖山埡口，經(jīng)五道梁、沱沱河、雁石坪，翻越唐古拉山埡口（海拔5 072 m），經(jīng)西藏自治區(qū)安多、那曲、當雄，順羊八井峽谷南下，抵西藏自治區(qū)首府拉薩市（海拔3 641 m），全長1142 km，線路從北到南縱貫號稱“世界屋脊”的青藏高原腹地，全線共設(shè)58個車站，其中格爾木、南山口、安多、那曲、當雄、拉薩西、拉薩7個為有人值守車站，其余51個為無人值守車站。青藏鐵路格拉段2006年6月1日正式開通運營。安全運營已13年。

2 供電關(guān)鍵技術(shù)

2.1 光伏發(fā)電儲能技術(shù)

為了解決地方電網(wǎng)薄弱，供電單一的問題，在43個站建立了光伏發(fā)電儲能設(shè)備，作為車站行車設(shè)備的二路電源。同時與道岔融雪設(shè)備備用電源進行互投，實現(xiàn)了車站行車設(shè)備由三路電源供電，極大地提升了供電可靠性。

2.2 超長距離供電技術(shù)

由于沿線電源缺乏，青藏線格爾木至拉薩段采用35 kV電力貫通線供電，且供電臂長，最長供電臂195 km，是35 kV正常供電半徑50 km的4倍，在越區(qū)供電情況下供電距離達到了340 km。長距離供電存在許多技術(shù)問題，首先，在輕載情況下，由于線路電容電流過大，末端電壓升高，開斷與關(guān)合輕載線路產(chǎn)生過電壓等問題；其次，在重載情況下，由于線路電抗大，又使線路壓降過大，末端電壓嚴重不足，部分設(shè)備無法正常工作的問題。為解決以上問題，在納赤臺、五道梁、沱沱河、安多和那曲35 kV配電所設(shè)置了并聯(lián)電容補償、串聯(lián)電容補償和并聯(lián)電抗補償?shù)木C合補償設(shè)置，在正常供電情況下，該裝置不投入，在越區(qū)供電情況下，該裝置投入運行。

2.3 管樁、灌注樁技術(shù)

青藏鐵路格爾木至拉薩段穿越多年連續(xù)凍土里程達550 km，占全長的48 %。為了解決凍土產(chǎn)生“凍脹”和“融沉”引起的桿塔穩(wěn)定性問題，采取了預制混凝土管樁和灌注樁穿透凍土上限的技術(shù)措施，確保了桿基的穩(wěn)定性。

2.4 SUNPAN（Window+Unix混合平臺）格拉段電力遠動調(diào)度自動化系統(tǒng)

建立了SUNPAN（Window+Unix混合平臺）格拉段電力遠動調(diào)度自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)了電力設(shè)備智能化管理，解決了格拉段惡劣自然環(huán)境下供電線路發(fā)生設(shè)備故障時人工巡視查找故障困難大、高寒缺氧、不適宜人員生存、供電設(shè)備維護困難大的問題，有效提升了供電設(shè)備穩(wěn)定運行的可靠性。

2.5 電力設(shè)備可靠性評估體系

針對格拉段高寒高海拔，生態(tài)脆弱等惡劣的自然環(huán)境，供電設(shè)備日常維護困難，設(shè)備故障率較高的問題，基于馬爾可夫過程理論，建立了含貫通線路及電力設(shè)備的故障模型，確定了鐵路電力系統(tǒng)短期可靠性評估技術(shù)規(guī)程，形成了格拉段電力設(shè)備可靠性評估體系，給電力設(shè)備巡視日常檢修維護提供了依據(jù)，有效提升了供電設(shè)備故障預防能力，確保了格拉段電力設(shè)備安全穩(wěn)定運行。

2.6 設(shè)備選型

2.6.1 絕緣子

采用了抗紫外線、抗污閃能力強的鋼化玻璃絕緣子，在海拔2 500 m～3 500 m地區(qū)直線桿塔選用4片F(xiàn)C70/146型鋼化玻璃絕緣子，耐張桿塔選用5片F(xiàn)C70/146型鋼化玻璃絕緣子；在海拔3 500 m以上地區(qū)直線桿塔選用5片F(xiàn)C70/146型鋼化玻璃絕緣子，耐張桿塔選用6片F(xiàn)C70/146型鋼化玻璃絕緣子。

2.6.2 桿塔

全線直線區(qū)段采用?300 等徑鋼筋混凝土“門”型桿，轉(zhuǎn)角采用鐵塔，絕緣子采用懸垂固定方式。

2.6.3 高壓開關(guān)柜

高壓開關(guān)柜設(shè)備47個車站采用德國西門子公司生產(chǎn)的8DA10系列、11個車站使用了上海帕瓦翼公司與日本合資生產(chǎn)的氣體絕緣免維護開關(guān)柜，此開關(guān)柜設(shè)計的額定電壓最高40.5 kV，額定電流最高2 500 A。允許的額定最大短路電流可達到108 kA，最大短路開斷電流達到40 kA。具有以下特征：最小的防火負載、極少的維護、帶邏輯機械聯(lián)鎖的持續(xù)開關(guān)柜聯(lián)鎖系統(tǒng)。由于運用密閉系統(tǒng)，一次部件不受環(huán)境影響（污染、濕氣和小動物），保障了人身安全和設(shè)備安全。

2.6.4 線路高壓負荷開關(guān)

生產(chǎn)廠家為韓國日進電氣株式會社，此開關(guān)是安裝在35 kV柱上配電線路的SF6氣體絕緣負荷開關(guān)，開關(guān)可進行手動、電動或遠程操作。可在環(huán)境溫度最高為50 ℃、最低為-45 ℃，風速在700 Pa（70 daN/m2）以下的場所正常使用。具備受環(huán)境因素影響少、可靠性高的高原使用要求。

2.6.5 變壓器

采用濟南金曼克電氣有限公司的SC13型節(jié)能干式變壓器，該變壓器是濟南金曼克電氣有限公司引進德國May & Christe公司干式電力變壓器專有技術(shù)，并在對引進技術(shù)消化吸收的基礎(chǔ)上，采用新技術(shù)、新工藝、新材料不斷改進產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、性能成功開發(fā)出的第三代產(chǎn)品，該型號產(chǎn)品采用多項專利技術(shù)，閉鎖式拉板緊固裝置、軛鐵緊固裝置和無堿無蠟玻璃絲帶包電磁線，以上專利的取得和引用，使干式變壓器阻燃防潮、無局放、抗短路能力強、噪聲降低15 dB～20 dB，損耗降低了10 %～35 %，阻燃性能提高8倍，同時機械電氣強度明顯提高，外形更加美觀。

3 運營維護模式和特點

3.1 采用“維管+監(jiān)管、管修分離”的管理新模式

供電設(shè)備維護管理采用西寧供電段監(jiān)管、中鐵十二局負責日常維護、管理的代維模式。這種模式較西寧供電段自己維護減少維護人員約150人，每年減少維護人員成本費用約2 124萬元。

3.2 專業(yè)檢修

在格爾木設(shè)立了電力調(diào)度中心，建立以電力調(diào)度為監(jiān)控主體、以代維公司為專業(yè)修主體、以供電段監(jiān)管車間為監(jiān)督考核主體、以廠家為技術(shù)支持主體的維修新機制。

3.3 多檢多巡

充分發(fā)揮集團公司供電檢測所、西寧供電段監(jiān)管車間、代維公司三級部門檢測手段和技術(shù)人員的作用，加強設(shè)備狀態(tài)和電氣特性的動態(tài)分析，實時掌握設(shè)備狀態(tài)，強化日常巡視作用，及時發(fā)現(xiàn)問題，實現(xiàn)有目的的檢修。

3.4 器材返廠

參照高鐵維修體制，對具有主備功能的設(shè)備實行故障維修，單套設(shè)備實行定期檢查、狀態(tài)維修，蓄電池執(zhí)行壽命管理。

3.5 技術(shù)支持

引進國外或技術(shù)含量較高的設(shè)備與設(shè)備提供商簽訂技術(shù)支持協(xié)議，由設(shè)備提供商進行遠程技術(shù)支持或現(xiàn)場留人進行應急故障分析和處理，同時進行硬件供應的支持。

4 結(jié)語

青藏鐵路格拉段供電技術(shù)和運營維護經(jīng)驗已在拉日鐵路、格庫鐵路成功應用，為正在開建的川藏鐵路拉林段、即將開建的川藏鐵路林芝至雅安等鐵路提供了很好的借鑒和技術(shù)支持。

參考文獻

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