相鄰高鐵間聯絡線供電設置電分段或電分相方案研究

楊孝忠

0 引言

隨著我國高速鐵路的快速發展，各條高鐵線路之間由于互聯互通的需要，設置的聯絡線日益增多，聯絡線供電的安全性、可靠性直接影響著運輸組織的安全，因而聯絡線供電設計十分重要，設計時接觸網設置電分段裝置還是電分相裝置值得探討。本文針對兩種工況，一是相鄰高鐵線路由不同牽引變電所供電，二是相鄰高鐵線路由同一牽引變電所供電，尤其針對第二種工況，設置電分段或電分相均可行的情況下，結合具體的項目案例，分析相鄰線路間的聯絡線供電設置電分段裝置和電分相裝置的優缺點，以期對相鄰高鐵間聯絡線供電設計提供參考和借鑒[1～5]。

1 相鄰高鐵線路由不同牽引變電所供電

相鄰高鐵線路由不同牽引變電所供電時，有3個因素需要考慮：一是由于高鐵線路機車負荷大、牽引變電所容量大，各牽引變電所通常引自不同的地方變電站，由于不同地方變電站承擔的地方用電負荷不同以及相鄰高鐵線路機車負荷不同，會引起各牽引所的220 kV進線電源的電壓值不同，雖然可以通過牽引變電所內的牽引變壓器調壓開關進行調節，但仍存在一定的電壓差；二是為減少鐵路對電力系統的負序影響，各牽引變電所均采用相序輪換的方案，相鄰線路的牽引變電所在本聯絡線上的供電臂相序要做到相同存在很大的困難，相序不同則相角差不同，也將造成電壓差；三是相鄰線路上行車組織不同，造成線路負荷的不同，也會引起一定的電壓差。

綜合以上分析，該工況下3種因素都將造成電壓差。在設計時，為避免高鐵正線間聯絡線接觸網絕緣錨段關節因壓差引起拉弧的風險，兩條高鐵線路間的聯絡線供電建議采用設置電分相的方案。

2 相鄰高鐵線路由同一牽引變電所供電

相鄰高鐵線路由同一牽引變電所供電時，結合前一種工況下提出的3個因素：對于因素一，由于是同一個牽引變電所供電，220 kV進線電源電壓相同，不存在壓差情況；對于因素二，若相鄰線路屬于同一供電臂供電，也不存在相角差情況；對于因素三，需要具體情況具體計算。綜上，在該種工況下，聯絡線供電采用設置電分段或電分相的方案均具有可行性，需要針對具體項目進行具體分析。由于聯絡線線路較短，重點需要檢算設置電分相的可行性，在具備設置電分相條件下，重點計算相鄰線路間由于行車組織不同造成接觸網壓差的值，在滿足機車運行安全的情況下，確定采用設置電分段或電分相的方案。本節結合具體項目案例進行研究。

2.1 寧鹽聯絡線概況

寧鹽聯絡線自徐宿淮鹽鐵路貢興線路所至連淮揚鎮鐵路吉慶線路所，上行線長度為3.81 km，下行線長度為4.05 km，設計時速120 km[6]。

2.2 寧鹽聯絡線供電方案比選

2.2.1 相鄰線路供電方案

貢興線路所、吉慶線路所均由連淮揚鎮鐵路和徐宿淮鹽鐵路共建的淮安東牽引變電所供電，基本位于供電臂中部（距離基本相同），連淮揚鎮鐵路、徐宿淮鹽鐵路供電方案示意圖見圖1。

圖1 供電方案示意圖

2.2.2 淮安東牽引變電所概況

淮安東牽引變電所進線采用 2回獨立的 220 kV電源，220 kV側采用線路變壓器組接線形式。

牽引變電所設2組三相V/x接線牽引變壓器，每組變壓器由2臺獨立的單相變壓器組成。主變壓器采用1組運行1組備用運行方式，設置備用電源及變壓器自投裝置，計費采用高壓側計費方式。

220 kV側設置電動隔離開關、斷路器、氧化鋅避雷器、電壓互感器及電流互感器。外部電源高壓進線側電壓互感器、避雷器單獨設置檢修用隔離開關。

牽引變電所饋線側接線方式：牽引變壓器出口設置2×27.5 kV斷路器，2×27.5 kV母線采用單母線分段。每段母線上設置1組電壓互感器。

上、下行供電的2回2×27.5 kV饋線間設置1臺聯絡電動隔離開關，實現上、下行斷路器間互為備用。

牽引變電所設置2臺10/0.4 kV自用變壓器，分別引入2路10 kV電源，分別引自綜合負荷貫通線和一級負荷貫通線。

牽引變電所220 kV進線采用H型架構，主變壓器采用戶外低式布置，其他220 kV配電裝置均采用戶外中型布置方式。2×27.5 kV及27.5 kV設備均采用戶外中型布置方式，所內設置事故集油井。

牽引變電所生產及輔助生產房屋采用平房布置，設有控制室、通信室及必要輔助房屋[6]。

淮安東牽引變電所主接線如圖2所示。

由圖2可知，寧鹽聯絡線兩側高鐵線路均由淮安東牽引變電所供電，220 kV進線電壓、牽引變壓器損失均相同，且徐宿淮鹽鐵路的鹽城方向和連淮揚鎮鐵路的鎮江方向饋線均引自同一段母線，因而饋線的相序也相同，不存在相角差的情況，理論上寧鹽聯絡線設置電分段或電分相的方案均具有可行性。下文根據具體方案進行研究計算。

圖2 淮安東牽引變電所主接線

2.2.3 方案一：設置電分段方案

由于貢興線路所、吉慶線路所均由淮安東牽引變電所同一段母線供電，且相序一致，按照供電設計規范，可以設置電分段[7]，考慮切除故障的靈活性和可靠性，寧鹽聯絡線的供電方案采用兩端設置電分段方案，運行時一端隔離開關常開，一端隔離開關常閉，詳見圖3。

圖3 寧鹽聯絡線設置電分段示意圖

2.2.4 方案二：設置電分相方案

將方案一寧鹽聯絡線兩端接觸網絕緣關節（隔離開關）取消，在聯絡線中部設置電分相[8]，接觸網供電分段示意如圖4所示。

圖4 寧鹽聯絡線設置電分相示意圖

由于本聯絡線線路長度較短，能否設置電分相需要行車專業進行檢算。

電分相位置設置情況見表1及圖5。

圖5 寧鹽聯絡線電分相示意圖

表1 寧鹽聯絡線設置電分相位置

電分相檢算說明：

（1）該電分相設置位置距前后方信號機距離滿足文獻[7]中11.5.5.2條“列車過分相斷電區距最近信號機不宜小于550 m”的規定。

（2）根據“電分相不宜設置在連續大坡道、變坡點、大電流及出站加速區段”的規定[9]，電分相不宜設置在一離去區段（指從反向進站信號機至正向第一個閉塞分區分界點處的區間信號標志牌或區間通過信號機的區段），該電分相設置滿足以上要求。

（3）電分相距上一架信號機的距離應滿足列車在上一架信號機前停車再重新啟動時能夠無電通過電分相。經過牽引計算，該電分相在信號機前停車再啟動的速度滿足要求[10]。

綜上所述，方案二設置電分相方案在技術上可行。2.2.5 方案比選

方案一和方案二在技術上均可滿足規范要求的設置條件，方案一運行方式靈活，接觸網裝置簡單，便于運營維護，但接觸網絕緣錨段關節壓差如果較大容易引起拉弧；方案二接觸網裝置相比方案一復雜，但機車運行通過時不會產生拉弧現象。

經過供電仿真計算，正常運行時聯絡線兩側電壓差值約為0.2 kV；一條線正常運行，另一條線運行一列車情況下，聯絡線兩側電壓差值約為1.1 kV。經過與供電運營部門充分對接，兩種方案在理論上均可滿足需求，考慮方案二對于壓差的適應能力更強，且越區供電時方式更靈活，建議采用設置電分相的方案。

3 結語

本文對相鄰高鐵間聯絡線兩種不同供電工況下接觸網采用電分段裝置和電分相裝置的優缺點進行了研究分析，并重點對同一牽引變電所供電情況下，結合具體案例進行檢算計算。綜合各種因素建議：相鄰高鐵線路由不同牽引變電所供電時，聯絡線須設置電分相裝置；相鄰高鐵線路由同一牽引變電所供電時，在行車檢算具備設置電分相的情況下，為避免聯絡線上接觸網絕緣錨段關節在壓差較大情況下引起拉弧以及提高越區供電的靈活性，建議優先考慮設置電分相裝置的方案。