■ 李麗雅

李麗雅：中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，高級工程師，湖北 武漢，430063

廣州南站牽引變電所位于新廣州樞紐內(nèi)，是一座大型樞紐牽引變電所，不僅承擔(dān)武廣高速鐵路的供電任務(wù)，還為與之相連的廣州—深圳南延至香港、廣州—珠海、貴陽—廣州等客運(yùn)專線、廣州動(dòng)車段開閉所和廣州南站內(nèi)的站線及各車場等設(shè)施供電，共計(jì)14回饋線。同時(shí)，還要考慮未來發(fā)展的預(yù)留條件。近期，按牽引變電所采用單臺單相接線的牽引變壓器設(shè)計(jì)，預(yù)留遠(yuǎn)期改為2臺單相牽引變壓器組成V/X接線條件。此外，考慮到牽引變電所選址、用地困難，新廣州樞紐牽引變電所220 kV和27.5 kV的電氣設(shè)備采用高可靠性、少維修、免維護(hù)的戶內(nèi)安裝氣體絕緣（GIS）組合電器設(shè)備和開關(guān)柜，生產(chǎn)房屋按2層樓房設(shè)計(jì)，并設(shè)有半地下電纜夾層。近期所有27.5 kV側(cè)饋線按同一相電供電，遠(yuǎn)期卻不能按同一相電供電。因此，27.5 kV側(cè)主接線型式設(shè)計(jì)面臨開關(guān)設(shè)備如何配置與布置、房屋大小及樓板孔洞如何預(yù)留、如何避免或減少二次工程、二次工程施工時(shí)如何完成過渡等問題。根據(jù)樞紐總體規(guī)劃要求，在設(shè)計(jì)中提出4種方案。

1 方案一： 2×27.5 kV母線不分段運(yùn)行

設(shè)置2臺母線分段隔離開關(guān)可滿足近期由1臺1#（或2#）牽引變壓器通過開關(guān)向全所14回饋線供電。遠(yuǎn)期當(dāng)單相接線的牽引變壓器改為由2臺單相牽引變壓器組成V/X接線時(shí)，饋線不能按同一相電供電，將此開關(guān)分閘，以滿足母線分段運(yùn)行條件（見圖1）。該方案接線簡單，初期建設(shè)投資少，也能滿足近遠(yuǎn)期供電要求。但由于該所饋線多，牽引變壓器容量大，動(dòng)車在緊密運(yùn)行狀態(tài)下，27.5 kV側(cè)母線電流超過2 500 A。經(jīng)調(diào)研，國內(nèi)外目前沒有能滿足如此大容量的成熟開關(guān)設(shè)備。

牽引變電所中的牽引變壓器采用單相接線是國外高速電氣化鐵路牽引供電技術(shù)的共識和發(fā)展趨勢，采用單相牽引變壓器供電，其接觸網(wǎng)的電分相數(shù)量是其他接線型式牽引變壓器的一半；從減少接觸網(wǎng)電分相數(shù)量、有利于高速列車運(yùn)行、牽引變壓器容量利用率高、牽引變電所結(jié)構(gòu)簡單及投資少等角度考慮，高速鐵路的牽引供電系統(tǒng)優(yōu)先采用單相牽引變壓器，在困難條件下，可考慮采用其他接線型式。

2 方案二：2×27.5 kV母線分段運(yùn)行，牽引變壓器27.5 kV側(cè)設(shè)置斷路器

27.5 kV側(cè)母線開關(guān)設(shè)備如何配置實(shí)際上是27.5 kV側(cè)主接線型式如何確定，這關(guān)系到能否采用單臺單相牽引變壓器接線型式和少維修、免維護(hù)的2×27.5 kV氣體絕緣（GIS）開關(guān)設(shè)備，以滿足高速鐵路高可靠性的供電要求。為此，從供電的運(yùn)行方式、設(shè)備保護(hù)設(shè)置的安全可靠性等方面對單相牽引變壓器27.5 kV側(cè)主接線型式進(jìn)行專題研究，提出2個(gè)解決問題方案，即方案二和方案三。

方案二取消母線分段隔離開關(guān)，母線分段運(yùn)行，牽引變壓器27.5 kV側(cè)設(shè)置斷路器（見圖2）。但1#牽引變壓器27.5 kV側(cè)的2臺斷路器開關(guān)柜（或2#牽引變壓器2臺斷路器開關(guān)柜）在牽引變壓器故障跳閘時(shí)動(dòng)作不能同期，存在毫秒級的時(shí)間差，但不會(huì)影響設(shè)備運(yùn)行。

圖1 27.5 kV側(cè)主接線型式設(shè)計(jì)方案一

圖2 27.5 kV側(cè)主接線型式設(shè)計(jì)方案二

3 方案三：2×27.5 kV母線分段運(yùn)行，牽引變壓器27.5 kV側(cè)不設(shè)置斷路器

方案三同方案二，也取消了母線分段隔離開關(guān)，母線分段運(yùn)行，但牽引變壓器27.5 kV側(cè)不設(shè)斷路器，因此不存在牽引變壓器保護(hù)跳閘動(dòng)作不同期的問題（見圖3）。與方案二相比較，方案三對饋線后備保護(hù)少了一級，由牽引變壓器高壓側(cè)220 kV做饋線后備保護(hù)，牽引變壓器220 kV側(cè)倒閘次數(shù)增加，對全所供電有影響，降低了供電的可靠性。

4 方案四： 2×27.5 kV母線設(shè)置隔離開關(guān)分段運(yùn)行

考慮到遠(yuǎn)期饋線不是同相電供電，方案二雖然供電可靠性較高，但兩段母線所帶饋線負(fù)荷差別較大，因此考慮將母線通過4臺隔離開關(guān)分為3段，即方案四（見圖4）。

根據(jù)牽引網(wǎng)近遠(yuǎn)期供電規(guī)劃，將各饋線位置在不影響進(jìn)出線敷設(shè)的前提下進(jìn)行了調(diào)整。近期，分別將母線I段和II段之間的隔離開關(guān)合閘，母線II段和III段之間的隔離開關(guān)分閘，1#牽引變壓器27.5 kV側(cè)1臺斷路器開關(guān)（或2#牽引變壓器27.5 kV側(cè)1臺斷路器開關(guān)）向I段和II段母線供電，III段母線由1#牽引變壓器27.5 kV側(cè)另1臺斷路器開關(guān)（或2#牽引變壓器27.5 kV側(cè)另一臺斷路器開關(guān)）供電，使其各段母線的負(fù)荷均勻。遠(yuǎn)期，當(dāng)單相接線的牽引變壓器改為由2臺單相牽引變壓器組成V/X接線時(shí)，分別將母線I段和II段之間的隔離開關(guān)分閘，母線II段和III段之間的隔離開關(guān)合閘，1#牽引變壓器27.5 kV側(cè)斷路器開關(guān)（或2#牽引變壓器27.5 kV側(cè)斷路器開關(guān)）向I段母線供電，II段和III段母線由新增的3#牽引變壓器27.5 kV側(cè)斷路器開關(guān)（或4#牽引變壓器27.5 kV側(cè)斷路器開關(guān)）供電。

雖然初期建設(shè)一次性投資較高，但方案四不僅能滿足近遠(yuǎn)期樞紐牽引網(wǎng)供電規(guī)劃，而且解決了開關(guān)設(shè)備容量不匹配的問題，使單相接線的牽引變壓器能順利得到應(yīng)用。在遠(yuǎn)期改造工程中，室外僅需在預(yù)留的牽引變壓器位置上安裝新增牽引變壓器，分別將既有1#和2#牽引變壓器27.5 kV側(cè)的電纜頭各拆除一組，與新增變壓器連接即可完成，而室內(nèi)27.5 kV側(cè)設(shè)備沒有二次工程。由于牽引變壓器是按一主一備運(yùn)行，因此整個(gè)改造工程沒有過渡工程，對樞紐內(nèi)各客運(yùn)專線和各站線的正常供電沒有影響，提高了供電的可靠性。

5 結(jié)束語

圖3 27.5 kV側(cè)主接線型式設(shè)計(jì)方案三

圖4 27.5 kV側(cè)主接線型式設(shè)計(jì)方案四

樞紐牽引變電所27.5 kV側(cè)主接線不同于干線牽引變電所27.5 kV側(cè)主接線，其設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)所在樞紐的電氣化牽引網(wǎng)近遠(yuǎn)期規(guī)劃，結(jié)合現(xiàn)場和電氣設(shè)備等具體情況，綜合考慮各方面因素。第一，設(shè)計(jì)應(yīng)納入樞紐電氣化總體規(guī)劃；第二，饋線分布應(yīng)合理使所外供電線盡量避免交叉；第三，盡量避免或減少二次工程；第四，主接線不但能在正常情況下保證供電，而且在某些設(shè)備（如饋線開關(guān)或母線等）故障檢修時(shí)，均能保證為樞紐牽引網(wǎng)供電。

[1]曹建猷. 電氣化鐵道供電系統(tǒng)[M]. 北京：中國鐵道出版社，1983

[2]電氣化鐵道設(shè)計(jì)手冊 牽引供電系統(tǒng)[M]. 北京：中國鐵道出版社，1988

[3]錢立新. 世界高速鐵路技術(shù)[M].北京：中國鐵道出版社，2003

[4]賀威俊，高仕斌，張淑琴，等.電力牽引供變電技術(shù)[M]. 成都：西南交通大學(xué)出版社，1998