姚曉云，崔校玉

0 引言

神朔鐵路西起包神線和西沿線，東連北同蒲線和朔黃線，是為開發(fā)神府東勝煤田而修建的運煤專用鐵路，全線于2000 年10 月通車，2009 年為了滿足開行萬噸列車試驗的需要，新建了南梁牽引所。新設(shè)的南梁牽引所設(shè)計為既有線路上的110 kV插入所，其所址可選擇區(qū)段正好地處黃土高原的黃土梁峁區(qū)，地形復(fù)雜，且起伏變化大，歷年極端最低氣溫達-38.1℃。經(jīng)比選后的所址正好地處轉(zhuǎn)龍灣隧道東口附近的山坡上，自然坡度20°～40°，高程相差10 m 以上，因此，如何合理有效地利用地形、地勢條件選用配電裝置進行場坪布置不僅關(guān)系到整個工程的建設(shè)速度、建設(shè)投資、土地資源利用的問題，而且對設(shè)備投入運行后的經(jīng)濟性和安全性也起著關(guān)鍵作用。

1 電氣主接線

南梁牽引變電所采用110/27.5 kV，三相V/v接線形式。2 路電源進線，中間設(shè)有隔離開關(guān)分段的跨條。設(shè)置2 臺牽引變壓器，1 臺運行，1 臺備用。27.5 kV 側(cè)采用單母線隔離開關(guān)分段接線形式，每相牽引母線上設(shè)2 組并聯(lián)電容補償裝置。上行重車方向設(shè)不斷電自動過分相裝置（電氣主接線示意圖略）。

2 布置型式選擇

由于南梁牽引變電所地處山坡上，其進饋線方向正好與山坡走向一致，因此所區(qū)場坪縱向尺寸不能過大，否則會造成土石方開挖量過大及高護坡等問題。依據(jù)該特點，整個場坪的布置一是在設(shè)備選型上優(yōu)化，二是在配電裝置布置方式上優(yōu)化?？紤]工程施工、投資、現(xiàn)場情況等因素，在工程中選取了2 種方案進行綜合比較，再選擇最佳方案。方案1 是選用110 kV SF6全封閉組合電器（GIS）、集合式電容補償裝置等新技術(shù)進行場坪布置，方案2 是整所采用常規(guī)設(shè)備的敞開式布置。

2.1 技術(shù)經(jīng)濟比較

2.1.1 技術(shù)比較

（1）采用GIS 及集合式電容補償裝置方案。GIS 全稱Gas Insulater Switchgear，其特點是將斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、母線、套管等高壓電氣設(shè)備組合密封在充有SF6氣體的金屬筒中，它具有以下優(yōu)點：隔離化學污染、積塵、積雪等外部影響，可靠性高，抗震性能優(yōu)良；對電磁和靜電實現(xiàn)屏蔽，減少了噪音和無線電干擾等外部不利影響；整機裝配以單元或間隔運抵現(xiàn)場，縮短了現(xiàn)場安裝工期；檢修周期長、維修工作量小、維護方便。但是由于GIS 集成度過高，一旦單體發(fā)生問題，整個開關(guān)場都需停電，擴大了事故停電范圍，且GIS檢修工作復(fù)雜，事故后平均停電時間比常規(guī)設(shè)備長。集合式電容補償裝置是近2 年出現(xiàn)的新型電容補償裝置，其顯著特點是采用大元件，占地面積小。

該方案配電裝置的具體布置：設(shè)備房屋采用2層樓房布置，110 kV GIS 組合電器布置在第2 層，27.5 kV 側(cè)高壓設(shè)備布置在第1 層。GIS 進出線套管采用“一”字形排列，2 臺主變壓器（下文簡稱主變）與110 kV 電源進線平行布置，主變在外，電源進線在里。進線架構(gòu)采用雙層布置，進線用V形隔離開關(guān)布置于上層，避雷器布置于下層。檢壓用電壓互感器利用GIS 進線套管下的空閑場地布置。主變進出線利用1 個雙層門形架構(gòu)進行布置，GIS 出線通過上層管形金具接至主變高壓側(cè)套管，主變低壓側(cè)出線下層利用1 個橫梁倒接至室內(nèi)配電裝置。集合式電容補償裝置利用所區(qū)入口處的空閑場地布置。自動過分相裝置布置于2 個方向的上行之間，進線直接從變電所饋線出口處“T”接，避免了從接觸網(wǎng)上引線，節(jié)約了架空線距離。整所總平面布置圖見圖1。

可以看出，方案1 整個所區(qū)布置緊湊合理，占地面積僅80 m×40 m（長×寬），且高壓設(shè)備多布置在坡腳位置，大大減少了土石方的開挖量，節(jié)省了土建投資。110 kV 側(cè)進出線間隔斷面圖、GIS 平面布置圖分別見圖2、圖3。

圖1 總平面布置圖

圖2 110 kV 側(cè)進出線間隔斷面圖

敞開式布置的特點是進出線簡潔流暢，設(shè)備布置流暢，設(shè)備運行安全易監(jiān)視，設(shè)備檢修方便。但是由于高壓設(shè)備多布置在戶外，因此易受雷雨、氣溫、日溫差、日照及腐蝕等各種自然條件影響，設(shè)備事故較多，且維修、維護工作量大。

圖3 GIS 平面布置圖

（2）敞開式常規(guī)布置方案。該方案110 kV 側(cè)高壓設(shè)備采用戶外中型布置，27.5 kV 側(cè)高壓設(shè)備采用戶內(nèi)網(wǎng)柵隔間布置，電容補償裝置采用戶外低型布置。場坪占地面積80 m×75 m（長×寬），其中，110 kV 側(cè)高壓設(shè)備較采用GIS 占地面積多2 600 m2，電容補償裝置較集合式的單個間隔的面積大42 m2。該方案設(shè)備安裝周期長，運行可靠性低，110 kV 高壓設(shè)備只能布置在山坡上，因此土建開挖量大，并需做高擋墻。

（3）技術(shù)綜合比較。2 種方案技術(shù)綜合比較見表1。

表1 2 種方案技術(shù)綜合比較表

2.1.2 經(jīng)濟比較

（1）一次投資。高壓配電裝置的一次投資主要包括設(shè)備造價、安裝費用、運輸保險費用、征地費用及土建費用。

2 種方案電氣設(shè)備投資主要的差別在于采用新技術(shù)設(shè)備的價差，土建投資則是征地及開挖土石方量的差別。表2 列出了2 種方案的具體比較。

表2 2 種方案的一次投資比較表 單位：萬元

（2）年運行折舊及維護費用。通過對運營單位調(diào)查，敞開式配電裝置的年運行折舊、維護費用一般為設(shè)備投資的7%～9%。GIS 配電裝置在投產(chǎn)初期有一定的維護費用，正常運行后維護費用很低，幾乎為零，年運行折舊、維護費用為敞開式維護費的12%。年運行折舊、維護費用比較見表3。

（3）投資綜合比較。依據(jù)上述各項指標，2種方案的投資綜合比較見表4。

由表4 可以看出，方案1 投資比方案2 投資多了6.5%。

表3 年運行折舊與維護費用比較表 單位：萬元

表4 2 種方案的投資綜合比較表 單位：萬元

2.2 綜合比較

方案1 布置緊湊美觀，有效地利用了地形、地勢條件，且占地面積小、土建開挖量小、安裝工期短、維護工作量小、檢修間隔周期長，更有利于實現(xiàn)“無人值班、少人職守”的運行模式。而方案2占地面積大、土石方開挖量大、維護工作量大，且投資僅比方案1 少了6.5%，從牽引站的長期運行、維護管理方面考慮，性價比并不高。因此，最終推薦采用了方案1。

3 結(jié)束語

南梁牽引變電所配電裝置合理地結(jié)合地形地質(zhì)、因地制宜的布置，不僅為設(shè)備創(chuàng)造了良好的安全運行條件，減少了占地面積，還獲得了完美的建筑藝術(shù)效果，節(jié)省了投資。整個所區(qū)布置型式具有如下優(yōu)點：

（1）110 kV 側(cè)高壓設(shè)備選用了GIS 組合電器，簡化了接線形式，提高了供電可靠性，使得繼電保護簡化，為實現(xiàn)“無人值班，少人職守”創(chuàng)造了條件。

（2）整個所區(qū)布置緊湊合理，充分利用地形、地勢條件將110 kV 電源進線與主變壓器成“一”字形布置，大大節(jié)省了占地面積。

（3）主變高壓進線和低壓出線同桿架設(shè)，高壓進線布置在上層，低壓出線布置在下層，不僅避免了采用27.5 kV 電纜進線，還節(jié)約了占地面積。

（4）將進線檢壓用電壓互感器布置在110 kV GIS 組合電器套管下面，有效地縮小了占地面積。

（5）并聯(lián)電容補償裝置選用了縮小型電容補償裝置，節(jié)省了面積。

（6）自動過分相裝置分置于2 個方向的上行中間，縮短了上網(wǎng)架空線，節(jié)省了投資。

2009 年11 月，南梁牽引變電所投產(chǎn)后運行正常，安全，可靠，用戶滿意。

[1] 楊振龍.神朔重載鐵路擴能工程電氣化新技術(shù)[J].電氣化鐵道，2010，（2）：1-4.

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