李勇杰，錢霞，陳江，常喜強

（1.國網(wǎng)奎屯供電公司，新疆奎屯 833200；2.國網(wǎng)新疆電力公司，新疆烏魯木齊 830002）

根據(jù)全國鐵路規(guī)劃，我國計劃到2020年建成約1.2萬km的高速鐵路，隨著高速鐵路的迅速發(fā)展，牽引供電系統(tǒng)已成為電氣化鐵路的重要環(huán)節(jié)，因此，對牽引變電站的供電安全要求極高[1]。

本文分析了奎屯電網(wǎng)內(nèi)牽引變電站的供電現(xiàn)狀，重點討論了四棵樹牽引變電站不同運行方式對電氣化鐵路供電能力、質(zhì)量的影響，并通過仿真校核，分析仿真結(jié)果，給出建議的運行方式。靈活的牽引變電站供電方式將提高牽引變電站的供電安全與可靠性，對于其他一級電力負荷的供電方式具有示范作用[2]。

1 牽引變電站對供電系統(tǒng)的基本要求

我國電氣化鐵路為國家一級電力負荷，要求為雙電源供電，因此，每個牽引變電站都采用兩路輸電線供電，且兩路輸電線有各自的桿塔、走線，以保證在一路輸電線發(fā)生故障時，牽引變電站供電不至于長時間中斷[3]。同時，電源接入電壓等級較高，可靠性要求高。

滿足在不同牽引工況下電能的輸送，同時在確保供電的前提下，為設(shè)備的檢修、運行方式的調(diào)整等提供靈活的操作方式[4]。

2 奎屯電網(wǎng)內(nèi)牽引變電站供電現(xiàn)狀

奎屯電網(wǎng)內(nèi)已建成的鐵路電氣化牽引變電站4座，分是110 kV安集海、烏蘭烏蘇、奎屯、四棵樹牽引變電站，均采用雙電源供電方式，見圖1。

奎屯牽引變電站由220 kV奎屯變110 kV奎牽線、奎疆線奎牽支線供電。四棵樹牽引變電站由220 kV炮臺梁變110 kV炮樹牽線、110 kV百泉變110 kV百樹牽一線供電。烏蘭烏蘇牽引變電站由220 kV沙灣變110 kV沙蘭牽線、220 kV石河子西變110 kV石西蘭牽線供電。安集海牽引變電站由110 kV營盤變110 kV盤安牽線、220 kV沙灣變110 kV沙安牽線供電。

圖1 奎屯電網(wǎng)內(nèi)牽引變電站供電示意圖Fig.1 Diagram of traction power substations in Kuitun power grid

3 四棵樹牽引變電站運行方式

110 kV四棵樹牽引變電站現(xiàn)由110 kV炮樹牽線和百樹牽一線雙回線供電。正常運行方式下由110 kV炮樹牽線帶110 kV四棵樹牽引變運行，110 kV百樹牽一線備用。

經(jīng)分析，110 kV四棵樹牽引變電站屬于“假雙回”供電方式[5]。向其供電的110 kV炮樹牽線、百樹牽一線的電源均來自220 kV炮臺梁變，若220 kV炮臺梁變110 kVⅠ（Ⅱ）段母線檢修、Ⅱ（Ⅰ）段母線故障跳閘或1號（2號）主變檢修，2號（1號）主變故障跳閘時，該兩路電源均消失，僅能依靠110 kV百泉變110 kV備自投裝置動作后，再次提供供電電源，若備自投不動作，將導(dǎo)致牽引變失壓，引發(fā)五級電網(wǎng)事故[6]。

若調(diào)整為百泉變110 kV分段斷路器斷開，備用供電線路110 kV百樹牽一線將通過110 kV托百線、精百線、皇精線由220 kV皇宮變供電。四棵樹牽引變電站雖然達到真正意義上的“雙電源”供電要求，但由于變電站串供造成供電半徑長、電網(wǎng)末端電壓偏低、電磁合環(huán)操作次數(shù)過多等，需要通過合理運行方式調(diào)整來實現(xiàn)經(jīng)濟性與可靠性的兼容[7]。

4 仿真分析

運用中國電科院電力系統(tǒng)分析綜合穩(wěn)定程序（PSASP）進行仿真，數(shù)據(jù)包采用2013年奎屯電網(wǎng)夏季大方式數(shù)據(jù)包，仿真分析3種運行方式，計算結(jié)果見表1。

表1 仿真校核結(jié)果Tab.1 Results of simulation verification

1）方式1。110 kV四棵樹牽引變電站由110 kV炮樹牽線和百樹牽一線供電，110 kV炮樹牽線帶110 kV四棵樹牽引變運行，110 kV百樹牽一線備用。

2）方式2。百泉變110 kV分段斷路器斷開，備用供電線路110 kV百樹牽一線將通過110 kV托百線、精百線、皇精線由220 kV皇宮變供電。

3）方式3。百泉變110 kV分段斷路器和上，備用供電線路110 kV百樹牽一線由220 kV皇宮變和220 kV炮臺梁變共同供電。

校驗結(jié)果說明，備用線路采用方式2的情況下末端35 kV變電站電壓低，不滿足電能質(zhì)量要求[8]，故不采用這種方式。

方式3與方式1相比，牽引變電站實現(xiàn)雙電源供電要求，不易出現(xiàn)牽引變失壓電網(wǎng)事故，并且網(wǎng)損較小，經(jīng)濟性好。但是形成220~110 kV電磁環(huán)網(wǎng)，存在電磁環(huán)網(wǎng)合環(huán)操作問題[9]。

通過仿真分析，方式3并沒有出現(xiàn)由于串供造成網(wǎng)損增大、經(jīng)濟性差的問題，同時正確的電磁環(huán)網(wǎng)操作時序、繼電保護配置可以滿足短時備用線路運行的要求[10]，故現(xiàn)階段采用方式3。

5 運行預(yù)控措施

完善電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，依據(jù)電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，通過變電站的合理布點，徹底解決“假雙回”供電方式。

強化檢修工況、工期管控前，發(fā)布風(fēng)險預(yù)警，做好預(yù)控措施。同時做好有關(guān)的事故預(yù)案，加強應(yīng)急演練，確保故障發(fā)生后能夠快速恢復(fù)電氣化鐵路的供電。

加強電氣化鐵路接入系統(tǒng)方案的設(shè)計。在設(shè)計報告中進行供電電源點初步選擇分析，開展潮流、短路電流計算結(jié)果以及電壓偏差校核分析，并與鐵路部門的要求進行對比分析并制定雙方需采取的措施及建議。

在潮流計算中重點考慮牽引變電站近期最大負荷時，在系統(tǒng)大方式、全接線及“N-1”方式下，牽引變電站周邊電網(wǎng)線路潮流、母線電壓均在合理范圍內(nèi)，無過載線路，并對牽引變電站近期最大負荷和遠期負荷進行必要的校驗；短路電流計算應(yīng)考慮系統(tǒng)小方式下電網(wǎng)全接線方式和影響短路電流最大的電網(wǎng)N-1方式，還應(yīng)分析電網(wǎng)分層分區(qū)規(guī)劃方案對短路電流水平的影響。并計算系統(tǒng)小方式下，牽引負荷接入點最小短路容量。

加強電氣化鐵路供電工程及牽引變電站安全隱患排查工作，建立客戶用電安全隱患治理工作協(xié)調(diào)機制和有效的監(jiān)督機制，定期向政府相關(guān)部門及客戶行業(yè)主管部門，報送客戶用電安全隱患治理情況通報及限期整改客戶用電安全隱患通知書，積極督促各責(zé)任主體落實治理措施。

加強電氣化鐵路用戶側(cè)的用電管理，落實雙電源、保安電源的供電電源配置，落實客戶自備應(yīng)急電源配置及可靠的非電保安措施，嚴(yán)把業(yè)擴接電安全入網(wǎng)關(guān)。加強對電氣化鐵路供電設(shè)施防誤閉鎖裝置的管理，嚴(yán)把驗收關(guān)[11]。對電鐵牽引變電站因行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的差異，在滿足電氣機械閉鎖的前提下，必須落實保證不發(fā)生誤操作的技術(shù)措施，完善現(xiàn)場運行規(guī)程。

6 結(jié)語

電氣化鐵路牽引負荷的特殊性和供電系統(tǒng)的復(fù)雜性，對供電方式提出了更高標(biāo)準(zhǔn)。在下一步的工作中，需要建立電氣化鐵路供電統(tǒng)一管理模式，提高統(tǒng)一執(zhí)行管理規(guī)范和技術(shù)原則的力度，做好供電服務(wù)工作。

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