李國(guó)強(qiáng)

鐵路牽引變電所增容改造施工方案的優(yōu)化

李國(guó)強(qiáng)

闡述了石太線牽引變電設(shè)備增容改造施工方案優(yōu)化，以確保鐵路運(yùn)輸?shù)摹安婚g斷”供電，對(duì)既有牽引變電所改造施工組織提出了一些見解。

牽引變電所；增容；改造；方案；優(yōu)化

0 引言

隨著鐵路建設(shè)的飛速發(fā)展，對(duì)電氣化鐵路牽引變電所的要求越來越高，既有的鐵路牽引變電所正面臨著更新及發(fā)展，怎樣更加安全高效可靠的對(duì)既有電氣化牽引變電所進(jìn)行不間斷供電的全所改造成為新的課題。

在石太線既有電氣化鐵路牽引變電所改造中，牽引變電所的帶電改造所涉及到的一次設(shè)備改造率達(dá)到100%，二次設(shè)備均全部更換，現(xiàn)以石太線牽引變電所不間斷供電改造施工為例，同時(shí)借鑒廣昆鐵路既有電氣化鐵路牽引變電所改造的案例，對(duì)牽引變電所帶電改造的施工特點(diǎn)及施工方案的優(yōu)化進(jìn)行闡述。

1 石太線牽引變電所簡(jiǎn)介

石太線中東起坡頭站，西（向北）至太原站屬太原鐵路局管轄，是連接鐵路主干線、晉煤外運(yùn)最重要的通道，該線是1982年10月建成通車的雙線電氣化鐵路，但隨著鐵路運(yùn)能的不斷攀升，小容量牽引變壓器和不配套牽引供電設(shè)施已越來越凸現(xiàn)成制約鐵路高速發(fā)展的瓶頸。

為緩解運(yùn)能和運(yùn)量日趨不適應(yīng)的矛盾，提出了對(duì)太原鐵路局管轄范圍石太線（K117+000— K203— 600）區(qū)間牽引供電設(shè)備增容改造項(xiàng)目，包括（榆次、上湖、測(cè)石）3個(gè)牽引變電所和聯(lián)絡(luò)三所間（段廷、壽陽）2個(gè)分區(qū)所。

該項(xiàng)工程主要有：榆次變電所更換牽引變壓器2臺(tái)、增容至（31.5+25）MV·A、V/v-110接線方式、110 kV隔離開關(guān)（電動(dòng)操作）4臺(tái)、27.5 kV所有設(shè)備；上湖變電所更換110 kV隔離開關(guān)（電動(dòng)操作）8臺(tái)、27.5 kV所有設(shè)備；測(cè)石變電所更換牽引變壓器2臺(tái)、增容至（31.5+20）MV·A、V/v -110接線方式、110 kV隔離開關(guān)8臺(tái)、27.5 kV所有設(shè)備；3個(gè)牽引變電所二次系統(tǒng)更新為升級(jí)版綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、增設(shè)視頻系統(tǒng)，安防系統(tǒng)及在線測(cè)溫、在線絕緣等較為系統(tǒng)的先進(jìn)的監(jiān)測(cè)裝置；壽陽、段廷分區(qū)所所有設(shè)備更新。

牽引變電所增容改造后，兩路牽引供電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)互投，設(shè)備調(diào)控實(shí)現(xiàn)調(diào)度臺(tái)遠(yuǎn)程控制、操作、監(jiān)控，對(duì)實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)自動(dòng)化更為有利。

2 牽引變電所施工過渡帶電改造施工方案

2.1 高壓室主變系統(tǒng)改造方案

石太線牽引變電所增容改造，要求在30個(gè)停電點(diǎn)內(nèi)完成。施工單位對(duì)2012年竣工的北同蒲軒崗變電所改造用時(shí)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，見表1。

由表1可以看出，完成全所改造工程需要68個(gè)停電點(diǎn)，其中27.5 kV高壓室改造共用48個(gè)停電點(diǎn)，占全所改造停電點(diǎn)總數(shù)的70%。因此，要想在30個(gè)封閉點(diǎn)內(nèi)完成石太線牽引變電所增容改造幾乎是不可能的。

表1 施工改造中部分工序占用封閉點(diǎn)情況統(tǒng)計(jì)表

以往傳統(tǒng)的牽引變電所改造中，一般采用2種方式，一是利用既有設(shè)施進(jìn)行改造，其弊端是占用封閉點(diǎn)多，施工耗時(shí)長(zhǎng)，可靠供電得不到保障，這在運(yùn)輸繁忙的石太線是根本行不通的；二是采購一套過渡高壓室進(jìn)行過渡改造，但其費(fèi)用昂貴，而且受到現(xiàn)有空間限制，使施工過程更加復(fù)雜，該方法也不適用。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)勘查分析，在充分利用牽引變電所現(xiàn)有位置的基礎(chǔ)上，確定新建高壓室作為石太線增容改造的首選方案，其主要方法是：拆除既有廢棄的控制室及其輔助房屋，進(jìn)行倒接高壓室的配建。該方案最大的好處是：高壓室改造建成后，27.5 kV所有高壓設(shè)備均可在新建高壓室內(nèi)、外安裝調(diào)試，而且只需利用一個(gè)“天窗”點(diǎn)，就可將舊高壓室設(shè)備倒接至新高壓室上運(yùn)行，既有主變壓器1臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)退出，原位更換新的主變壓器，在更換新的主變壓器的施工過程中，要保證既有運(yùn)行的那臺(tái)主變壓器在出現(xiàn)故障的時(shí)候，能有備用的變壓器及時(shí)恢復(fù)送電，確保石太線供電安全可靠，新、舊高壓室倒接示意見圖1。

2.2 饋線系統(tǒng)改造

以往既有電氣化鐵路牽引變電所饋線改造中，特別是高壓室的擴(kuò)建，均采用停電或利用天窗點(diǎn)進(jìn)行施工，往往造成施工周期長(zhǎng)，對(duì)行車干擾非常大。通過調(diào)研得知，廣昆線牽引變電所的饋線改造采用了一種全新的過渡裝置—移動(dòng)高壓室來代替既有高壓室完成既有牽引變電所的饋線不停電改造。

過渡裝置為戶外交流金屬封閉開關(guān)及控制設(shè)備，由全密封的金具開關(guān)柜與戶內(nèi)手車式真空斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電纜連接設(shè)備及微機(jī)成套保護(hù)裝置組成，采用模塊化結(jié)構(gòu)，具有集成度高、性能可靠、占地面積小、移動(dòng)方便、施工安裝快捷等特點(diǎn)。

圖1 新、舊高壓室倒接示意圖

為滿足牽引變電所施工過渡時(shí)期的鐵路運(yùn)輸安全，保障牽引變電所的不間斷供電，主接線應(yīng)滿足在2臺(tái)主變壓器交替運(yùn)行時(shí)，不需要長(zhǎng)時(shí)間的倒換作業(yè)和調(diào)試，故采用2臺(tái)移動(dòng)高壓室進(jìn)行過渡的方案。圖2為移動(dòng)高壓室主接線圖。

圖2 移動(dòng)高壓室主接線圖

利用2臺(tái)移動(dòng)高壓室代替既有高壓室運(yùn)行。1臺(tái)移動(dòng)高壓室接1臺(tái)主變壓器，采取一進(jìn)兩出的主接線形式。將每臺(tái)移動(dòng)高壓室進(jìn)線高壓電纜直接敷設(shè)在對(duì)應(yīng)的主變壓器低壓側(cè)輔助母線上。待移動(dòng)高壓室空載后，將移動(dòng)高壓室饋線電纜與饋線隔離開關(guān)相連接，將串聯(lián)補(bǔ)償裝置接入負(fù)載運(yùn)行，既有高壓室設(shè)備退出運(yùn)行。利用移動(dòng)高壓室配套的2面控制盤對(duì)2臺(tái)移動(dòng)高壓室內(nèi)的斷路器進(jìn)行操作，2臺(tái)移動(dòng)高壓室共用1套中央信號(hào)裝置，采取并接方式進(jìn)行。以上工作完成后才能對(duì)既有高壓室設(shè)備、室外 27.5 kV饋線側(cè)進(jìn)行改造施工。施工過渡接線圖見圖3。

圖3 移動(dòng)高壓室代替既有高壓室過渡主接線圖

使用移動(dòng)高壓室進(jìn)行饋線系統(tǒng)改造按如下步驟操作：

（1）第1個(gè)停電點(diǎn)：1#B接入，對(duì)移動(dòng)高壓室進(jìn)行沖擊，安全運(yùn)行24 h；

（2）第2個(gè)停電點(diǎn)：移動(dòng)高壓室給饋線供電，安全運(yùn)行24 h；

（3）第3個(gè)停電點(diǎn)：2#B接入移動(dòng)高壓室，退出既有高壓室；

（4）高壓室進(jìn)行改造需要5個(gè)工作日；

（5）第4個(gè)停電點(diǎn)：1#B接入改造后高壓室，進(jìn)行沖擊，安全運(yùn)行24 h；

（6）第5個(gè)停電點(diǎn)：2#B接入改造后高壓室，移動(dòng)高壓室退出運(yùn)行，全部改造完成。

上述改造合計(jì)用時(shí)10個(gè)工作日（5個(gè)停電點(diǎn)+5個(gè)工作日）。

按以往施工方案進(jìn)行改造，一個(gè)停電點(diǎn)為90 min，除去停電作業(yè)、恢復(fù)送電及場(chǎng)地清理工作，一個(gè)停電點(diǎn)的實(shí)際作業(yè)時(shí)間為55 min，高壓室改造至少要40個(gè)停電點(diǎn)才能完成。

通過利用移動(dòng)高壓室，代替既有高壓室運(yùn)行，在不間斷接觸網(wǎng)供電的情況下，進(jìn)行既有高壓室改造，解決了停電點(diǎn)內(nèi)施工受外界影響大的局面。綜上所述，高壓室改造只需要5個(gè)停電點(diǎn)和5個(gè)工作日，大大縮短了工期。保證了供電的持續(xù)性、穩(wěn)定性、安全性。工作效率提高了80%。

2.3 事故應(yīng)急處理方案

當(dāng)移動(dòng)高壓室內(nèi)斷路器小車出現(xiàn)問題時(shí)，可以在3 min內(nèi)迅速將小車推出，將備用斷路器小車推入并合閘恢復(fù)送電；當(dāng)運(yùn)行的移動(dòng)高壓室內(nèi)無備用的設(shè)備出現(xiàn)問題時(shí)（如電壓互感器、電流互感器等），將主變壓器進(jìn)行倒切，退出故障的移動(dòng)高壓室，投入另1臺(tái)移動(dòng)高壓室。

3 牽引變電所改造施工特點(diǎn)

牽引變電所帶電改造過渡施工，與新建變電所及停電改造不同，其施工特點(diǎn)如下：

（1）安全系數(shù)小。由于既有變電所改造均處于鐵路運(yùn)營(yíng)繁忙地段，所以在施工過程中，很多都是帶電作業(yè)，安全系數(shù)非常小。而且所內(nèi)整體設(shè)備繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，場(chǎng)地狹小，帶電設(shè)備較多，極易發(fā)生人身和設(shè)備事故。平常施工中的一個(gè)微小疏忽，就會(huì)影響整個(gè)線路的行車安全，構(gòu)成事故。

（2）施工難度大。因既有牽引變電所已進(jìn)行多次的小范圍改造，變動(dòng)較大，設(shè)計(jì)圖和既有圖紙與設(shè)備的實(shí)際接線有很大的出入，全所二次設(shè)備都要進(jìn)行改造，每次設(shè)備改造時(shí)都要進(jìn)行施工過渡，保證設(shè)備的運(yùn)行，施工難度大大增加。

（3）施工周期短。牽引變電所增容改造施工中，要求用時(shí)短，不斷電，保證原有設(shè)備的正常運(yùn)行，在保證安全的情況下，減少占用封閉點(diǎn)時(shí)間。

4 既有線施工改造中的幾點(diǎn)體會(huì)

牽引變電所帶電改造過渡施工，不同于新線施工，其對(duì)施工技術(shù)人員和現(xiàn)場(chǎng)一線員工的要求更高，因此在施工中應(yīng)注意以下方面：

（1）在牽引變電所過渡改造施工中，一定要先進(jìn)行調(diào)研，制定可行性施工方案并進(jìn)行比選，以達(dá)到最優(yōu)的實(shí)施。

（2）要加強(qiáng)施工單位與運(yùn)營(yíng)單位的協(xié)調(diào)合作，實(shí)行作業(yè)簡(jiǎn)潔化、標(biāo)準(zhǔn)化，保證運(yùn)營(yíng)安全。

（3）時(shí)刻關(guān)注施工安全，嚴(yán)格班前安全提示和教育，使改造施工和線路正常運(yùn)營(yíng)不出現(xiàn)任何瑕疵，保證所有作業(yè)人員的安全。

5 結(jié)語

在既有牽引變電所進(jìn)行增容改造施工前，做好改造方案的優(yōu)化十分重要，方案選擇正確，不但可以將施工中影響正常供電的不安全因素降至最低，而且還可以大大提高施工質(zhì)量，加快施工進(jìn)度，縮短工期。

目前，隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的不斷增長(zhǎng)，對(duì)鐵路運(yùn)能的不斷提高，既有牽引變電所增容改造已成為增容的必要方式，本文針對(duì)石太線牽引變電所過渡改造方案優(yōu)化進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析，為日后牽引變電所設(shè)備增容改造施工提供了一些借鑒。

[1] 牽引變電所安全工作規(guī)程和牽引變電所運(yùn)行檢修規(guī)程[S].北京：中國(guó)鐵道出版社，2000．

[2] 何其光．牽引變電所運(yùn)行與檢修[J]．北京：中國(guó)鐵道出版社，1995．

[3] 鐵路電力牽引供電工程施工質(zhì)量規(guī)范．《中華人民共和國(guó)鐵道部》，2004年．

This paper expounds the construction scheme comparison about the Shi-tai line traction substation equipment expansion renovation, determine the optimal organization plan and implement, it ensure that the railway transport organization is "uninterrupted power supply", for both the traction substation transformation construction organization and put forward some opinions.

traction substation; capacity expansion; reconstruction; scheme; optimization

U224.1

B

1007-936X(2014)04-0027-03

2014-04-14

李國(guó)強(qiáng).大秦鐵路股份有限公司太原供電段，助理工程師，電話：13834166083。