劉丹丹，尤立寶

提高單電源變配電所供電可靠性研究

劉丹丹，尤立寶

針對(duì)鐵路單電源變配電所供電情況進(jìn)行調(diào)查分析，增設(shè)環(huán)網(wǎng)柜，使實(shí)現(xiàn)跨所供電更具便捷性、安全性、可靠性，從而提高了單電源變配電所的供電可靠性。

單電源變配電所；供電可靠性；跨所供電；環(huán)網(wǎng)柜

0 引言

確保鐵路變配電所的供電可靠性是鐵路安全運(yùn)行的核心組成部分。而我國(guó)地域廣闊，一些地區(qū)由于地方電網(wǎng)既有條件、第二路電源接引路徑以及鐵路配電所本體建筑面積等多方面原因的限制，鐵路變配電所往往只能取到一路地方電源，即為單電源變配電所。地方電網(wǎng)的電能質(zhì)量和管理水平差別較大，西部和東北的一些地區(qū)地方電源因檢修或故障等原因停電的幾率較大，造成鐵路相鄰兩單電源變配電所同時(shí)停電，即形成了相應(yīng)變配電所之間供電臂的貫通線路和自閉線路同時(shí)失電的情況，為克服這一弊病，可通過(guò)跨所供電來(lái)彌補(bǔ)，即由遠(yuǎn)方配電所越過(guò)其中一座配電所進(jìn)行供電。

變配電所跨所供電《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》（2014版）第207條有明確規(guī)定：“電力設(shè)備應(yīng)具備：變、配電所跨所供電的條件”。所以如何保證單電源變配電所跨所供電的安全、可靠、快捷就成為提高鐵路單電源變配電所供電可靠性的關(guān)鍵問(wèn)題。

1 既有跨所供電方式分析

根據(jù)近年來(lái)對(duì)多項(xiàng)工程的走訪和調(diào)查得知，現(xiàn)場(chǎng)多通過(guò)變配電所室外簡(jiǎn)易溝通方式，即通過(guò)相鄰變配電所室內(nèi)相應(yīng)回路的斷路器與室外桿上隔離開(kāi)關(guān)的人工倒閘操作來(lái)實(shí)現(xiàn)跨所供電，下面以A/C所跨越 B所供電為例對(duì)鐵路既有跨所供電方式的實(shí)現(xiàn)過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明。

參見(jiàn)圖1，倒閘作業(yè)流程分析如下：

（1）實(shí)現(xiàn)B所退出運(yùn)行、A所對(duì)A-B段貫通臨時(shí)反向供電、C所對(duì)B-C段自閉臨時(shí)反向供電。流程：B-2#分閘→B-1′#分閘→C-1#合閘→A-2′#合閘。

（2）實(shí)現(xiàn)A-C段貫通線路暫時(shí)失電。流程：A-2′#分閘→C-1′#分閘→B-3′#分閘→B-4′#分閘。

（3）實(shí)現(xiàn)A/C所跨越B所對(duì)貫通線路供電。流程：B-5′#合閘→B-6′#合閘→C-1′#合閘。

（4）實(shí)現(xiàn)A-C段自閉線路暫時(shí)失電。流程：A-2#分閘→C-1#分閘→B-3#分閘→B-4#分閘

（5）實(shí)現(xiàn)A/C所跨越B所對(duì)自閉線路供電。流程：B-5#合閘→B-6#合閘→A-2#合閘。

以上倒閘作業(yè)至少需要 4位專(zhuān)業(yè)人員嚴(yán)格按照操作程序進(jìn)行配合操作及相關(guān)值守，以防止意外合閘送電造成安全事故，其中除第一步的操作為所內(nèi)微機(jī)保護(hù)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)外，其余操作多為針對(duì)桿上隔離開(kāi)關(guān)的手動(dòng)操作，其中自閉線路上的聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)B-5#、B-6#和貫通線路上的聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān) B-5′#、B-6′#一般與配電所有一定的距離，前往現(xiàn)場(chǎng)操作還需一定的時(shí)間，據(jù)統(tǒng)計(jì)，一次正常供電狀態(tài)到跨所應(yīng)急供電狀態(tài)轉(zhuǎn)換的倒閘操作至少需要30 min。

由此可見(jiàn)，鐵路既有跨所供電方式的實(shí)現(xiàn)多通過(guò)手動(dòng)操作，操作中涉及的配合和值守人員較多、完成操作所需時(shí)間較長(zhǎng)、且室外桿上隔離開(kāi)關(guān)受環(huán)境和氣候條件的影響較大，上述諸多問(wèn)題均會(huì)導(dǎo)致實(shí)現(xiàn)過(guò)程中鐵路單電源變配電所供電安全性及可靠性的下降。

2 針對(duì)問(wèn)題制定對(duì)策

通過(guò)對(duì)既有跨所供電方式的分析，得出問(wèn)題的癥結(jié)在于手動(dòng)操作方式和操作開(kāi)關(guān)的分散，因此制定了手動(dòng)開(kāi)關(guān)電動(dòng)化，分散開(kāi)關(guān)集中化的解決對(duì)策，從而形成了增設(shè)環(huán)網(wǎng)柜的設(shè)計(jì)思路，即將室外分散布置的桿上手動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)改為電動(dòng)操作的高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)集中設(shè)置在環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)，即在配電所院內(nèi)設(shè)置4個(gè)環(huán)網(wǎng)柜，分別為自閉一環(huán)網(wǎng)柜、自閉二環(huán)網(wǎng)柜、貫通一環(huán)網(wǎng)柜及貫通二環(huán)網(wǎng)柜，環(huán)網(wǎng)柜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2（其中預(yù)留所用電回路可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)方式靈活調(diào)整）。

圖2 環(huán)網(wǎng)柜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3 環(huán)網(wǎng)柜的細(xì)化設(shè)計(jì)

通過(guò)環(huán)網(wǎng)柜實(shí)現(xiàn)跨所供電的思路確定后，就需要細(xì)化環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)各開(kāi)關(guān)的型式、聯(lián)鎖關(guān)系及相關(guān)操作流程。

3.1 開(kāi)關(guān)型式

環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)的開(kāi)關(guān)可以選擇電動(dòng)操作的高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)，其中進(jìn)所開(kāi)關(guān)及至線路開(kāi)關(guān)均使用CDA503氣體開(kāi)關(guān)控制單元，分接聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)使用DKCIII新負(fù)荷開(kāi)關(guān)控制單元（接點(diǎn)增加）。

3.2 聯(lián)鎖關(guān)系

下面以自閉一及自閉二環(huán)網(wǎng)柜為例細(xì)述柜內(nèi)開(kāi)關(guān)的聯(lián)鎖關(guān)系。

（1）自閉一進(jìn)所開(kāi)關(guān)及至線路開(kāi)關(guān)的分閘信號(hào)線連接到自閉一分接聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)控制單元的開(kāi)入回路中；自閉二進(jìn)所開(kāi)關(guān)及至線路開(kāi)關(guān)的分閘信號(hào)線連接到自閉二分接聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)控制單元的開(kāi)入回路中。

（2）自閉一分接聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)的合閘信號(hào)線引接到自閉二分接聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)控制單元開(kāi)入回路中；自閉二分接聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)合閘信號(hào)線接到自閉一分接聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)控制單元的開(kāi)入回路中。

上述兩者的聯(lián)鎖關(guān)系保證了自閉一（自閉二）分接聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)可以在下面兩種情況下進(jìn)行合閘操作：自閉二（自閉一）分接聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)為分閘狀態(tài)的情況；自閉二（自閉一）分接聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)為合閘狀態(tài)且自閉一（自閉二）進(jìn)所開(kāi)關(guān)、自閉一（自閉二）至線路開(kāi)關(guān)均為分閘狀態(tài)的情況。

另外，由于自閉一環(huán)網(wǎng)柜與自閉二環(huán)網(wǎng)柜間的高壓聯(lián)絡(luò)電纜需要處于熱備用狀態(tài)，所以自閉一分接聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)及自閉二分接聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)不能處于同時(shí)分閘的狀態(tài)，故自閉一分接聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)和自閉二分接聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)在初始狀態(tài)下均為分閘情況時(shí)，需要操作人員對(duì)自閉一分接聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)或自閉二分接聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)（即其中任一控制單元）執(zhí)行電動(dòng)（就地/遠(yuǎn)方）合閘操作，出于安全和簡(jiǎn)化聯(lián)鎖環(huán)節(jié)的考慮，該處未設(shè)置當(dāng)一分接聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)分閘后另一分接聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)自動(dòng)合閘的程序。

3.3 實(shí)現(xiàn)跨所供電的操作流程

下面仍以A/C所跨越B所供電為例對(duì)通過(guò)環(huán)網(wǎng)柜實(shí)現(xiàn)跨所供電的過(guò)程進(jìn)行分析。

參見(jiàn)圖3，倒閘作業(yè)流程分析如下。

（1）實(shí)現(xiàn)B所退出運(yùn)行、A所對(duì)A-B段貫通臨時(shí)反向供電、C所對(duì)B-C段自閉臨時(shí)反向供電。流程：B-2#分閘→B-1′#分閘→C-1#合閘→A-2′#合閘。

（2）實(shí)現(xiàn)A-C段貫通線路暫時(shí)失電。流程：A-2′#分閘→C-1′#分閘→B-1-1′#分閘→B-1-2′#分閘→B-2-1′#分閘→B-2-2′#分閘。

（3）實(shí)現(xiàn)A/C所跨越B所對(duì)貫通線路供電。流程：B-1-3′#合閘→B-1-2′#合閘→B-2-2′#合閘→C-1′#合閘。

（4）實(shí)現(xiàn)A-C段自閉線路暫時(shí)失電。流程：A-2#分閘→C-1#分閘→B-1-1#分閘→B-1-2#分閘→B-2-1#分閘→B-2-2#分閘。

（5）實(shí)現(xiàn)A/C所跨越B所對(duì)自閉線路供電。流程：B-1-3#合閘→B-1-2#合閘→B-2-2#合閘→A-2#合閘。

圖3 新型模式下A/B/C配電所及環(huán)網(wǎng)柜相關(guān)開(kāi)關(guān)標(biāo)號(hào)圖

為確保倒閘作業(yè)的安全性，不能簡(jiǎn)化跨所供電的操作流程，但新型模式使得所有操作均僅需在所內(nèi)環(huán)網(wǎng)柜及高壓柜處進(jìn)行電動(dòng)操作，不需再到各隔離開(kāi)關(guān)桿處現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作，同時(shí)也減少了專(zhuān)業(yè)電氣人員的值守工作，即簡(jiǎn)化了操作方式，縮減了每一個(gè)操作步驟所需的時(shí)間。經(jīng)測(cè)試，環(huán)網(wǎng)柜試運(yùn)行后一次正常供電狀態(tài)到跨所應(yīng)急供電狀態(tài)的轉(zhuǎn)換時(shí)間由原來(lái)的30 min以上控制到了5 min以內(nèi)。

環(huán)網(wǎng)柜思路的確定實(shí)現(xiàn)了分散開(kāi)關(guān)的集中化、室外開(kāi)關(guān)的柜內(nèi)化；柜內(nèi)開(kāi)關(guān)型式的確定實(shí)現(xiàn)了手動(dòng)操作的電動(dòng)化；柜內(nèi)及柜間開(kāi)關(guān)聯(lián)鎖關(guān)系的確立及操作流程的確立確保了新型跨所供電實(shí)現(xiàn)模式便捷、省時(shí)，并兼?zhèn)涓呖煽啃院透甙踩浴?/p>

4 結(jié)語(yǔ)

變配電所跨所供電應(yīng)該說(shuō)是故障情況下的一個(gè)應(yīng)急措施，一些電網(wǎng)發(fā)達(dá)的地區(qū)，每座鐵路變配電所均可以比較便捷的接取到兩路地方電源，且一路為專(zhuān)盤(pán)專(zhuān)線，這時(shí)相鄰兩變配電所同時(shí)失電的幾率很小，故需要轉(zhuǎn)換至跨所供電模式的幾率也比較小，從經(jīng)濟(jì)投入的角度考慮，可以采用傳統(tǒng)的通過(guò)配電所內(nèi)斷路器與室外桿上隔離開(kāi)關(guān)的人工倒閘操作方式來(lái)實(shí)現(xiàn)跨所供電，以減少增設(shè)環(huán)網(wǎng)柜的設(shè)備投資?？墒窃谝恍╇娋W(wǎng)不夠發(fā)達(dá)的地區(qū)，每座變配電所均接入兩路獨(dú)立地方電源在線路及設(shè)備上的投資是當(dāng)?shù)罔F路局無(wú)法承擔(dān)的，所以就存在了某些鐵路沿線的變配電所均為單電源變配電所的情況，在這種情況下如果還保持傳統(tǒng)的跨所供電轉(zhuǎn)換模式，就會(huì)給現(xiàn)場(chǎng)的電力運(yùn)營(yíng)人員帶來(lái)大量的配合操作工作及室外設(shè)備維護(hù)工作，而轉(zhuǎn)換過(guò)程的繁瑣及轉(zhuǎn)換時(shí)間的拖延均會(huì)為鐵路供電的可靠性及安全性留下重大隱患，因此在單電源變配電所增設(shè)環(huán)網(wǎng)柜以實(shí)現(xiàn)新型的跨所供電轉(zhuǎn)換模式的方案，實(shí)現(xiàn)了結(jié)合當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)情況運(yùn)用相對(duì)合理的經(jīng)濟(jì)投資，最大程度的確保鐵路沿線供電可靠性的目標(biāo)。

On basis of investigation and analysis of power supply of single power substation and power distribution station of railway, the adding of loop network cabinets makes the over-zone power supply more easier, safe and reliable and it improves the power supply reliability of single substation and power distribution station.

Single power substation & distribution station; power supply reliability; over-zone power supply; loop network cabinet

U224.3

：B

：1007-936X(2015)03-0015-03

2015-02-02

劉丹丹.中鐵通信信號(hào)勘測(cè)設(shè)計(jì)（北京）有限公司，工程師，電話：010-51846752；

尤立寶.北京鐵路局北京供電段，助理工程師。