电力牵引铁路专用线供电设计方案探讨

李春玉

（中铁工程设计咨询集团有限公司郑州设计院，河南 郑州 450052)

1 概述

铁道部在全国推行战略装车点建设和路企直通运输，对铁路专用线的传统运输发起重大挑战。直通运输的开行将减少众多的繁杂的中间过程、减少作业量、降低运行时间，实现了空车快进、重车快出，车辆周转速度加快，铁路运输效率大幅提高。

目前国内重要铁路干线大部分均为电气化铁路，传统的运输方式是铁路与厂矿企业间机车、车辆在接轨站交接，专用线采用内燃机车运输，为非电气化铁路，所以新建铁路专用线电气化工程比较简单，仅考虑接轨站电气化改造。推行全路战略装车点建设和路企直通运输后，铁路专用线的设计必须满足“整列装卸，直进直出，立交疏解”的要求，铁路专用线采用空车线和重车疏解线分别从车站上下行引接，至电厂站前方交汇后，单线引入电厂站。空车线和疏解线与国铁上、下行接触网衔接处如何处理才能既不影响国铁正线供电分段方式，又能满足专用线接触网独立供电、保护要求，目前研究较少，本文以某电厂专用线工程为例，对全路推行战略装车点建设和路企直通运输后电力牵引铁路专用线供电设计方案进行探讨。

2 铁路专用线、疏解线接触网供电设计方案

2.1 方案设计思路

国铁正线上、下行铁路接触网为不同供电臂，相对独立，既满足供电机械分段，同时便于分段检修以及故障时缩短影响范围。铁路专用线和疏解线接触网分别与接轨站上、下行接触网衔接，至电厂站前方交汇后，单线引入电厂站，其接触网供电设计方案必须保证不能影响国铁正线的接触网供电分段方式。

2.2 铁路专用线牵引供电方式

2.2.1 增设独立供电线对铁路专用线接触网进行供电

根据铁路电力牵引供电设计规范“铁路专用线和支线有条件时宜按独立供电设计”，尤其是全路推行直通运输后，铁路专用线挂网范围加大，为检修、管理方便，尤其是排除专用线故障对国铁正线的影响，铁路专用线采用独立供电线供电很有必要性，在有牵引变电所车站接轨的专用线，若牵引变电所有预留间隔，采用新增独立供电线对铁路专用线进行供电。

图1 电厂铁路专用线接触网供电示意图

2.2.2 设置箱式开关站将铁路专用线接触网设置为独立检修、保护区段

但更多的情况是，铁路专用线在没有牵引变电所车站接轨，如果设置独立供电线，供电线引接长度至少为1个区间（约10km），且区间既有接触网支柱合架的条件也比较困难，施工干扰较大，工程造价较高，检修相互干扰，增加运营管理维护的负担。这种情况下，铁路专用线接触网供电从接轨站接触网上直接引接，为避免专用线故障对国铁正线的影响，采用设置箱式开关站（内设1台真空断路器）将铁路专用线接触网设置为独立检修、保护区段。

箱式开关站按无人值班设计，采用微机综合自动化装置，并纳入牵引变电所进行远动控制。其继电保护装置与既有国铁线路开闭所相同，考虑到一旦铁路专用线接触网出现永久故障后不影响国铁正线，不设置一次重合闸装置。

2.3 铁路专用线、疏解线与国铁正线衔接处电分段方案选择

接触网不同供电臂间的电分段一般采用锚段关节式电分相或分相绝缘器。锚段关节式电分相结构弹性较为均匀，不存在相对硬点，有利于改善弓网受流质量，不存在打碰受电弓问题，随着近年来电气化繁忙铁路干线提速改造，运行速度超过140km/h 线路逐步推广应用。但锚段关节式电分相结构复杂、检调困难，加之断电惰行距离长，一般都在150米左右，在高坡地段速度损失较大。

而有机固体绝缘形式的分相绝缘器一般是由3根绝缘件串联而成，该结构简单明了，易于检查和维修，分相设备占用距离短，无电区长度短，投资少。根据我国列车提速以来的运行实践，当行车速度120km/h及以下时，弓网间动态接触压力较小，受电弓对接触网上的硬点冲击不十分明显，采用固体绝缘结构可以保证弓网运行安全，铁路电力牵引供电设计规范中明确规定行车速度为120km/h 以下的线路可以采用。铁路专用线、疏解线通常为重载货物运输线，品种单一，线路等级较低，一般为工企一级，行车速度一般都在120km/h以下，每天行车对数较少，采用分相绝缘器更具有优势。

由于设置分相绝缘器需满足距进站信号机的距离不应小于300m,并不宜设置在6‰的大坡度地段，而专用线一般为空车线，由于既有地理环境限制，同时减少投资，一般线路较短，且线路坡度较大，无法满足设置分相的条件。考虑到铁路专用线无论采用独立供电线供电方式还是从国铁接触网上T 接并采用断路器保护的供电方式，铁路专用线与接轨站国铁接触网均为同相电，通过查阅资料并与运营管理部门共同研究，在这种情况下，采用开断绝缘锚段关节替代电分相进行不同供电臂间电分段就显示了较大的优势。开断绝缘锚段关节的设置应注意以下几点：

绝缘锚段关节既起机械分段作用，又起同相电分段作用，通常设在站场和区间衔接处，为方便接触网维修，缩短停电范围，减少事故影响范围，与隔离开关配套使用，正常运行时隔离开关常闭使接触网导通。当铁路专用线采用绝缘锚段关节与国铁正线衔接时，正常运行时绝缘锚段关节处于断开状态，不加设隔离开关，以保证专用线与国铁正线明确分段；如考虑国铁正线对铁路专用线越区供电条件，可以加设常开隔离开关。

电分相一般设在牵引变电所、分区所、开闭所、铁路局分界点及不同电力系统供电分界点，作为不同相、不同供电臂、或不同分界点电分段用，电力机车通常采用机车断电自动过分相，所以两侧压差对其不存在影响。但绝缘锚段关节只能起同相电分段作用，正常运行时，绝缘锚段关节两侧电分段通过常闭隔离开关连通，绝缘锚段关节断开时，两侧电分段之间存在电位差，运行实践表明，若两侧压差较大，容易出现接触线烧伤情况。为避免两侧压差过大引起电气烧伤情况，在绝缘锚段关节专用线侧必须设置供电线上网。

3 工程实例分析

3.1 铁路专用线、疏解线与国铁接触网衔接处均采用分相绝缘器

当电厂站距接轨站较远，疏解线、专用线线路较长，纵坡较小，能满足设置分相条件时，同时采用独立供电线对铁路专用线接触网进行供电时，采用这种方式较好。其优点是专用线供电完全独立，缺点是，疏解线和专用线过分相处机车必须断电过分相。

图2 电厂铁路专用线接触网供电示意图

3.2 铁路专用线、疏解线与国铁接触网衔接处分别采用绝缘锚段关节、分相绝缘器：

以荥阳电厂为例，电厂站距接轨站较近，为满足4000吨重车运输条件，承担重载运输的疏解线线路长度为4.184km、限制坡度为6‰，能满足设置分相条件；空载运输的专用线长度为1.293km，限制坡度为12‰，区间线路曲线半径为R-400，无法满足设置分相的条件。在这种情况下，疏解线采用分相与国铁下行接触网衔接，专用线采用绝缘锚段关节与国铁上行接触网衔接。当采用独立供电线对铁路专用线接触网进行供电时，由于牵引变电所内独立供电线断路器具备备用条件，绝缘锚段关节处不加设常开开关，不设置越区供电条件。

当采用箱式开关站由接轨站接触网T 接供电时，由于专用线行车对数较少，检修天窗较多，为节约投资及节省占地，箱式开关站设置一台断路器，不设置备用条件，在专用线绝缘锚段关节处加设常开开关，当断路器故障或正常检修时，能够越区供电。箱式开关站设在专用线接轨侧咽喉附近，尽量设置在绝缘锚段关节附近，以便将绝缘锚段关节两侧压差降到最小。

3.3 区间为单线的电力牵引铁路专用线

以沁北电厂铁路专用线为例：电厂站在接轨站沁河北站南侧相距71.6米并与其站场位置平行相对应，重载运输采用疏解线直通至电厂站，疏解线需电气化；空车通过本务机车或调车作业排入接轨站。疏解线长度3.186km，限制坡度5‰，区间全线均为曲线，曲线半径为R-300，并有63-32m 简支T 梁一座，机车运行速度为50km/h。疏解线接触网采用绝缘锚段关节与国铁接触网衔接，这样不仅结构简单，又可以节约投资，既可以不受线路条件及分相设置条件的限制，同时两条供电臂间无断口，减少机车配合接触网过分相的操作工作流程。

4 结束语

全路推行战略装车点建设和路企直通运输后，铁路专用线全线电气化，每个新建铁路专用线的功能、运输方式及接轨站既有现状都各有不同，接触网供电应结合具体情况，寻求最佳供电解决方案，既不影响国铁正线供电分段方式，又要满足专用线接触网供电要求，既经济合理，又便于运营单位维护检修，以便更好地为企业提供服务，更好地保障铁路运输的畅通。

[1]TB10009-2005,铁路电力牵引供电设计规范[S].

[2]铁道部电气化工程局电气化勘测设计处.电气化铁道设计手册.接触网[M].北京：中国铁道出版社，1983.

[3]电气化铁道接触网 中铁电气化局集团有限公司译 北京：中国电力出版社，2003.