实现无人值班牵引变电所应注意的问题

刘 毅

（南宁铁路局计统处，工程师，广西 南宁 530003）

无人值班牵引变电所是指无固定的值班人员，在当地进行监视和操作的牵引变电所，其控制和监视是由电力调度中心来完成。牵引变电所实现无人值班，是电气化铁道牵引供电系统管理的发展方向，是促进牵引供电系统安全运行和生产管理现代化的有效措施，是牵引供电系统发展的必然之路。铁道部颁布的相关规定中，已提出牵引变电所应或宜采用无人值班、有人值守设计的要求。

无人值班牵引变电所的设计、检修和调度，与传统牵引变电所相比，都是一次大的变革，无论是一次设备还是二次设备的选择和设计都有其一定的特殊性。如无人值班牵引变电所应该具有有人值班时的功能，它与调度系统的关系应当是除了必须由调度系统完成的一些必要操作以及监控外，牵引变电所还应能完成自身的功能。比如2台主变压器的主备投切、馈线故障的重合闸、电容器的投切等。在这过程中，需要改变人们长期形成的传统习惯和思维方式。为此，对实现无人值班牵引变电所在设计、检修、调度及管理中应引起注意的问题，进行分析探讨具有重要的现实意义。

1 设备及材料选择

要实现牵引变电所的无人值班，必须有可靠的一、二次设备作保障。在选择电气设备及材料时，须采用性能优良、维护工作量小和可靠性高的产品。

1.1 系统设计思路 无人值班牵引变电所以实现变电所综合自动化为目的，在二次系统设计时，应取消传统的中央信号屏、变送器屏、闪光电源等；保留就地控制的开关分、合闸按钮；用不同的模块实现对电气设备的各种控制保护功能；利用计算机局部网络通信代替大量的信号电缆连接，控制系统与保护系统方便的交换信息，并可实现自诊断、远方复归和远方修改定值功能。

目前我国生产的综合自动化系统集中安装在控制保护屏内，这种安装方式使设备较为集中，有利于维护管理。但它需要建造较大的控制室及采用较多的二次电缆。为此建议对高压室内采用二次设备分散安装的方式，以一个电气回路为一个控制单元，每个单元的控制保护模块就地安装在设备旁，对模块配备I/O接口与通信处理机通过光纤相连。这种方案具有接线简单、主控制室占地面积小、减少二次电缆数量等明显的优点。

1.2 设备选型 为减少对一次电气设备维护工作量，在设备选型方面除主变压器外，其余一次设备尽量采用无油化产品。如采用干式或SF6绝缘的互感器、干式所用变压器等。同时，在有条件的情况下，应在牵引变电所内设置部分在线监测设备，如采用全所综合在线监测系统，对牵引变压器的套管、断路器、互感器、避雷器的绝缘相关参数进行在线监测，采用油色谱在线监测系统，对牵引变压器绝缘油的状态进行分析和监控。

1.3 控制电缆的电磁防护 变电所内的控制电缆应采用屏蔽型，以避免电缆之间产生的电磁污染干扰二次回路，影响控制保护系统正常运行。但要注意电缆屏蔽层的端接方法和端接位置，端接得不好可能会增加电缆的电磁辐射。同时，注意控制电缆的走向，尽量避开高压母线，以减少一次设备的电场和磁场对电缆的感应电压。

1.4 接地网 接地网及设备引下线宜采用铜质材料。铜材质地网的耐腐蚀性较钢材质要高，可以延长地网寿命，也可避免传统钢质接地网因长期腐蚀而可能导致的接地回路断线。如有条件时，变压器、避雷器、断路器等高压设备可采用双重化接地引线，这样可以避免当某一引下线通流不畅时所引发的故障。

1.5 直流系统 在牵引变电所实行无人值班后，要求直流电源的可靠性及自动化程度更高，功能更加完善，应具有免维护性能。因此，直流配电系统应采用单母线分段接线，操作设备选用自动空气开关；充电系统根据蓄电池运行状态应具有自动强充、均充、浮充的功能和较高的稳压、稳流精度；直流系统的微机监控接口应和牵引变电所综合自动化系统连接，使直流电源的运行状况及时传送到调度端。有条件时，可配置蓄电池状态监控系统。

2 调度与通信系统

2.1 采用调度自动化系统 要实现牵引变电所的无人值班，必须有一个能保证远方监视和操作、稳定性好的调度自动化系统，用于完成信息的发送、反馈及存储。

2.2 调度员与操作人员要严格分开 有人值班牵引变电所是通过调度端发令，变电所内值班员操作相关电气设备。无人值班变电所则由调度员直接在电力调度所的计算机上遥控操作远方设备。1个人的精力、专业水平总有一定限度，为此，在电力调度所内，调度员与操作人员应严格分开，调度员不能行使操作人员的职责。

2.3 采用光纤数据专用通道 无人值班牵引变电所的通信通道条件及所内通信系统较有人值班的要求更高。反映变电所运行状态的遥测、遥信量需及时发送到调度端，而调度所的遥控信息也要准确地下发执行。因此，必须有先进可靠的通信方式及通信系统，才能保证通信质量，提高牵引变电所运营可靠。由于光纤具有损耗低、频带宽、数据传输速率高、抗电磁干扰强等优点，通信通道应采用光纤数据专用通道，光端机应设置在电力调度所和牵引变电所内。

2.4 相关操作实现遥控功能 实现牵引变电所无人值班后，为便于调度全面掌握变电所运行情况，应将交、直流配电系统的重要回路的开关纳入遥控；为实现夜间与视频系统配合，室内外照明应能够实现遥控功能；牵引变压器调压开关，应为电动并能够实现遥控。

3 房屋建筑设计

3.1 生产及生活房屋 无人值班牵引变电所的主控制室无需在控制屏前留出足够的长度来满足值班人员的视觉要求，以节省建筑空间。原有人值班牵引变电所的学习室、值班员休息室等部分辅助房屋可以取消。卫生间以满足值守和例行检修期间人员的要求，面积应该减小，可考虑采用化粪池设计。

3.2 房屋材料 房屋材料采用耐久性能好、易维护、耐污染、易清洁、防火保温隔热性能好的材料。所内避免大面积装修，普通的水磨石地面在功能上完全可以达到要求。同时需要注意房屋材料的密封性，以免小动物进入生产房屋内。

3.3 围墙及安防设施 无人值班牵引变电所的围墙高度应增高，一般不低于2.5 m，并在围墙上设置不低于0.7 m的铁栅栏，增加翻越难度。墙体应采用实砌砖墙，以防凿洞。在围墙四周宜设置红外线或激光对射报警装置并直接与调度端进行通讯。此外，对于生产房屋的底层门窗要设置防盗栅。

3.4 消防 无人值班牵引变电所应设置烟感温感灭火装置及气体自动灭火装置，在火灾发生时，能够自动切除空调回路和通风回路。在建筑设计中，要加强防火分区，采用耐火建筑材料，防止火灾蔓延。在高压室、主控制室、电缆夹层等处，应按规范设置相应数量的灭火器或灭火设施。

4 视频监控系统

对于无人值班牵引变电所，遥信、遥测、遥控技术完成的是对牵引变电所电气运行状态的监视、测量和控制，并不能反映变电所防火、防盗、变压器、开关、刀闸等设备的表面检查和远动操作后电气设备的执行机构位置是否改变等情况。而视频监控系统可满足这类要求，调度员只需在调度端就可完成对数个牵引变电所情况的了解。视频监控技术可将牵引变电所自动化技术提高到一个新的水平。

4.1 视频监控系统组成 牵引变电所视频监控系统一般由所端监控设备、高速通信通道和通信设备、视频监控主站构成。所内摄像监控设备位于变电所现场，完成视频信号、报警信号的采集以及摄像机控制的各项操作。监控中心一般设置在电力调度所，完成视频信号的解压播放，实现地图显示、图象存储、系统设备管理等。

4.2 摄像机位置 视频监控系统能否发挥其最大功能，摄像机在变电所内的安装位置十分关键。一般视频监控系统应监视主变压器、馈线、室内外开关、主控制室、电容器室等，在牵引变电所的大门和围墙也可设置。在摄像机安装时要根据现场设备状况决定安装位置，尽量达到既能看到设备全貌又能看清重要细节。摄像机应采用高精度的可旋转形式，并纳入远程操作系统。在有条件时，可考虑让摄像机与开关状态联动，即某开关动作时，摄像机立刻自动指向该开关。

5 结束语

无人值班牵引变电所在电气化铁路运营中可发挥明显的经济效益、大大提高调度自动化水平。无人值班牵引变电所的设计、施工、日常运行、检修维护都要综合考虑；系统状态也需要在不同的气象条件和环境条件下经受考验。同时，在每一个环节中，工作人员都必须有认真负责并熟悉相关的业务知识。经过实践的摸索和考验，铁路系统应在设计、施工、运营中形成相应的规章制度来指导和推动无人值班牵引变电所的发展。