广州南牵引所至动车段27.5 kV供电馈线优化分析

陈 靖

(中铁电气化局集团第一工程有限公司，北京 100070)

广州南牵引变电所共12路供电馈线，分别给武广、贵广、广珠城际、动车段、广州南站及其联络线接触网供电，受市政及南站景观规划制约，各路馈线均采用27.5 kV/1×300 mm2型电缆引出，其中广州动车段设计由广南牵引所223、224馈线引出至广州南站南咽喉区，再通过电缆分接箱将两路所出馈线各分成2束，分别给广州南站站线及动车段开闭所供电，其原设计分接箱处未设隔离开关导致在动车段(含走行线)或广州南站任意一处发生接触网供电故障，整个馈线即停电的被动局面，增大了事故范围，也同时造成广州南站和广州动车段不能单独停电进行检修;加之其单路供电电缆即达5 km，其供电路径长、且需穿越多处河道、公路、桥梁等特殊路段，部分电缆沟还涉及征地，使电缆敷设施工及其日后安全维护、事故检修极为困难，为此，结合广南牵引所供电分束及现场实际，为确保广州南站及动车段供电分束的独立性，有效提高供电的安全、可靠性，特提出了相关优化变更方案［9，11］。

1 广南动车段供电分束概况

广州南牵引变电所位于广州南站南咽喉武广、广珠场站线夹角区，其武广场站线和动车段开闭所均通过广南牵引变电所223、224馈线供电，即由广南牵引所223、224馈线引出至广州南站南咽喉区，再通过三分支电缆分接箱(即进1馈2型)将两路所出馈线各分成2束，分别给广州南站咽喉区武广场上、下行站线接触网(在SW1401、SW1301隔离开关处上网)及动车段开闭所供电，动车段开闭所再向动车段内及动车走行线分相远离广州南站侧接触网供电，而其初始设计采用单束2根27.5 kV/1×300 mm2型电缆馈线，且在广南所出馈线分接箱处未设隔离开关，使广州南站站线与动车段供电无法分离，其任意点供电故障即导致广州南及动车段接触网同时停电，影响巨大，同时还无法单独停电进行天窗点检修作业，给运营、检修维护造成极大困难，加之变电所至动车开闭所单路电缆长达5 km，自广南电缆分接箱处馈线至动车段需先经1.4 km地下电缆沟、三处市政公路穿管或爬桥、一处梁底架空后，再上高架桥经约4 km桥上外挂电缆沟引致动车段开闭所(图1)，其路径复杂、并涉及电缆沟征地，单路电缆过长也导致电缆敷设、接地保护施工极为困难，更不利于日常运营检查维护及事故抢险。

图1 广南牵引所至动车段初始设计电缆敷设路径

2 长距离馈线电缆问题分析

随着我国电气化铁道、尤其是高速客运专线的快速发展，牵引变电所大量采用GIS和AIS开关柜，高压室进出线、馈线及供电线上网处普遍采用27.5 kV单芯铠装电缆。根据近年来的运行实践表明，高压电缆因生产、运输、安装工艺、单相感应电影响等原因造成一系列影响行车故障，加之受环境、地域条件限制，电缆故障排查十分困难［1，4］。根据客运专线接触网运行载流需求，AT供电方式下的牵引变电所，每一路T线、F线馈线一般都各采用3根1×300 mm2型电缆供电，而根据电缆保护接地要求，长距离馈线电缆一般需每400 m(直供)或800 m(AT供电)设一处接地保护，同时受300型电缆出厂、运输条件限制，一般配盘不超过800 m。因此，势必造成其中间接头数量较多，加之受征地、桥梁结构等外界条件限制，均采用同沟集中敷设，也使其一根损坏则极容易伤及周围，扩大事故范围［3］。分析多起同类事故发现，常见故障主要分为机械损伤、电腐蚀、化学腐蚀造成的电缆本体导体烧断或拉断(安装、运行中)、电缆本体绝缘被击穿(较普遍)、电缆附件的绝缘击穿、电缆附件的导体断裂等。其主因则是受施工工艺、外部环境问题造成其绝缘受损或加速老化并最终形成故障，加之电缆故障具有电缆接头绝缘性能薄弱、故障排查困难、故障抢修技术要求高、故障处理时间长等特点，作为牵引供电系统中的重要组成部分，电缆设备的安全稳定，对确保安全供电起着十分重要的作用。因此，在实际运用中仍坚持“能走架空线不用电缆”的原则，尽量避免利用电缆馈线供电，尤其是长距离电缆供电必须经过仔细勘察、研究后方可实施，并且要预想多种抢修、应急预案，以最大限度地减少其故障发生率以及故障影响范围和影响时间［1，2，4］。

3 供电馈线优化方案

针对上述电缆供电问题难点，结合广南牵引所至动车段初始供电路径以及现场实际，经现场调查并与建指、运营、设计、监理沟通协调，特提出了以下电缆改架空线的优化方案［5，6］，详见图2，即保持原有供电形式不变，在广南牵引变电所出馈线分接箱动车段出线端每根电缆处单独加装隔离开关，使其与站内供电分束有效分离，可单独控制，以降低故障影响范围，同时将动车开闭所全电缆供电改为分接箱出馈线先沿地下电缆沟敷设，至站场内动车走行线路引出处上桥，并改走架空线(即上桥后利用既有接触网支柱，在其柱顶加装加强型供电线肩架，将原有至动车开闭所供电电缆出站后优化变更为同路双束架空线供电，其架空悬挂形式见图3)［7，8］，从而大大降低施工及运营维护难度，提高了动车段和广州南站接触网的供电可靠性，也避免了电缆敷设等一系列问题的发生，还大大降低了工程施工造价。

图2 广州南牵引变电所至动车段开闭所接触网供电馈线优化方案示意

4 结语

随着27.5 kV电缆在我国铁路电气化工程中的使用日益增多，从工程应用角度来看针对电缆电气及结构方面的研究对工程中的应用具有指导意义。从国内外电气化铁路以及电力系统、城市轨道交通系统的成功运行经验看，电缆本身的可靠性是普遍高于架空导线的，但受其制造、施工、运营维护工艺及环境等因素制约，直接导致了电缆供电的不稳定及抢修处理时间长、成本高等难题。因此，电缆在牵引供电系统中的运行，需首先考虑其供电安全可靠性及故障抢修简短化，并最大限度优先选用架空线路供电，或尽可能的避免长大距离单束电缆供电，即使必须采用的也需充分考虑并满足以下安全强化措施［9，10］。

图3 广南牵引所至动车段电缆改架空线悬挂安装

首先，优化路径，避免电缆沟征地、电缆穿管及爬桥等施工难点，有条件的情况下增加单路备用供电电缆，并加装隔离开关采取冷热备用的运行方式相互切换，增加电缆运行的可靠性。

其次，电缆敷设施工过程中，必须组织专家专项评审其施工方案，完善施工工艺，提高电缆、尤其是电缆头的安装质量。

第三，尽量采用独立分沟、分缆、分线敷设，或采取相关隔离措施，避免单根电缆故障，影响其他电缆的正常运行，从而缩小故障影响范围，最大程度地提高电缆故障后的抢修和正常恢复时效，缩小行车影响时间［3，11］。

总之，牵引供电系统自身必须以供电独立性、安全可靠性及其故障抢修、维护便利性为宗旨，最大限度的使其优化，减少故障源，确保整个供电系统的长期可靠性，本优化方案即结合广南牵引所及动车段供电形式及路径实际，通过加装隔离开关和电缆改架空导线并与接触网合架的优化形式，有效地提高了其站内外的供电独立性和安全可靠性，大大降低了接触网的供电故障发生率，为列车安全、稳定运行创造了前提保障。

［1］周成坤，许云升.客运专线电气化铁道专用电缆运营状况及故障排除方法［C］∥全国电气化铁道专用电缆研讨会论文集.上海:电气化铁道专业电缆技术研讨委员会，2009:1-7.

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［5］广州南变电所223、224馈线电缆改架空线优化变更建议书［Z］.广州:中铁电气化局集团第一工程有限公司武广客运专线四电集成项目部，2011.

［6］广州:广州铁路(集团)机务处，机函(2011)39号 广州南变电所223、224馈线电缆改造推进工作会议纪要［Z］.广州:广州铁路(集团)机务处，机函(2011)39 号，2011.

［7］刘长利.郑西客运专线接触网供电线架空连网方式研究［J］.铁道标准设计，2010(10):134-137.

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［9］艾冰.哈大电气化铁路接触网保护简析［J］.铁道标准设计，2003(7):75-76.

［10］赵明强，刘德义.既有接触网供电线改造施工模式［J］.低压电器，2009(11):57-58.

［11］中华人民共和国铁道部.铁建设［2010］241号 高速铁路电力牵引供电工程施工技术指南［S］.北京:中国铁道出版社，2010.