铁路牵引变电所增容改造施工方案的优化

李国强

铁路牵引变电所增容改造施工方案的优化

李国强

阐述了石太线牵引变电设备增容改造施工方案优化，以确保铁路运输的“不间断”供电，对既有牵引变电所改造施工组织提出了一些见解。

牵引变电所；增容；改造；方案；优化

0 引言

随着铁路建设的飞速发展，对电气化铁路牵引变电所的要求越来越高，既有的铁路牵引变电所正面临着更新及发展，怎样更加安全高效可靠的对既有电气化牵引变电所进行不间断供电的全所改造成为新的课题。

在石太线既有电气化铁路牵引变电所改造中，牵引变电所的带电改造所涉及到的一次设备改造率达到100%，二次设备均全部更换，现以石太线牵引变电所不间断供电改造施工为例，同时借鉴广昆铁路既有电气化铁路牵引变电所改造的案例，对牵引变电所带电改造的施工特点及施工方案的优化进行阐述。

1 石太线牵引变电所简介

石太线中东起坡头站，西（向北）至太原站属太原铁路局管辖，是连接铁路主干线、晋煤外运最重要的通道，该线是1982年10月建成通车的双线电气化铁路，但随着铁路运能的不断攀升，小容量牵引变压器和不配套牵引供电设施已越来越凸现成制约铁路高速发展的瓶颈。

为缓解运能和运量日趋不适应的矛盾，提出了对太原铁路局管辖范围石太线（K117+000— K203— 600）区间牵引供电设备增容改造项目，包括（榆次、上湖、测石）3个牵引变电所和联络三所间（段廷、寿阳）2个分区所。

该项工程主要有：榆次变电所更换牵引变压器2台、增容至（31.5+25）MV·A、V/v-110接线方式、110 kV隔离开关（电动操作）4台、27.5 kV所有设备；上湖变电所更换110 kV隔离开关（电动操作）8台、27.5 kV所有设备；测石变电所更换牵引变压器2台、增容至（31.5+20）MV·A、V/v -110接线方式、110 kV隔离开关8台、27.5 kV所有设备；3个牵引变电所二次系统更新为升级版综合自动化系统、增设视频系统，安防系统及在线测温、在线绝缘等较为系统的先进的监测装置；寿阳、段廷分区所所有设备更新。

牵引变电所增容改造后，两路牵引供电系统实现自动互投，设备调控实现调度台远程控制、操作、监控，对实现供电系统自动化更为有利。

2 牵引变电所施工过渡带电改造施工方案

2.1 高压室主变系统改造方案

石太线牵引变电所增容改造，要求在30个停电点内完成。施工单位对2012年竣工的北同蒲轩岗变电所改造用时进行了统计，见表1。

由表1可以看出，完成全所改造工程需要68个停电点，其中27.5 kV高压室改造共用48个停电点，占全所改造停电点总数的70%。因此，要想在30个封闭点内完成石太线牵引变电所增容改造几乎是不可能的。

表1 施工改造中部分工序占用封闭点情况统计表

以往传统的牵引变电所改造中，一般采用2种方式，一是利用既有设施进行改造，其弊端是占用封闭点多，施工耗时长，可靠供电得不到保障，这在运输繁忙的石太线是根本行不通的；二是采购一套过渡高压室进行过渡改造，但其费用昂贵，而且受到现有空间限制，使施工过程更加复杂，该方法也不适用。经过现场勘查分析，在充分利用牵引变电所现有位置的基础上，确定新建高压室作为石太线增容改造的首选方案，其主要方法是：拆除既有废弃的控制室及其辅助房屋，进行倒接高压室的配建。该方案最大的好处是：高压室改造建成后，27.5 kV所有高压设备均可在新建高压室内、外安装调试，而且只需利用一个“天窗”点，就可将旧高压室设备倒接至新高压室上运行，既有主变压器1台运行，1台退出，原位更换新的主变压器，在更换新的主变压器的施工过程中，要保证既有运行的那台主变压器在出现故障的时候，能有备用的变压器及时恢复送电，确保石太线供电安全可靠，新、旧高压室倒接示意见图1。

2.2 馈线系统改造

以往既有电气化铁路牵引变电所馈线改造中，特别是高压室的扩建，均采用停电或利用天窗点进行施工，往往造成施工周期长，对行车干扰非常大。通过调研得知，广昆线牵引变电所的馈线改造采用了一种全新的过渡装置—移动高压室来代替既有高压室完成既有牵引变电所的馈线不停电改造。

过渡装置为户外交流金属封闭开关及控制设备，由全密封的金具开关柜与户内手车式真空断路器、隔离开关、电流互感器、电缆连接设备及微机成套保护装置组成，采用模块化结构，具有集成度高、性能可靠、占地面积小、移动方便、施工安装快捷等特点。

图1 新、旧高压室倒接示意图

为满足牵引变电所施工过渡时期的铁路运输安全，保障牵引变电所的不间断供电，主接线应满足在2台主变压器交替运行时，不需要长时间的倒换作业和调试，故采用2台移动高压室进行过渡的方案。图2为移动高压室主接线图。

图2 移动高压室主接线图

利用2台移动高压室代替既有高压室运行。1台移动高压室接1台主变压器，采取一进两出的主接线形式。将每台移动高压室进线高压电缆直接敷设在对应的主变压器低压侧辅助母线上。待移动高压室空载后，将移动高压室馈线电缆与馈线隔离开关相连接，将串联补偿装置接入负载运行，既有高压室设备退出运行。利用移动高压室配套的2面控制盘对2台移动高压室内的断路器进行操作，2台移动高压室共用1套中央信号装置，采取并接方式进行。以上工作完成后才能对既有高压室设备、室外 27.5 kV馈线侧进行改造施工。施工过渡接线图见图3。

图3 移动高压室代替既有高压室过渡主接线图

使用移动高压室进行馈线系统改造按如下步骤操作：

（1）第1个停电点：1#B接入，对移动高压室进行冲击，安全运行24 h；

（2）第2个停电点：移动高压室给馈线供电，安全运行24 h；

（3）第3个停电点：2#B接入移动高压室，退出既有高压室；

（4）高压室进行改造需要5个工作日；

（5）第4个停电点：1#B接入改造后高压室，进行冲击，安全运行24 h；

（6）第5个停电点：2#B接入改造后高压室，移动高压室退出运行，全部改造完成。

上述改造合计用时10个工作日（5个停电点+5个工作日）。

按以往施工方案进行改造，一个停电点为90 min，除去停电作业、恢复送电及场地清理工作，一个停电点的实际作业时间为55 min，高压室改造至少要40个停电点才能完成。

通过利用移动高压室，代替既有高压室运行，在不间断接触网供电的情况下，进行既有高压室改造，解决了停电点内施工受外界影响大的局面。综上所述，高压室改造只需要5个停电点和5个工作日，大大缩短了工期。保证了供电的持续性、稳定性、安全性。工作效率提高了80%。

2.3 事故应急处理方案

当移动高压室内断路器小车出现问题时，可以在3 min内迅速将小车推出，将备用断路器小车推入并合闸恢复送电；当运行的移动高压室内无备用的设备出现问题时（如电压互感器、电流互感器等），将主变压器进行倒切，退出故障的移动高压室，投入另1台移动高压室。

3 牵引变电所改造施工特点

牵引变电所带电改造过渡施工，与新建变电所及停电改造不同，其施工特点如下：

（1）安全系数小。由于既有变电所改造均处于铁路运营繁忙地段，所以在施工过程中，很多都是带电作业，安全系数非常小。而且所内整体设备繁多，结构复杂，场地狭小，带电设备较多，极易发生人身和设备事故。平常施工中的一个微小疏忽，就会影响整个线路的行车安全，构成事故。

（2）施工难度大。因既有牵引变电所已进行多次的小范围改造，变动较大，设计图和既有图纸与设备的实际接线有很大的出入，全所二次设备都要进行改造，每次设备改造时都要进行施工过渡，保证设备的运行，施工难度大大增加。

（3）施工周期短。牵引变电所增容改造施工中，要求用时短，不断电，保证原有设备的正常运行，在保证安全的情况下，减少占用封闭点时间。

4 既有线施工改造中的几点体会

牵引变电所带电改造过渡施工，不同于新线施工，其对施工技术人员和现场一线员工的要求更高，因此在施工中应注意以下方面：

（1）在牵引变电所过渡改造施工中，一定要先进行调研，制定可行性施工方案并进行比选，以达到最优的实施。

（2）要加强施工单位与运营单位的协调合作，实行作业简洁化、标准化，保证运营安全。

（3）时刻关注施工安全，严格班前安全提示和教育，使改造施工和线路正常运营不出现任何瑕疵，保证所有作业人员的安全。

5 结语

在既有牵引变电所进行增容改造施工前，做好改造方案的优化十分重要，方案选择正确，不但可以将施工中影响正常供电的不安全因素降至最低，而且还可以大大提高施工质量，加快施工进度，缩短工期。

目前，随着国家经济的不断增长，对铁路运能的不断提高，既有牵引变电所增容改造已成为增容的必要方式，本文针对石太线牵引变电所过渡改造方案优化进行了简单分析，为日后牵引变电所设备增容改造施工提供了一些借鉴。

[1] 牵引变电所安全工作规程和牵引变电所运行检修规程[S].北京：中国铁道出版社，2000．

[2] 何其光．牵引变电所运行与检修[J]．北京：中国铁道出版社，1995．

[3] 铁路电力牵引供电工程施工质量规范．《中华人民共和国铁道部》，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

李国强.大秦铁路股份有限公司太原供电段，助理工程师，电话：13834166083。