浅谈PASS设备在铁路牵引变电所改造中的应用

郑励耘

(中铁第五勘查设计院集团有限公司四电设计院，北京 102600)

1 引言

目前我国普速铁路的牵引变电所中采用110kV的PASS设备较少，主要由于PASS设备属于组合电气设备，而且引入国内时间较晚，在铁路系统中缺少长期的运行经验，但由于其在中国电力行业中具有较多、较长的成功运营经验因此使其有在铁路系统中进行推广的可能性。

传统铁路牵引变电所110kV设备一般采用单体室外中式布置方式，此种方式的最大优势就是运营单位对传统变电所的维护管理已经有丰富的经验，且投资较低;后来由于高速铁路在中国的兴起，高铁牵引变电所内采用GIS组合电气设备越来越普遍，其先进的设计理念，占地空间的大幅度减少以及极低的故障率和极少的免维护性令人印象深刻，但其一次投资的高昂费用使其在铁路建设中得不到大幅度推广。PASS设备拥有GIS设备的全部优点同时投资又低，结合本工程的实际情况，作者认为其具备在本项目中推荐使用的必要因素。

2 既有牵引变电所情况简介

本工程地处我国西北，位于甘肃、内蒙、宁夏三省交界地区，周边环境以沙漠、戈壁为主且人烟稀少。线路通过地区为典型的大陆性干旱和半干旱气候。以干燥少雨，多风沙，夏季炎热，冬季寒冷多风，昼夜、四季温差大，降雨稀少而集中，蒸发强烈为特征。既有电气化铁路自1996年11月开通至今已运营将近20年，设备严重老化。由于气候原因，所内既有110kV设备采用室内双层布置方式，设备、母线、连接线等布置十分密集，很不利于检修和污秽清理，部分设备甚至多年未曾维护。既有变电所110kV高压室布置情况如图1所示。

3 PASS设备简介

图1

PASS设备(Plug And Switch System，接插式开关电器)是一种介于常规空气绝缘开关设备(AIS)和气体绝缘开关设备(GIS)之间的新型户外封闭式组合电器。它以GIS技术为基础，将一个开关间隔所有必要的功能如断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器等全部集成在同一个充满SF6气体的封闭金属(铸铝)罩壳中作为一个模块，并且根据变电所的接线要求，装上2只或3只套管。通过绝缘套管与变电所母线和进出线相连接，每相为独立支架。3相PASS模块组件即相当于一个完整高压间隔，除母线外其他带电设备全部封闭组装。PASS也可理解为“Performance And Save Space”，即“优越的性能并节省空间”。PASS设备的主要优点:

(1)占地面积，土建基础工作量，对地质的要求均较小。

(2)施工时间施工难度，检修难度，维护工作量均较小。

(3)投资成本，运行成本均较小，可靠性较高。

(4)结构简单、紧凑、可靠性高、安装维护简便。从PASS的上述优点来看，既吸收了GIS与AIS的成功运行经验，又解决了GIS由于集成度过高带来的负面影响以及AIS由于面积过大而在老站改造和新建变电站带来的诸多问题，并且更能符合减少投资、节能降耗和环保的要求。从国际、国内的变电站发展趋势来看，利用PASS对变电站进行改造和建设不失为一种最佳选择。

4 既有牵引变电所110kV侧设备改造方案比选

前提条件:既有牵引变电所目前正在为铁路供电，因此要求所内的设备改造不能影响其正常的供电能力。既有设备需全部拆除，全所停电只有天窗时间。既有110kV高压室需要为10kV配电所提供部分空间实现合建。

关于既有牵引变电所110kV侧改造方案的研究，本人结合当前国内普通牵引变电所110kV侧设备布置方案，目前考虑有如下三个可行方案:

(1)110kV侧采用PASS设备。

维持既有110kV侧设备房屋不变，拆除110kV侧所有既有设备，更换为PASS设备，房屋布置方式由两层布置改为一层布置。

(2)110kV侧采用GIS设备。

维持既有110kV侧设备房屋不变，拆除110kV侧所有既有设备，更换为GIS设备，房屋布置方式由两层布置改为一层布置。

(3)110kV侧维持既有室内布置只更换对应设备。

维持既有110kV侧设备房屋不变，维持既有设备布置方式不变，仅更换所有110kV侧设备。

上述三个方案的优劣详见表1。

表1 牵引变电所110kV侧改造方案经济技术比较表

注:案一与方案二的布置方式详见下图。

图2 方案一:PASS布置方式

图3 方案二:GIS布置方式

4 总结

方案三除了在经济方面优于方案一、二在其他各方面均存在种种不足，考虑到本线的特殊实际情况及运营管理部门反映的实际问题，本次设计不建议继续维持采用室内敞开式布置方式。方案二与方案一比较，PASS比GIS的集成程度更灵活，安装更加方便，且经济优势明显。虽然PASS在铁路领域的运行经验不如GIS，但考虑其在电力系统中的运营稳定性，并结合本工程的实际情况其安装方面占地面积小、投资低等优点均十分符合本工程实际需要，因此经过综合技术经济比较本次设计推荐方案一即110kV侧设备采用PASS组合电器布置方案。

[1]TB10009－2005铁路电力牵引供电设计规范[S].

[2]PASS与GIS、AIS的综合比较报告[R].

[3]电气工程设计手册－电气一次部分[M]中国电力出版社..