胶济客运专线分区所改造设计

刘 勇

(中铁工程设计咨询集团有限公司济南设计院，济南 250022)

1 概述及设计背景

胶济客运专线客运正线长度362.5 km，是200～250 km/h速度级运行线路，目前主要运行动车组为CRH5、CRH2型动车组及16辆编组CRH380系列高速动车组，目前运行速度一般为200 km/h。全线9个牵引变电所，其中6座与胶济线共用牵引变电所，其余3座牵引变电所独立为胶济客运专线供电。胶济客运专线既有10处柱上开关式分区所［2］，采用负荷开关实现上下行并联，无法设置保护，当上下行并联故障时接触网发生短路故障时牵引变电所上下行接触网同时跳闸，不能选择性切除故障线路，停电范围较大。同时电气设备均露天设置，易受外界异物、鸟害影响，设备运行极不稳定，自开通以来出现多次远动设备烧损问题、工控机死机等问题。

既有胶济客运专线采用供电臂上下行分开供电方式，接触网正线采用THJ95+CTHA120(15 kN+15 kN)，目前开行 CRH380系列动车组后，起动电流接近478 A左右，供电臂电流较大，调查收集资料供电臂最大电流接近1 200 A，分区所采用上下行并联供电［6］，实现上下行供电臂分流，提高了接触网系统的载流能力，减少了供电臂内压损，提高了牵引供电系统供电能力，降低供电臂过负荷跳闸率，大大提高牵引供电可靠性。

胶济客运专线箱式分区所采用上下行并联供电，能充分发挥分区所的作用［3］，能有效提高供电臂末端电压，减少接触网电能损耗，能大大提高牵引供电质量，降低运营成本，符合国家“节能减排”的技术政策。

箱式分区所断路器实现上下行并联功能，具备保护功能，在接触网发生短路故障时能与变电所馈线保护配合选择性的切除故障线路，从而提高牵引供电系统运行可靠性和安全性。

本文就胶济客运专线柱上开关式分区所改造为箱式分区所设计的几个重点方面进行设计分析总结，箱式分区所主接线［5］、二次系统等设计同常规分区所一致，故本文不再详述。

2 箱式分区所布置

2.1 箱式分区所总图布置

由于既有柱上开关式分区所均设置在铁路栅栏内，不存在征地情况，胶济客运专线建设时未预留分区所用地条件，结合现场踏勘选所址情况，在满足规范所址选择的条件下，本项目选择所址方案特点如下。

(1)充分利用既有铁路站场地界内空地、胶济客运专线与胶济线之间的铁路地界内空地及胶济线提速曲线改造的老路基等。

(2)由于采用电缆进出线(含备用电缆)投资较高，电缆头容易出现故障，维护管理困难，因此箱式分区所优先采用架空进出线方式。

(3)区间箱式分区所尽量减少征地，在征地困难处，借鉴胶济客运专线公司经验，采用土地租用形式。选址尽量避开铁路防护林，保护客运专线沿线景观，防止大风对供电设备的影响，减少同林业、土地管理部门的审批手续，缩短工程实施工期。

(4)为方便箱式分区所检修，提高箱式分区所检修灵活性，分区所围墙、进线电动隔离开关均设置于铁路栅栏外，避免今后检修巡视时要点封锁线路，铁路栅栏迁改至路肩外，减少征地。

结合胶济客运专线所址特点，箱式分区所所址选择相对常规箱式分区所，占地面积及其经济比较具体见表1。由表1可看出胶济客运专线分区所永久占地均为路内用地，避免了工程新征用地超过5亩需报国土资源部审批的程序，所址路内外站地投资较常规箱式分区所节省11.483万元。

2.2 箱式分区所箱体布置

箱式分区所按无人值班，无人值守设计。箱式分区所27.5 kV进、出线采用架空方式，其他外部接口，包括通信、电源等采用电缆引入。本箱式分区所将27.5 kV的一次设备(不含4台进线开关)和微机监控保护装置、交直流电源设备、智能环境监控等设备在工厂内组装在可移动、双层隔热、防凝露、防潮、防雨、防锈、防尘的特制的密封户外式箱体中。

表1 箱式分区所占地面积及经济比较

常规箱式分区所保护单元分体设置于高压间隔内，箱体设有独立的远动通讯设备安装间隔，为维护检修方便，本次设计箱式分区所箱体内一次设备与二次设备分开设置，设置独立的高压室和控制室，高压室和控制室通过推拉门隔开，将远动通信设备安装间隔、综合自动化设备、网上隔离开关监控盘、安全监控设备、交直流装置均设置于控制室内，一次设备设置于高压室内，高压室，控制室均设置安全监控设备。具体见图1。

3 箱式分区所同既有柱上开关式分区所电动隔离开关的结合

胶济客运专线既有柱上开关式分区所接触网分相处前进方向电动隔离开关采用远动控制，通过设置分相处的“V停”主站控制屏集中控制分相开关，主站设置于客运专线区间或站场单独的房间内(或纳入原胶济线主站内)。

本项目既有柱上开关式分区所改造为箱式分区所，为节省投资，减少施工对既有线运行的影响，有利于箱式分区所施工期间快速可靠地施工过渡，分相处上下行前进方向电动隔离开关充分利旧，在箱式分区所内新设网上隔开监控屏，分相处网上隔开一次设备利用既有，控制系统改造后纳入箱式分区所综合自动化系统。

4 箱式分区所远动系统接入

济南铁路局电力调度所胶济线牵引供电远动系统最初于2006年8月投入运营，该系统经过不断的改造扩容，目前管辖的区域包括胶济(货线)、胶济客运专线及胶黄线范围的13个变电所、3个开闭所和19个柱上开关式分区所，共计35个站点。原通道方式除2个站点采用双音频通道外，其余各站点均采用2路64 K点对点数字通道。调度主机光芒2 000已超过保修年限，调度系统经常出现故障，鉴于该线路日益重要的作用及原有通道在运行过程中存在的不稳定性，本项目箱式分区所共10座，若再用点对点方式纳入胶济调度系统主机，信息量加大将加重通道的负担，容易出现故障，影响调度正常运行，因此项目一并对胶济牵引远动系统的远动通道进行升级改造，改造后通道结构采用2 M光纤双环网方式，35个被控站分为5个独立2 M双环网整合接入京沪高铁光芒6000远动调度主机，相应进行主站主机系统升级改造。

京沪高铁光芒6000系统主站增设应用及通信服务器2套(互备)配置服务器1套;接入交换机2台，调度员工作站2台(含6台液晶显示器);数据打印机1套;调度工作台1套;调度软件进行扩容，并相应增加接口连接线;2 M通道接口不采用传统的分散式路由器，新建5个2 M双环网通道均采用2台模块化高端路由器接入，提高了通道可靠性并减少了设备维护工作量。

被控站增设路由器设备2台(包含2个E1接口，通过专用线缆与2 M通道连接)，数据接入交换机1台(满足所亭内综自及接触网开关站等设备的网络信息接入)，如果综自系统仅提供串口数据，需配置以太网通信控制器，以满足将综自系统的串口数据(RS-232接口)转换为网络信息(RJ45接口)，实现接入2 M环形通道的需求。

箱式分区所设置安全监控系统，同时对胶济线、胶济客运专线、胶黄线(包括变电所、分区所、开闭所)被控站改造，分为6个独立2 M单环网接入胶济视频主机系统，相应进行主站视频安全监控调度主机增容升级改造。

5 箱式分区所供电线设计

胶济客运专线既有柱上开关式分区所供电线采用LGJ-185钢芯铝绞线，分区所由于设置于供电臂末端，考虑越区供电时限制只通行1列动车组，电流在400 A以下。根据供电处提供资料，近期京沪高铁牵引变电所故障退出运行供电臂越区供电时，运输部门均要求供电臂内不限车运行，目前胶济客运专线各牵引变电所、分区所供电线在频繁短时大电流冲击下，造成供电线局部过热出现断股现象(尤其是螺栓线夹附近)。为保证接触网供电可靠，安全运行，在供电线线径变化对造价影响不大的情况下，胶济客运专线新建箱式分区所供电线采用与牵引变电所供电线一致，采用2×LBGLJ-240/30防腐铝包钢芯铝绞线，供电线悬挂采用新型悬挂，一般肩架悬挂采用悬垂线夹，线材配预铰丝保护条，耐张线夹由螺栓线夹更新为预铰丝耐张线夹，分区所跳线线夹由螺栓型改进为压缩型线夹，T形线夹处加设并钩线夹短接线。由于近几年沿线雾霾天气易出现绝缘子闪络跳闸等故障，因此供电线绝缘子由绝缘泄露距离1 200 mm的瓷绝缘子改造为绝缘泄露距离1 400 mm的复合绝缘子。供电线主要零部件材料比较见表2。

表2 主要零部件材料比较

6 结语

胶济客运专线是我国第一批运行动车组的客运专线，随着客运专线、城际和高速铁路路网的形成，高铁CRH380系列动车组运行至既有200～250 km/h客运专线时，可能引起既有客运专线牵引供电系统的适应性改造，如何采取有效解决方案，满足运行和施工过渡应给予足够的重视，确保供电系统安全可靠运行，根据各线具体情况不同，箱式分区所的设计略有区别，本文介绍的设计思路和方式值得借鉴。

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