牵引变电所相别轮换接线新方法

王公社

摘 要： 针对牵引变电所传统换相接线方式，结合牵引变电所大修改造工程设计实践，提出一种新型、简单实用、效果明显的牵引变电所相别调整接线方法。其主要特点是，可以在牵引变电所内自行完成电源进线换相联接工作，不需要依赖电力部门在牵引变电所电源线路中进行调相，提高了工作效率。这种换相联接接线方式，是一种创新，更是一个突破。它不但适用于电气化铁路扩能改造工程，而且可以完全应用于新建电气化铁路工程中。

关键词： 牵引变电所； 换相； 新接线方法； 电气化铁路工程

中图分类号： TN710?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2015）14?0160?03

目前，我国电气化铁路发展突飞猛进，高速铁路、客运专线建设、既有线电气化改造全面推进，铁路电气化率达到60%以上。电气化铁路普遍采用工频单相交流制式，牵引负荷其特点为单相、移动、波动大，在电力系统中产生负序电流，造成三相电力系统负荷不对称，对电力系统产生影响。为了尽可能减小牵引负荷对电力系统的负序影响，其措施之一就是牵引变电所相别采用轮换接入方式。

1 传统换相方式

当各牵引变电所由同一电力系统供电时，相应牵引变电所在电力系统中产生的负序电流与每个牵引变电所接入系统的相别有关。传统换相方式是请电力部门按照铁路牵引供电系统的要求在各牵引变电所电源进线线路中完成，这样相邻几个牵引变电所的电源线路在牵引变电所电源引接入口处的三相相别排列顺序是不同的，一般6个牵引变电所为一个循环。电力部门对一般地方用户各变电所的电源进线三相相别的排序方式是相同的，即面对电源进线侧，从右往左，依次为A，B，C相别。但由于牵引供电系统的特殊要求，由同一供电系统供电的相应牵引变电所，其电源引入相序各所不同，分为正相序和逆相序，有6种排列，即ABC，BCA，CAB（正相序）和ACB，BAC，CBA（逆相序）。其调整相别工作要求由设计单位或者铁路相关管理、运营部门提出，由电力部门在电源线路中完成。电气化铁路牵引变电所的换相接线应符合设计规范要求：

（1） 各牵引变电所在电源进线侧进行相序轮换。其原则应使电气化区段各供电臂不同的相别在三相电力系统中趋于平衡。

（2） 相序排列应有规律，尽量减少供电臂之间出现电压差的地点和减少电压差，避免出现[3]倍的牵引网电压值。不论何种牵引变压器接线方式，均应使各供电臂的相序符号正、负相间（如A，-B，C，-A…或AB，-BC，CA，-AB…）

2 问题的提出

传统的牵引变电所换相接线工作，是由铁路和电力2个部门共同完成。对于新建电气化铁路工程或既有线电气化改造工程，各牵引变电所电源进线相序是在设计单位确定的基础上最终由供用电双方单位签署供电协议或调度协议时确认。

在对既有电气化铁路扩能改造工程和大修改造工程中，以下2种情况会引起既有牵引变电所换相接线的改变或调整：

（1） 在既有牵引变电所之间要增建一个新牵引变电所时；

（2） 电气化区段牵引变电所改造，牵引变压器的接线方式优化，如由三相YN，D11接线改为三相V/V接线时。

这种情况下，铁路部门应该向电力部门提出调整相别申请，等待申请批准后方由电力部门实施调相工作。往往扯皮多，周期长，耗时、耗力、耗费用，影响工程进度。鉴于此，在牵引变电所整所大修改造工程中，提出在牵引变电所电源进线内侧设置双层母线，可在所内自行进行电源进线相序调整，不需要向电力部门申请，就可完成换相工作，省时省力，实用可靠，提高了工作效率。

3 新型实用接线方法

在牵引变电所电源进线内侧设置双层母线，通过由纵向上层母线向下层横向母线的相别转换，即可在各牵引变电所内部完成电源进线的换相接线调整工作。

具体做法是（以110 kV直供牵引变电所为例）：

（1） 牵引变电所电源进线相别顺序维持既有不变。

（2） 电源进线经牵引变电所进线隔离开关顺序接入110 kV纵向上层母线。

（3） 牵引变电所内110 kV跨条位置，新设110 kV横向下层母线，横向母线设于纵向母线下方，水平垂直于纵向母线。横向母线由3组门型架构和2段横向母线组成。

（4） 由横向母线引接相关110 kV设备。110 kV电压互感器、避雷器及其隔离开关和110 kV跨条隔离开关一般是顺着横向母线方向排列安装的，可由横向母线按三相顺序引接；主变压器进线端隔离开关、电流互感器、断路器、主变压器纵向排列安装，主变系统三相由主变进线侧隔离开关引入端子面向进线侧从右至左依次引接到横向母线上。同区段的其他牵引变电所都可以按照上述4个步骤接线，各牵引变电所这部分接线完全相同，与换相接线无关。以上接线示意图如图1所示。

（5） 在纵向母线和横向母线交叉处，按各所换相接线的具体要求作横向与纵向2层母线之间的垂直引线。无论何种电源进线相别顺序，也无论何种变电所换相接线要求，都可以通过纵横上、下2层母线的垂直引线来实现牵引变电所的任何换相接线。上、下层母线之间垂直引接示意图见图2。

图1 牵引变压器110 kV设备接线（一号进线变压器系统）示意图

图2 纵横母线上、下垂直引接示意图

例1：有一牵引变电所，三相V/V接变压器，其电源进线相别为面向进线侧从右至左依次为ABC，要求变电所左侧馈线相别为CA，右侧馈线相别为-AB，这时，纵横母线与设备引接如图1所示，只是纵横上、下母线之间垂直引线有变化，如图3所示，接线满足换相要求。

图3 三相V/V接线牵引变压器换相示意图

举例二，仍有一牵引变电所，三相YN，D11变压器，其电源进线相别为，面向进线侧从右至左依次为ABC，要求变电所左侧馈线相别为-B，右侧馈线相别为A，这时，纵横母线与设备引接如图1所示，只是纵横上、下母线之间垂直引线有变化，如图4所示，接线满足换相要求。

图4 三相YN，D11接线牵引变压器换相示意图

牵引变电所这种换相接线方法目前已应用于多个牵引变电所大修改造项目中，实用效果非常明显。

4 新型实用换相接线的特点

这种在所内完成的换相接线方法完全可以推广到新建电气化铁路工程中，其特点是：

（1） 各牵引变电所可以在所内完成轮流换相接线，不需要依赖电力部门在各所电源进线线路中进行调相，避免了一系列审批手续和扯皮事宜。

（2） 对各牵引变电所电源进线入口处三相相别的排列顺序无特殊要求，可按电力部门地方变电所常规设置排列。各牵引变电所进线相别顺序可做到完全相同，整齐划一。

（3） 牵引变电所的换相相别直观，一目了然，有利于检修维护和技术管理，不会因为运行时间长，标识、档案丢失而查无依据。

（4） 在各牵引变电所设有双层母线的电气化区段，扩能、更新、大修等改造工程中，若遇进线相别需要调整，一台变压器系统停电后，4 h内可完成调相作业，作业简单方便，经济快捷，等同于一般停电检修作业。如遇相邻多个牵引变电所需要同期进行调相，其优越性就更显突出。一般在电气化铁路改造工程中若需调整换相，总是要涉及到相邻多个牵引变电所。

（5） 这种换相接线还可用于AT接线牵引变电所以及220 kV，330 kV等电压等级的牵引变电所。

（6） 牵引变电所内增加了一条横向母线，花费很小，增加检修工作量有限。

5 结 语

在牵引变电所内高压侧设置双层母线，从所内自行解决牵引变电所换相联接的接线十分简单，可以说是一种创新，是对传统调整相别方式的突破。以上方法分析充分表明，这种调整相别接线方法不但适用于既有电气化铁路扩能改造工程，而且完全可以推广应用到新建电气化铁路工程中，必将产生明显效果。

参考文献

[1] 铁道部电气化工程局电气化勘测设计院.电气化铁道设计手册·牵引供电系统[M].北京：中国铁道出版社，1988.

[2] 冯仁杰.电气化铁道供电系统[M].北京：中国铁道出版社，1997.

[3] 赵强，张润宝，薛玉霞，等.牵引变电所换相连接方式研究[J].电气化铁道，2010（2）：28?31.

[4] 尹传贵.客运专线牵引变电所换相联接的分析研究[J].铁道工程学报，2008（10）：45?49.

[5] 铁道部.TB10009?2005铁路电力牵引供电设计规范[S].北京：中国铁道出版社，2005.

[6] 万庆祝，吴命利，陈建业，等.基于牵引计算的牵引变电所馈线电流仿真计算[J].电工技术学报，2007（6）：108?113.