铁路电力、牵引供电相关标准及文件优化建议

夏 炎

(中国铁路经济规划研究院,北京 100038)

铁路电力、牵引供电相关标准及文件优化建议

夏 炎

(中国铁路经济规划研究院,北京 100038)

为进一步优化铁路电力、牵引供电工程设计,梳理现行铁路电力、电力牵引供电工程主要采用的设计标准及文件,主要包括《铁路电力设计规范》(TB10008—2015)、《铁路电力牵引供电设计规范》(TB10009—2016)、《高速铁路设计规范》(TB10621—2014)、《铁路技术管理规程》(TG/01—2014)等,结合工程实践及调研情况,本着保证工程质量安全、提高技术性和经济性的原则,对其中有关条文给出优化合理建议。

电力；牵引供电；高速铁路；标准；优化

进入21世纪，我国铁路建设驶上了大规模、高标准、快速度的发展道路[1]。截止2016年年底，全国铁路营业里程达到12.4万km，其中电气化铁路里程达8万km，电气化率64.5%。电气化铁路以其牵引功率大、运能大、速度快、污染小等优点，成为现代化铁路建设的首选方案。电气化铁路的飞速建设发展离不开铁路工程建设标准的支撑，目前已形成针对铁路电力工程、电力牵引供电工程等全面系统的标准体系，为我国高速铁路建设和中国铁路“走出去”提供了强有力的技术保障和支持[2-4]。为进一步提升铁路工程建设质量、保障安全、提高技术性和经济性，梳理目前主要使用的设计标准及文件具有指导意义。

1 主要设计标准及文件

目前指导铁路电力、电力牵引供电工程设计的标准主要有《铁路电力设计规范》(TB10008—2015)(以下简称“电力设规”)、《铁路电力牵引供电设计规范》(TB10009—2016)(以下简称“电牵设规”)、《高速铁路设计规范》(TB10621—2014)(以下简称“高规”)。另外，由于大部分铁路项目都由中国铁路总公司主持修建，所以其于2014年发布的《铁路技术管理规程》(高速部分、普速部分)(TG/01—2014)(以下简称“技规”)在实际应用中也起到很重要的作用。

对这些标准及文件进行全面梳理，并结合现场工程实践，调研标准及文件使用情况等，总结归纳出以下两方面可以进一步进行优化完善。

(1)标准及文件自身可以进一步优化完善。一是相关条款规定可以通过优化，节省工程投资；二是随着科研技术的成熟，一些科研成果可以用于标准优化。

(2)标准及文件之间可以进一步优化完善。不同标准及文件之间可能存在对同一问题规定不一致的问题。通过优化协调，可进一步提高操作性。

2 自身优化完善

2.1 《铁路电力设计规范》(TB10008—2015)

第8.3.2条 第3款“……位于区间、野外的露出地面的电缆2.0 m高范围内，除穿管外，还应加设砖砌或混凝土防护。”[5]

本条款规定了对于露出地面的电缆要采取加设砖砌或混凝土防护的措施。然而实际调研反映，工程中大量电力电源线、贯通线在架空线与电缆相互转换的电杆处，电缆均露出地面。如严格按照本规范执行，增加工程量巨大，难以实现且实用性不大。“高规”中仅对上下桥电缆在距地面2 m范围内，要求采取砖砌围桩防护。“电力设规”可参照“高规”进行规定，可优化完善为“高速铁路、城际铁路沿桥墩上下桥的电缆在距地面2 m范围内，除穿管外，还应加设砖砌围桩防护。”

第8.3.3条 “电缆沿铁路桥梁敷设时应符合下列规定：1可采用穿管或沿槽道敷设。槽道宜结合人行道合理设置，槽道内应铺装减振垫……”[5]。

规范规定槽道内应铺设减振垫。但工程现场反映铁路桥梁电缆槽内振动对电缆影响有限，且全线桥梁槽道均铺设减振垫会带来工程投资增加，特别是对目前高速铁路大量“以桥代路”的建设模式而言。本条款可优化完善为“……槽道内应采取减振措施……”，不指明应采用减振垫的形式。

2.2 《铁路电力牵引供电设计规范》(TB10009—2016)

第4.5.7条 “导体和导体、导体和电器的连接应符合下列规定：……2需要断开的接头及导体和电器端子的连接处，应采用螺栓连接……”[6]。

本条款规定了导体和导体、导体和电器之间连接所采用的方式，应采用螺栓连接。但目前实际工程中，导体与导体间，特别是电缆之间多采用压接方式。压接方式施工起来更为方便可靠。导体与设备电气端子的连接依旧应采用螺栓连接。因此，可优化完善为“……需要断开的接头及导线和电气设备端子的连接处，可采用螺栓连接或压接……”。

第4.7.1条 第3款“……主变压器的主保护装置与后备保护装置应独立设置……”[6]；第4.7.6条第3款“……220 kV及以上变压器宜采用双重化保护配置……”[6]。

第一个条款规定了主变压器的主、后保护装置应独立设置，第二个条款规定了220 kV及以上变压器采用双重化保护。这两个条款放在一起，容易混淆理解为220 kV及以上变压器要配置4台保护装置，两主两后。而《继电保护和安全自动装置技术规程》(GB/T14285—2006)中第4.1.12条第1款规定：“宜将被保护设备或线路的主保护(包括纵、横联保护等)及后备保护综合在一整套装置内……对仅配置一套主保护的设备，应采用主保护与后备保护相互独立的装置”[7]。实际中，对于220 kV及以上变压器，采用主后一体化保护装置，不仅也能满足保护要求，同时还可以减少保护装置数量，节省投资。因此，为避免造成混淆，这两条条款可以合起来优化完善为一条条款：“采用双重化配置的主变压器保护装置可采用主后一体化保护装置，采用单套配置的主变压器的主保护装置与后备保护装置应独立设置”。

2.3 《高速铁路设计规范》(TB10621—2014)

第11.3.19条 “27.5 kV专用电缆金属屏蔽层与金属保护层应分开接地……2采用单点直接接地方式时，另一端宜设置保护层电压限制器。”[8]

本条款首先规定了27.5 kV专用电缆的屏蔽层和保护层应分开接地，随后又规定单点接地时，要设置护层保护器。这样可以理解为屏蔽层和保护层需分别设置一个护层保护器。然而，铁路总公司科研课题《高速铁路牵引供电27.5 kV单芯电缆敷设设计标准研究》研究结论表明，27.5 kV专用电缆屏蔽层和保护层可共设护层保护器，使用一个护层保护器就能满足功能及安全需求。如此可减少一半护层保护器数量，节省工程投资。所以，本条款可优化完善为“27.5 kV电缆金属屏蔽层与保护层宜采用单点直接接地方式，一端接地，另一端宜设置护层电压限制器。屏蔽层和铠装层可共设护层保护器”。

第11.5.5条 “接触网供电分段设计应符合下列规定：1……在车站两端、正线区间每隔10～15 km处、AT供电方式下靠近AT所附近、长度大于1 km隧道的出入口、长度大于5 km隧道内宜设置绝缘锚段关节及电动隔离开关，并纳入远动……”[8]。

本条款本意是在一定区段范围内设置电分段，缩小事故、维修范围，以及规定隧道的防灾救援要求。其中对于隧道，规定当长度大于1 km时，即在其出入口设置绝缘锚段关节及隔离开关。这条在实际执行过程中，对于隧道众多的山区铁路，会引起大量锚段关节及隔离开关的设置，既不必要又带来巨大的运营维护工作。在维持原意的基础上，可对其说法进行优化完善，可规定为：

“高速铁路宜在下列地段设置绝缘锚段关节，并满足至少半个供电臂停电要求：

(1)车站两端；

(2)供电臂中部或AT所附近；

(3)特长隧道、长隧道、隧道群区段两端；

(4)隧道或隧道群长度大于5 km时可每隔5 km设置；

注：以上(2)、(3)、(4)项的绝缘锚段关节可结合线路工况合并设置。”

第12.2.7条 “车站及区间通信、信号等与行车有关的一级负荷应由电力一级负荷、综合负荷贯通线路提供两路相互独立的电源供电……有条件时，车站信号负荷可由车站综合变压器低压侧另接引第三路备用电源。远离贯通线路的通信信号一级负荷可采用三路相互独立的电源供电……”[8]

本条款规定车站信号负荷、远离贯通线的通信信号负荷除了原有的双电力贯通线供电外，在有条件时，再接第三路电源作为备用。引接第三路电源必要性不高，本身一级负荷已经有两路贯通线互作备用进行供电，可靠性较高。强行引入第三路电源，不仅会造成系统接线复杂，同时增加设备故障率，综合效果反而下降。作为优化完善，可以将此规定删除，具体项目进行具体设计。

3 彼此之间优化完善

3.1 “高规”与“电力设规”

“高规”第12.2.4条 “……配电变压器装机容量近期达10 MV·A以上、经技术经济比较合理时，宜采用35 kV及以上电压等级的地区变配电所进行集中供电。”[8]

“电力设规”第4.3.2条 “由铁路10 kV配电所供电的变压器最大安装容量不宜超过15 MV·A。”[5]

2本规范从不同的出发点，对配电所电压等级与其变压器最大安装容量的对应关系作出了规定。按照“高规”规定，10 MV·A以上变压器采用35 kV及以上电压等级电源供电，反过来可以理解为10 MV·A及以下变压器采用35 kV以下，即10 kV电压等级对其进行用电。而“电力设规”规定，10 kV电压等级电源对应最大变压器安装容量可达15 MV·A。2条规定分别从不同角度出发，规定的变压器容量范围有交叉，容易造成混淆，使用时带来苦难。为减少歧义，建议两本规范相协调，对同样电压等级供电的变压器最大安装容量规定同一个数值。

3.2 “技规”与“电力设规”

“技规”(高速部分)第184条 “35 kV及以下的电线路(包括通信线路、广播电视线路等)不得跨越接触网，应由地下穿过铁路”。[9]

“电力设规”表7.7.3架空线路与铁路交叉或接近的规定中规定10 kV及以下架空电力线路不得跨越接触网，35 kV电力线路可以跨越，电力线路距接触网最上部导体最小距离为3 m。[5]

“技规”(高速部分)规定35 kV及以下电力线路不得跨越电气化铁路，“电力设规”仅规定10 kV及以下电力线路不得跨越电气化铁路。如按“技规”执行，将造成高速铁路大量35 kV电力线路进行迁改，增加投资。经调研测算，在建高速铁路35 kV电力线路如需迁改，将增加投资约31亿元。考虑到《铁路安全管理条例》(国务院令第639号)无此项规定、现行国家标准《66 kV及以下架空电力线路设计规范》(GB50061—2010)允许上跨[10]，且原铁道部《转发国务院安全生产委员会办公室关于对电力线通信线广播电视线交越和搭挂进行安全整治的通知》(办运发[2003]25号)中仅规定“在电气化区段，严禁10 kV及以下电线路、通信线、广播电视线交叉跨越和搭接”。建议“技规”(高速部分)按照“电力设规”进行修改，允许35 kV电力线路按照有关规定进行上跨，如此可节省大量工程投资。

“技规”(普速部分)第209条 “35 kV及以上电力线路的电杆内缘至线路中心的水平距离不小于杆高加3 100 mm。35 kV以下电力线路的电杆内缘至线路中心的水平距离不小于3 100 mm”。[11]

“技规”(高速部分)第183条 “电力线路的电杆内缘至线路中心的水平距离不小于杆高加3 100 mm”。[9]

“电力设规”表7.7.3架空线路与铁路交叉或接近的规定中规定对电气化铁路，电杆支柱距轨道中心最小距离满足：10 kV及以下电力线路，路内10 m，路外平行时杆高加3.1 m，交叉时10 m；35～66 kV电力线路，平行时杆高加3.1 m，交叉时30 m；110 kV及以上，杆高加3.1 m，无法满足时双方协商确定[5]。

从规定中就可以看出，“电力设规”根据不同电压等级、不同情况进行了细致而又有针对性的规定，且与电力行业相关标准相符[12]，而技规中则大而全的统一要求要满足最小距离为杆高加3.1 m的要求。这样“技规”在执行过程中遇到了许多困难，特别是对于高电压等级的路外电力线路，塔高极高，此时要想满足杆高加3.1 m的规定非常困难。有些线路甚至要因此进行大规模迁改，投资代价巨大。建议“技规”按照“电力设规”修改相关规定，满足国家、行业标准要求即可，减少不必要的工程投资。

3.3 “技规”与“电牵设规”

“技规”(普速部分)第203条、“技规”(高速部分)第183条规定“跨越电气化铁路的各种建(构)筑物与带电部分最小距离，不小于500 mm。”[9，11]

“电牵设规”表5.3.2空气绝缘间隙值中规定25 kV带电体距跨线建筑物底部的静态间隙正常值(不小于)500 mm，困难值(不小于)300 mm[6]。

关于跨线建筑物与25 kV带电体最小距离的要求，“技规”规定最小为500 mm，“电牵设规”规定正常时为500 mm，困难时为300 mm。“电牵设规”这样规定是考虑到大量既有线情况，如都严格按照500 mm执行，将大量增加跨线建筑物建造和迁改投资。且欧洲标准《架空接触网》(EN50119—2009)中规定跨线建筑物与25 kV带电体最小距离仅为270 mm[13-14]。建议“技规”按照“电牵设规”进行修改，以适用于更多工况，减少不必要投资。

4 结语

铁路电力、牵引供电工程设计是施工、验收的源头，相关标准及文件又是这源头制定的依据[15]。虽然经过多年电气化铁路的建设，积累了大量工程经验，但标准及相关文件中依然有可以进一步进行优化完善的地方。通过对相关标准及文件进行全面系统的梳理整理，对有关问题提出优化完善建议，有助于进一步提高工程设计质量及其安全性和经济性。

[1] 中国铁道学会电气化委员会.中国铁路电气化建设[M].北京：中国铁道出版社，2014.

[2] 王哲浩，桑翠江.努力做好高速铁路工程建设技术标准体系编制工作[J].铁道通信信号，2010(1)：1-3.

[3] 王祖峰，刘永红，李文豪.高速铁路牵引供电系统技术标准体系[J].中国铁路，2011(1)：34-39.

[4] 朱飞雄.《高速铁路设计规范(电力牵引供电部分)》的主要技术创新[J].铁道经济研究，2010(3)：18-20.

[5] 国家铁路局.TB10008—2015 铁路电力设计规范[S].北京：中国铁道出版社，2016.

[6] 国家铁路局.TB10009—2016. 铁路电力牵引供电设计规范[S].北京：中国铁道出版社，2016.

[7] 中国国家标准化管理委员会.GB/T14285—2006 继电保护和安全自动装置技术规程[S].北京:中国标准出版社，2006.

[8] 国家铁路局.TB10621—2014 高速铁路设计规范[S].北京：中国铁道出版社，2015.

[9] 中国铁路总公司.TG/01—2014 铁路技术管理规程(高速铁路部分)[S].北京：中国铁道出版社，2014.

[10] 中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50061—2010 66 kV及以下架空电力线路设计规范[S].北京：中国计划出版社，2010.

[11] 中国铁路总公司.TG/01—2014 铁路技术管理规程(普速铁路部分)[S].北京：中国铁道出版社，2014.

[12] 张华志.牵引变电设计标准与电力行业相关标准差异性分析[J].铁道标准设计，2014(4)：123-125.

[13] 朱飞雄.欧洲铁路接触网受电弓系统兼容标准及其影响[J].铁道标准设计，2005(6)：97-100.

[14] 杨佳，潘英.委内瑞拉北部铁路接触网设计关键技术[J].铁道标准设计，2013(6)：154-157.

[15] 刘莉蓉.电气化铁路“四电”集成中接触网设计执行标准的探讨[J].铁道技术监督，2014(12)：6-8.

Optimization Recommendations for Related Standards and Official Documents of Railway Electric Power and Traction Power Supply

XIA Yan

(China Railway Economic and Planning Research Institute, Beijing 100038, China)

In order to further improve the design of railway electric power and traction power supply, this article sorts out the related design standards and official documents of railway electric power and traction power supply, mainly including Code for Design of Railway Electric Power (TB10008—2015), Code for Design of Railway Traction Power Supply (TB10009—2016), Code for Design of High Speed Railway (TB10621—2016) and Railway Technology and Management Specification (TG/01—2014). And based on the engineering practices, optimization recommendations are proposed to improve relevant clauses in the above codes for better project quality and technical and economical benefit.

Electric power; Traction power supply; High speed railway; Standard; Optimization

1004-2954(2018)01-0123-04

2017-05-09；

2017-06-19

夏 炎(1989—)，男，工程师，2014年毕业于北京交通大学电气工程专业，工学硕士，主要从事铁路电力、电力牵引供电标准管理及其他标准化工作，E-mail：15120074099@163.com。

U223

A

10.13238/j.issn.1004-2954.201705090001