浅析丰沙大线过负荷跳闸成因及解决办法

2020-07-29金智杰

中国设备工程 2020年15期

金智杰

（中铁建轨道运营有限公司，河北唐山 064000）

丰沙大线为西北地区与华北、东北地区客货运交流的主要通道，在全国铁路路网布局占有重要的地位。中国铁路北京局集团有限公司管内丰沙大线复线电气化改造于1984年12月开通。随着丰沙大线运量的逐年提高，牵引定数增加及追踪间隔的缩短，导致列车紧密追踪时过负荷跳闸严重，牵引供电系统已超负荷运行。本文对既有牵引供电设备情况介绍，简述设备增容改造、运输调整等解决方案，通过对比，满足了牵引供电运行条件，达到了铁路增吨重载的要求。

1 既有丰沙大线设备情况

1.1 线路运量显著提高、车流排放密集

既有丰沙大线为双线电气化铁路，直供加回流供电方式，牵引供电系统设计能力为年输送能力7000万t、货车70对、客车18对，货物列车牵引定数上行3800t，下行3300t，超轴上行5000t、下行3500t。采用自动闭塞行车方式，列车最小追踪间隔为7min。

1.2 接触网承力索、接触线载流量不足

接触悬挂采用全补偿简单链型悬挂，上行隧道内为简单悬挂。其中，既有承力索为TJ-95、GJ-70型非载流承力索，上行隧道内接触线为CTAH-120型、站线CTAH-85型。隧道、站线内接触线已经不能满足载流要求。

1.3 变电所设备老化严重、容量不足

管内设有6座变电所、6座分区所、1开闭所。其中，最早投入运行的西八里变电所牵引变压器为1994年制造，设备老化严重，变压器容量已不能满足供电能力要求。如表1所示。

1.4 新型机车额定功率增大

重载牵引机车为双机牵引HXD2B型，机车额定功率高达19200kW。客车牵引机车单机牵引为HXD3C型。交流传动机车采用四相限整流，使电流波形逼近正弦波，且电流与电压的相位基本同步。所以，交直交型电力机车的谐波含量很小、功率因数可高达0.97，使得牵引网阻抗引起的损失及变压器损失均大幅下降，通常牵引网末端电压水平较高。由于牵引质量的增大，使得牵引负荷成倍增大，机车带电电流最大达860A，对接触网的载流能力提出更高的要求。因此，牵引网载流能力成为控制电气化铁路设计的关键技术指标。

1.5 过负荷跳闸增多

2015年，丰沙大线共发生过负荷跳闸36起，重合成功26起，下行重合闸撤除造成中断供电10起，停时81分。下行过负荷跳闸数量占总数94.4%，如图1所示。

图1 2015年过负荷跳闸分布图

分析：每次跳闸，供电臂内均有双机牵引重载列车运行（4200吨以上），以及其他客车或单机货车运行，共不少于4台电力机车牵引，各变电所馈线保护整定值均调整为1000A，接触线长期载流量应不超过600A。丰沙大线下行为较大上坡，下行供电臂内电力机车集中上坡同时取流，造成瞬间电流超过变电所整定值，引起跳闸。

2 解决办法

2.1 供电设备改造

（1）接触网。更换既有站线及隧道内接触线、承力索、回流线。站线接触悬挂改造标准与正线一致。增大接触线的横截面积，可以有效提高拉断力、增大载流量，降低升温，避免载流量过大影响机械强度。我国规定接触线工作温度为95℃，允许最高工作温度为150℃。以隧道内更换后导线温度在150℃时为例，载流量达到800A，可以满足机车牵引5000t时取流的需求。

（2）变电所。更换丰台西、西八里、官厅西、宣化变电所既有变压器。对高压室母线进行改造，更换高压室穿墙套管及支持绝缘子，对所内架空导线进行改造。各所设置集中接地箱，采用电缆集中回流方式。对既有无10kV自用电变压器的变电所设置一台10/0.4kV三相自用电变压器，电源由所外电力贯通线接引。有10kV自用电变压器的变电所电源改造为由所外电力贯通线提供，以提高供电质量和可靠性。更新改造的主变压器、无功补偿等设备基础根据设备情况进行相应改造。

2.2 定期进行主导电回路测温

加强牵引供电设备主导电回路测温工作，对周边设备环境温度进行分析。及时发现设备隐患。主导电回路关键设备包括：供电线上网点、馈线设备线夹及供电线接续点、锚段关节电联接、电缆头、线岔电联接、股道电联接、开关设备（包括设备线夹、触点及电联接线夹）、供电加强线线夹、吸上线及回流线接续点等。

测温时，必须在被测点有最大（或较大）持续负荷电流时进行，以保证真实反应被测点的载流能力。最大（或较大）持续负荷电流，一是变电所馈线控制盘负荷电流大于200A时获得；二是区间测量时，有双机牵引大列或一个供电臂通过多趟电力机车时获得。

2.3 车流调整

根据数据分析及运行情况经验，对丰沙大线下行车流情况进行调整，具体如下：

（1）供电臂内有客车运行情况下，此供电臂内不安排4200t以上重载列车运行；（2）在正常运行情况下，建议少于等于3台电力机车牵引，在上述供电臂内运行（单机除外）；（3）在上行作业时，分区亭解环、下行重合闸撤除情况下，下行供电臂内如有4200t以上双机牵引电力机车运行时，不安排其他电力机车运行；如无4200t以上双机牵引重载列车运行，限制重车不超过2列。