接触网故障切除装置在分区所改造中的应用

李鹏

（国能朔黄铁路发展有限责任公司，河北沧州 062350）

0 引言

朔黄铁路属于繁忙煤运专线，日均开行重载列车120对，最大行车密度每天139对，现有供电方式采用的带加强线的直接供电，上下行并联运行。由于运量的增加以及导线的磨耗，既有方式已经不能满足运量增加的需要，需要将其改造为AT供电的方式[1]。

直供分区所改为AT分区所，由于征地等条件限制，分区所拆除后在原址新建，旧分区所必须先退出运行，新分区所需要一段时间才可以建好，期间不能影响铁路运输的正常进行。针对上述情况，本文采取安装接触网故障切除装置CTQ，在分区所退出后代替分区所实现上下行并联供电并在上下行任何一侧出现故障时可随时通过远动退出上下行并联[2]。

1 接触网故障切除装置的特点

支线接触网故障切除装置，具有故障切除、数据收集、远程控制、故障速报等功能[3]。能够在不影响正线供电的情况下自动将故障从正线接触网上瞬间切除，使正线线路保持正常供电，将故障范围降至最小；实时监测支线接触网运行状况，并将故障详细报文传输至调度端，为故障的巡查和处理提供可靠的技术支持；具有“遥控、遥测、遥信”功能，故障情况下实时上传故障信号及故障报文数据至调度端，同时直发短信、直拨手机通知相关工作人员，便于及时组织抢修[3]。

数据传输方式灵活，可以采用有线光缆，也可以采用中国电信3G、中国移动2G GPRS、中国移动GSM等多种形式接入。控制方式灵活，可以调度远方控制，也可以就地地面电动、手动控制。设备厂家可以时刻通过GSM通信对设备通信情况进行监控，发现设备失电可及时通知设备管理单位。

故障切除装置供电方式多样，可以采用AC 220V，也可采用DC 110V。装置内部有蓄电池及储能装置。

2 接触网故障切除装置用于分区所改造的原理

CTQ支线接触网故障切除装置终端设备由单级真空组合断路器和CTQ支线接触网故障智能切除控制终端装置两大部分，以及其他附属设备，如电压互感器、避雷器等组成。其中，单级真空组合断路器内附电流互感器，CTQ支线接触网故障智能切除控制终端主要由控制器仓、电源仓、电池仓3个部分组成。

接触网故障切除装置代替分区所实现上、下行并联，并在上、下行任何一侧出现故障时可通过远动退出上下行并联，确保线路平稳运行。半边拆除的分区所可直接从所内引出DC 110kV电源供CTQ故障切除装置用电；分区所全所拆除后，无法引出DC 110V电源，因此故障切除装置的电源采用GBZW-27.5kV型取电式电源装置从接触网上取电来实现[4]。

以朔黄铁路南湾分区所为例，接触网故障切除装置安装主接线如图1所示，单台接触网故障切除装置安装如图2所示。

图1 接触网故障切除装置主接线

图2 单台接触网故障切除装置安装

3 实施过程

3.1 施工工艺流程

施工工艺流程如图3所示。

图3 施工工艺流程

3.2 施工步骤

3.2.1 施工准备

（1）现场调查前根据设计图纸、技术资料组织技术人员进行技术交底，掌握施工内容及施工工艺，及早发现施工中可能出现的问题并提出解决办法。

（2）提前将所需材料、工器具准备齐全放置妥当，并检查确认材料完好无损。

（3）调查CTQ装置及过渡供电线支柱，重复利用现场既有供电线支柱。并对电源线路径进行规划。确定支柱、过渡供电线、电源等方案及故障切除装置布置及接线图。如图4所示，以南湾分区所故障切除装置现场布置为例，支柱A-G充分利用现场既有供电线跨越支柱以及跨越的供电线，新组立支柱新1#。CTQ装置采用单杆安装，分别位于新1#、G支柱上，编号231、232，手动隔开2311、2321分别安装在C、F支柱上，取电式电源装置安装在A支柱上。附属设备电压互感器、避雷器与CTQ同支柱安装。

图4 接触网故障切除装置现场布置及接线

（4）与运营单位、供电段、设计单位、调度室等共同协商确定故障切除装置型号，提报物资采购计划，对材料、设备进行检查及交接试验，同时提报天窗施工计划。选项参考依据如表1所示。

表1 CTQ系列产品选型特征

3.2.2 支柱组立

（1）根据调查结果确定方案，对既有支柱不能满足的要求的重新进行组立，为下一步安装设备、电源装置做好准备。

（2）根据定测位置进行基坑开挖施工。

（3）利用汽车吊或轨道吊组立支柱并整正。

3.2.3 故障切除装置及附属设备安装

（1）单级真空组合断路器安装。根据确定的方案，安装真空组合断路器。首先安装设备托架，托架可以采用单杆安装和双杆安装形式，由于现场条件限制，可以采用单杆安装。由于真空组合断路器设备比较重，可以采用吊车在天窗点内安装。两个供电臂分开进行编号，编号延续分区所内的断路器编号方式，231、232。

（2）CTQ支线接触网故障智能切除控制终端装置安装。控制终端装置作为组合断路器的操作及控制机构，在断路器下方距地面2m以上安装。

（3）电压互感器安装。电压互感器在计量功能使用，安装在CTQ的上方，方便引线。

（4）避雷器安装。避雷器安装在CTQ支柱的顶端。

（5）手动隔开安装。手动隔开作为上下行断开时的明显分界点，分别在图4中的支柱C和F上安装，两个供电臂分开进行编号，编号延续分区所内的电动隔开编号方式，2311、2321。接触网故障切除装置终端设备现场安装如图5所示。

图5 接触网故障切除装置终端设备安装

3.2.4 取电式电源安装及电源引入

（1）利用天窗点安装取电式电源装置。将取电式电源装置（容量为600VA）正极从供电线T接，负极从回流线T接，取电式电源装置正极前加装27.5kV熔断器一组（1A）。取电式电源装置的容量根据CTQ储能电机等的功率确定。

根据现场情况，利用既有供电线跨越支柱安装取电式电源装置，如图4中的A支柱。取电式电源装置的安装按照电压互感器的安装工艺标准进行。

（2）配电箱安装及接线。取电式电源装置出口安装配电箱1个，配电箱为一进两出，一路为东冶方向故障切除装置提供电源（电缆型号：VV22-2×6），另一路为滴流磴方向故障切除装置提供电源（电缆型号：VV22-2×6）。电缆敷设采用穿管敷设方式，在天窗点外进行。

3.2.5 故障切除装置系统调试

（1）对于采用有线通信方式的CTQ，需要提前敷设通信光电缆，并接入调度系统。

（2）设置系统通信波特率，要确保能够正常通信，必须保证网络中各通信设备波特率相同。

（3）设置系统通信设备地址，当通信网络中同时具有多个通信设备时，必须保证网络中的每个通信设备地址唯一。

（4）对设备的调度远方控制、就地地面电动控制、就地杆上控制柜电动控制、就地断路器机构箱电动控制、就地断路器机构箱手动控制及旁路开关等功能进行调试。

3.2.6 设备引线安装

（1）根据图4的接触网故障切除装置现场布置及接线示意图，从跨越供电线、接触网引线至手动隔开、避雷器、单级真空组合断路器接线端，并且T接至电压互感器，形成回路，通过故障切除装置实现上下行供电臂并联运行。

（2）为保证试运行期间故障切除装置故障时分区所能迅速恢复运行，既有上下行接触网供电线上网连接维持不变。

3.2.7 故障切除装置投入运行

（1）安装及调试完成后，申请天窗内断开分区所231、232断路器，断开所内电动隔离开关（分区所退出运行）；当地合CTQ装置2311、2321手动隔离开关，确认合位并加锁；电调远动合CTQ装置231、232断路器并确认合位（故障切除装置投入运行）。接触网故障切除装置现场安装完成如图6所示。

图6 接触网故障切除装置安装完成

（2）故障切除装置投入试运行。试运行48h，如果出现设备故障立即回复分区所进行供电。

（3）试运行未发现问题，第二个天窗点拆除既有分区所及供电线。

3.2.8 既有分区所及供电线拆除、改造

（1）拆除既有分区所内设备、房屋，进行基础、高压室、电缆沟、给排水及设备安装等施工。施工中注意机械设备与过渡设备的绝缘距离。

（2）拆除剩余的既有供电线，进行新供电线基础、支柱组立、导线架设等作业，达到开通条件。

3.2.9 新分区所投入运行、故障切除装置退出

利用天窗点，配合牵引变电所AT开通投入新建AT分区所。因分区所两侧的牵引变电所可能无法同时开通，分区所投运时首先断开需要投运侧的CTQ，分区所运行正常后，拆除CTQ及附属装置。

4 新的使用方案

由于现场为器件式分相绝缘器，在牵引变电所发生故障或者外部电源同时故障时，使用上述安装方式不具有越区供电的能力。在施工过程中不断的总结经验，得出以下安装方式，不仅可以在既有电气化铁路直供分区所原址AT改造中代替既有分区所的作用还可以实现越区供电的功能[5]。

利用现场支柱在A1、A2、B1、B2上安装单级手动隔离开关，在C、D上安装单级电动隔离开关，新立支柱E、F安装CTQ接触网故障切除装置。在牵引变电所正常送电的情况下闭合开关C、D，CTQ接触网故障切除装置则代替分区所作用实现上下行并联供电。当牵引变电所无法送电时，则打开开关C、D，闭合开关A1、A2、B1、B2实现越区供电。

接触网故障切除装置使用方案如图7所示。

图7 新的故障切除装置使用方案

5 结论

采用新的安装方案不仅可以为分区所原址重建争取宝贵时间，而且在牵引变电所发生故障时，可以立刻采取措施进行越区供电，减少对正常运输的影响。