高铁牵引变电所二次接线系统细部设计分析研究

吴向阳 刘 维

（1.中铁电气化局集团第一工程有限公司 2.中铁电气化局集团有限公司设计研究院）

0 引言

自铁路总公司Q／CR 9253—2018《高速铁路牵引供电系统细部设计和工艺质量标准》发布以来，有力促进了各项精品工程的建设，涌现出京张高铁、沪通铁路等一批优质工程，在外在观感和内在质量品质方面取得了长足进步，但在牵引供电系统的二次系统运行功能层面，仍然需要进行进一步深入研究和探讨。

本文就牵引变电所检测试验的过程中发现的问题进行经验总结，从检测试验的角度对牵引变电所创优工程建设中的各项质量进行进一步细化和深化，目的在于提高工程的一次成优率，达到真正的建维一体。

1 检测试验中常见情况

1.1 极性回路接线问题

高铁牵引变电所中的极性回路正确与否是保证整个牵引变电所和列车正常运行的关键核心回路。极性回路一般分为：计量表计极性回路、主变差动极性回路、馈线保护极性回路3个回路。尤其在AT供电方式中，继电保护装置的计算依据为T线电流和F线电流的矢量运算，若不掌握极性规律，极易在前期接线过程中造成二次极性线接线错误。

1）设计单位的二次回路图中只是画出了电流回路和电压回路的原理图，前期没有就设备的安装和保护装置的运算方式进行详细规划并在图纸明示，造成相应二次接线错误。

2）保护厂家的主变差动矢量运算方式不统一，造成现场需要变更接线从而适应保护装置的运算规则，在改线的过程中极易造成接线错误和接线返工。

3）220kV电流互感器的安装位置一般为正装，即一次侧电流为P1进，P2出，低压侧27.5kV GIS柜中的电流互感器因集成在柜中，无法直接看到，据作者长期在一线试验经验看，27.5kV电流互感器的安装位置朝向是一致的，而实际主变低压侧进线电流一般为从开关柜下部流进，上部流出，馈线柜的电流方向为母线上部流入，下部流出，电流流向不同，造成二次接线错误。如图1所示。

图1 牵引所主接线（局部）

1.2 二次系统的设计问题

1）继电保护盘作为整个牵引变电所的大脑中枢，将所有二次线均汇集在保护盘后侧二次端子排上，但是因保护厂家之间的设计理念不同造成二次线数量差异很大，虽然目前精品工程建设中均采用二次线直接排布法，但是大量的二次线极易造成接线错误和返工现象存在。

2）直流电源的设计问题，为保证供电可靠性，室外机构的电机电源一般为环形供电，在检测试验过程中发现，由于没有一个清晰的闭环路径图，造成接线错误后，查找极其困难和繁琐。如图2所示。

图2 原直流电源回路示意图

1.3 机构箱端子排设计问题

1）户外隔离开关机构端子箱、220kV隔离开关机构端子箱、主变端子箱中的接线端子均采用单端子，因二次回路中均存在大量的正负极公共回路，需要端子间进行短连接操作，造成一个端子接2根线的现象存在，造成虚接和断接情况。

2）个别27.5kV GIS柜厂家采用插拔式端子排，同样存在上述情况，而且端子排间距过小，极易造成接线错误和接线不牢。

3）机构箱设计不合理，造成端子排空间压缩，没有预留足够进行二次线接线的空间，造成线路拥挤不堪，增加了接线的难度，使观感质量和内在功能无法做到统一。

1.4 二次接线颜色问题

精品工程建设中为了整齐美观，将所有二次线均设置为一个颜色，从整体看固然美观，但从功能上无法直观看出交流回路、直流回路以及电机回路的区别，也给后期运营维护检修工作造成一定困难。

国标GB50258—2018《电气装置安装工程1kV及以下配线工程施工及验收规范》第3.1.9条规定：当配线采用多相导线时，其相线的颜色应易于区分，相线与零线的颜色应不同，同一建筑物、构筑物内的导线，其颜色选择应统一；保护地线（PE线）应采用黄绿颜色相间的绝缘导线；零线宜采用淡蓝色绝缘导线。

2 对策分析

2.1 提高审图的能力和水平

提高现场技术主管对于施工二次图的审图能力，了解并掌握整个牵引变电所内部二次系统的工作原理，对于二次系统的操作回路、控制回路、电源回路以及闭锁回路能够熟练掌握。

现场技术主管要对电气设备的机构端子排和二次施工图纸的端子排按照二次运行原理进行认真仔细核对，经过笔者10余年检测经验，70%的接线错误均为安装至现场的设备端子排和二次施工图对应不上造成。

2.2 提前策划极性回路

认真总结以往精品工程建设经验，发挥设计联络会优势，提前进行物资关口前移，制定详细技术对接清单。

对于极性回路，要结合电网的换相相序、设备安装位置统一进行提前策划，可以采取以下措施。

1）建议保护厂家采取统一的主变差动回路矢量运算公式，有利于牵引变电所的统一标准化工作，减少路局管段内的不同保护厂家的检修试验工作量。

2）建议全部采取220kV电流互感器和27.5kV电流互感器正装正接方式，涉及到27.5kV GIS柜4面进线柜流互安装朝向和馈线将有不同，但是带来的直接优点就是差动极性回路、馈线回路极性达到真正的安装统一、标识统一，有利于现场接线和后续试验工作。

3）上述两个方式标准后，二次电流回路图将不再是示意，而是一个真正的二次实际运行电流图，有利于后期的运行维护检修工作。

2.3 优化直流二次接线系统

1）改变室外机构电机电源和操作电源的拓扑回路，建议在室外两个机构端子箱处增加二次空开回路，每一个空开对应各自的隔离开关或者断路器等机构，两端环形供电改成点对点供电，两个机构端子箱之间电机电源、控制电源等进行直连，形成顶层的网状供电。如图3所示。

图3 改进后的直流电源回路示意图

2）对于室外机构箱、主变端子箱的端子均采用双端子形式，避免采用插拔式端子，应采用螺钉式端子形式，端子排孔径大小要和线芯直径相对应，有利于接线稳固牢靠。如图4所示。

图4 接线端子采用双层接线端子排

2.4 统筹考虑二次电缆颜色

提前针对各个直流回路、交流回路等策划好线芯颜色，不建议采用全部线芯色一致的行为，要对电机回路的正负极进行线芯颜色区分，对交流回路按照相位进行线芯色区分，更加有利于检测试验以及后续的检修维护工作。如图5所示。

图5 电源回路接线区分颜色

3 送电检查工作

因检测试验全部完成，到牵引变电所启动受电之间有时间间隔，这段时间内不可避免会有各个单位的检查工作、项目的各项清扫工作、SCADA调试工作，因此送电前的试验工作显得尤为重要。作者建议从以下几方面开展：

1）最后一次检查工作除了必须的绝缘检查外，交流回路、极性回路、闭锁回路、备自投回路要做全面检查确认。

2）因备自投回路试验，要模拟加两路试验电压，为了防止电压反到高压侧，要拆掉压互二次线，因此要先做备自投试验，备自投试验调试完成后，恢复接线，对全所所有二次线的螺钉压紧性进行检查。

3）在27.5kV馈线侧进行短路，按照文献［2］中所述的整组试验形式进行所内所有交流回路的检查，并对两路电压回路进行核相操作。

4）操作全部断路器和隔离开关，进行闭锁回路检查。

5）核对定值无误后，对全所进行送电前的成品保护工作。

6）受电启动成功后，在联调联试期间要进行极性回路的查看工作，确认无误后，整个极性回路的测试工作才圆满结束。

4 结束语

通过以上各个措施和对策的施行，可以使精品工程在二次接线系统中得到了进一步延伸和拓展，变电所运行的质量和功能得到了强化，达到了外部观感和内在质量的有效统一，并且有利于运营单位的维护检修工作，实现了真正的建维一体。