相邻高铁间联络线供电设置电分段或电分相方案研究

杨孝忠

0 引言

随着我国高速铁路的快速发展，各条高铁线路之间由于互联互通的需要，设置的联络线日益增多，联络线供电的安全性、可靠性直接影响着运输组织的安全，因而联络线供电设计十分重要，设计时接触网设置电分段装置还是电分相装置值得探讨。本文针对两种工况，一是相邻高铁线路由不同牵引变电所供电，二是相邻高铁线路由同一牵引变电所供电，尤其针对第二种工况，设置电分段或电分相均可行的情况下，结合具体的项目案例，分析相邻线路间的联络线供电设置电分段装置和电分相装置的优缺点，以期对相邻高铁间联络线供电设计提供参考和借鉴[1～5]。

1 相邻高铁线路由不同牵引变电所供电

相邻高铁线路由不同牵引变电所供电时，有3个因素需要考虑：一是由于高铁线路机车负荷大、牵引变电所容量大，各牵引变电所通常引自不同的地方变电站，由于不同地方变电站承担的地方用电负荷不同以及相邻高铁线路机车负荷不同，会引起各牵引所的220 kV进线电源的电压值不同，虽然可以通过牵引变电所内的牵引变压器调压开关进行调节，但仍存在一定的电压差；二是为减少铁路对电力系统的负序影响，各牵引变电所均采用相序轮换的方案，相邻线路的牵引变电所在本联络线上的供电臂相序要做到相同存在很大的困难，相序不同则相角差不同，也将造成电压差；三是相邻线路上行车组织不同，造成线路负荷的不同，也会引起一定的电压差。

综合以上分析，该工况下3种因素都将造成电压差。在设计时，为避免高铁正线间联络线接触网绝缘锚段关节因压差引起拉弧的风险，两条高铁线路间的联络线供电建议采用设置电分相的方案。

2 相邻高铁线路由同一牵引变电所供电

相邻高铁线路由同一牵引变电所供电时，结合前一种工况下提出的3个因素：对于因素一，由于是同一个牵引变电所供电，220 kV进线电源电压相同，不存在压差情况；对于因素二，若相邻线路属于同一供电臂供电，也不存在相角差情况；对于因素三，需要具体情况具体计算。综上，在该种工况下，联络线供电采用设置电分段或电分相的方案均具有可行性，需要针对具体项目进行具体分析。由于联络线线路较短，重点需要检算设置电分相的可行性，在具备设置电分相条件下，重点计算相邻线路间由于行车组织不同造成接触网压差的值，在满足机车运行安全的情况下，确定采用设置电分段或电分相的方案。本节结合具体项目案例进行研究。

2.1 宁盐联络线概况

宁盐联络线自徐宿淮盐铁路贡兴线路所至连淮扬镇铁路吉庆线路所，上行线长度为3.81 km，下行线长度为4.05 km，设计时速120 km[6]。

2.2 宁盐联络线供电方案比选

2.2.1 相邻线路供电方案

贡兴线路所、吉庆线路所均由连淮扬镇铁路和徐宿淮盐铁路共建的淮安东牵引变电所供电，基本位于供电臂中部（距离基本相同），连淮扬镇铁路、徐宿淮盐铁路供电方案示意图见图1。

图1 供电方案示意图

2.2.2 淮安东牵引变电所概况

淮安东牵引变电所进线采用 2回独立的 220 kV电源，220 kV侧采用线路变压器组接线形式。

牵引变电所设2组三相V/x接线牵引变压器，每组变压器由2台独立的单相变压器组成。主变压器采用1组运行1组备用运行方式，设置备用电源及变压器自投装置，计费采用高压侧计费方式。

220 kV侧设置电动隔离开关、断路器、氧化锌避雷器、电压互感器及电流互感器。外部电源高压进线侧电压互感器、避雷器单独设置检修用隔离开关。

牵引变电所馈线侧接线方式：牵引变压器出口设置2×27.5 kV断路器，2×27.5 kV母线采用单母线分段。每段母线上设置1组电压互感器。

上、下行供电的2回2×27.5 kV馈线间设置1台联络电动隔离开关，实现上、下行断路器间互为备用。

牵引变电所设置2台10/0.4 kV自用变压器，分别引入2路10 kV电源，分别引自综合负荷贯通线和一级负荷贯通线。

牵引变电所220 kV进线采用H型架构，主变压器采用户外低式布置，其他220 kV配电装置均采用户外中型布置方式。2×27.5 kV及27.5 kV设备均采用户外中型布置方式，所内设置事故集油井。

牵引变电所生产及辅助生产房屋采用平房布置，设有控制室、通信室及必要辅助房屋[6]。

淮安东牵引变电所主接线如图2所示。

由图2可知，宁盐联络线两侧高铁线路均由淮安东牵引变电所供电，220 kV进线电压、牵引变压器损失均相同，且徐宿淮盐铁路的盐城方向和连淮扬镇铁路的镇江方向馈线均引自同一段母线，因而馈线的相序也相同，不存在相角差的情况，理论上宁盐联络线设置电分段或电分相的方案均具有可行性。下文根据具体方案进行研究计算。

图2 淮安东牵引变电所主接线

2.2.3 方案一：设置电分段方案

由于贡兴线路所、吉庆线路所均由淮安东牵引变电所同一段母线供电，且相序一致，按照供电设计规范，可以设置电分段[7]，考虑切除故障的灵活性和可靠性，宁盐联络线的供电方案采用两端设置电分段方案，运行时一端隔离开关常开，一端隔离开关常闭，详见图3。

图3 宁盐联络线设置电分段示意图

2.2.4 方案二：设置电分相方案

将方案一宁盐联络线两端接触网绝缘关节（隔离开关）取消，在联络线中部设置电分相[8]，接触网供电分段示意如图4所示。

图4 宁盐联络线设置电分相示意图

由于本联络线线路长度较短，能否设置电分相需要行车专业进行检算。

电分相位置设置情况见表1及图5。

图5 宁盐联络线电分相示意图

表1 宁盐联络线设置电分相位置

电分相检算说明：

（1）该电分相设置位置距前后方信号机距离满足文献[7]中11.5.5.2条“列车过分相断电区距最近信号机不宜小于550 m”的规定。

（2）根据“电分相不宜设置在连续大坡道、变坡点、大电流及出站加速区段”的规定[9]，电分相不宜设置在一离去区段（指从反向进站信号机至正向第一个闭塞分区分界点处的区间信号标志牌或区间通过信号机的区段），该电分相设置满足以上要求。

（3）电分相距上一架信号机的距离应满足列车在上一架信号机前停车再重新启动时能够无电通过电分相。经过牵引计算，该电分相在信号机前停车再启动的速度满足要求[10]。

综上所述，方案二设置电分相方案在技术上可行。2.2.5 方案比选

方案一和方案二在技术上均可满足规范要求的设置条件，方案一运行方式灵活，接触网装置简单，便于运营维护，但接触网绝缘锚段关节压差如果较大容易引起拉弧；方案二接触网装置相比方案一复杂，但机车运行通过时不会产生拉弧现象。

经过供电仿真计算，正常运行时联络线两侧电压差值约为0.2 kV；一条线正常运行，另一条线运行一列车情况下，联络线两侧电压差值约为1.1 kV。经过与供电运营部门充分对接，两种方案在理论上均可满足需求，考虑方案二对于压差的适应能力更强，且越区供电时方式更灵活，建议采用设置电分相的方案。

3 结语

本文对相邻高铁间联络线两种不同供电工况下接触网采用电分段装置和电分相装置的优缺点进行了研究分析，并重点对同一牵引变电所供电情况下，结合具体案例进行检算计算。综合各种因素建议：相邻高铁线路由不同牵引变电所供电时，联络线须设置电分相装置；相邻高铁线路由同一牵引变电所供电时，在行车检算具备设置电分相的情况下，为避免联络线上接触网绝缘锚段关节在压差较大情况下引起拉弧以及提高越区供电的灵活性，建议优先考虑设置电分相装置的方案。