高铁配电所电源故障停电跨所供电方案优化研究.pdf

广西铁道2023年增刊高铁配电所电源故障停电跨所供电方案优化研究韦生高（南宁局集团公司调度所，助理工程师，广西南宁530029）摘要：结合南宁局高铁配电所设备实际情况，通过对高铁配电所电源故障停电时跨所供电操作流程分析，提出供电操作优化方案，以满足高速铁路日益增长的旅客运输需求。关键词：高铁配电所；电源停电；跨所供电；方案优化1引言高铁配电所是提供铁路用电的核心设施，其主要任务是不断提高供电质量和可靠性，以满足铁路运输生产需要。它为行车信号、通信、站房提供电源，是高速铁路安全、高效、快捷、舒适运输不可或缺的重要行车设备。配电所长时间停电将会对高铁运输造成严重干扰。2高铁配电所电源停电现状2.1高铁配电所电源停电原因高铁配电所电源线路以架空线为主，受地理环境和气候条件影响较大，易发生断线、接地短路等故障，高寒地区的配电所在冬春季节经常发生电源线大面积覆冰，需全所长时间停电配合地方供电局完成除冰工作。2.2高铁配电所电源停电统计高铁配电所电源从地方 35kV 变电站接入，部分变电站电源来自地方小水电站，大多数处于偏僻地带、所内无人值守且开关不具备远动操作功能，供电可靠性相对较低。通过对历年电力故障统计分析，如图 1所示，高铁配电所电源故障率成逐年增长态势。图1历年高铁配电所电源故障统计2.3高铁配电所电源停电影响高铁配电所电源发生故障短时无法恢复，导致相关站区照明、安检、电梯、空调等铁路重要生产用电停电，容易引起主要设备损坏、大量减产，甚至发生人身伤亡事故。停电期间，严重干扰铁路员工工作秩序，在增加工作量的同时还降低工作效率；对旅客进出站、乘候车带来诸多不便，造成社会负面影响更是无法估量。配电所长时间停电，势必会造成动车组大面积晚点，导致高速铁路运输秩序混乱，甚至会中断行车。为满足我局高速铁路飞速发展，优化高铁配电所电源线故障的处置方法迫在眉睫。3传统跨所供电处置方法及问题为减少配电所电源故障对运输产生的影响，当配电所电源停电且得到地方供电局短时间无法恢复供电通知后，供电调度通常使用相邻配电所贯通线引入故障所作为电源的跨所供电方式，来恢复故障30配电所重要用户的供电，正常运行状态下配电所的主接线如图2所示。图2正常运行状态下配电所的主接线图3.1处置方法3.1.1传统处置方法采取跨所方式供电，供电调度首先通过远动操作将故障配电所转为空载状态，然后通知值班员当地操作将综合贯通调压器调至手动1:1档，退出即将作为故障配电所电源用的贯通保护装置的失压功能，再合上该断路器，完成使用相邻配电所贯通线引入故障所作为电源的跨所供电操作。3.1.2物理隔离为防止地方电源突然来电造成并网运行，采取跨所供电时需分开进线隔离开关形成物理隔离。同时为给所内开关、保护装置等重要电气设备提供电源，通常采取退出电源保护装置的失压功能后再合上电源断路器给所用变供电。因电气闭锁关系无法通过远动操作方式合上电源断路器，只能让值班员到高压室电源柜采用手动按压当地紧急合闸按钮完成，具体操作步骤如图3所示。图3传统的处置方法需要值班员当地操作3.2存在的问题3.2.1手动调档为保证贯通线电压稳定，在配电所主母线与贯通母线间设置有载调压器，对贯通线电压自动调节。正常情况下调整变压器档位是通过调压控制器来操作的，调压电机采用交流电源。跨所供电时，贯通线由馈出变为电源，此时调压器如果仍置于自动调压将造成配电所电压反调（当贯通线电压偏高时调压器升档，电压偏低时反而降档），因此需要调整到1:1档位。但当配电所发生电源停电时，所内交流电停电，调压控制器就无法远程电动调档，需要值班员到调压器室手动调档，用时15到20分钟左右。3.2.2权限受限退出贯通及电源保护装置失压保护功能操作界面较复杂，值班员使用权限受到诸多限制，当地操作完成用时一般在5到10分钟左右，且易发生错误。3.2.3合闸风险查阅高铁配电所安装接线图发现，在电源断路器合闸回路中串接进线隔离开关的常开接点，意味着进线隔离开关在分位时，是无法通过电气回路合上电源断路器的。该闭锁关系实用意义不大，甚至还影响日常检修工作及应急处置操作。让值班员去高压室电源柜当地操作合闸存在一定的人身安全风险且用时较长，一般需要15到20分钟左右。通过上述分析可以看出，传统跨所供电方式，处置流程较复杂，多个倒闸项目都需要值班员到高压设备区当地手动操作方可完成，全程用时需要1个小时以上，且存在较高安全风险。3.3传统案例某变电所 3#变压器差动故障跳闸，变压器电缆损坏，同时4#变压器因故障无法使用，造成某车站全站停电。因传统跨所供电操作步骤多，且需值班员在所内来回奔波于控制室、高压室、隔离开关室和调压器室当地手动操作，用时2小时才完成跨所方式恢复车站供电。该车站属于枢纽核心设施，担负着多条高铁线路接发车任务，当日旅客发送量高达 17533 人次。此次大面积长时间停电严重影响车站行车组织、旅客购票、候车及乘降，导致全局动车、客车运输秩序均受干扰，造成极其恶劣的社会影响。4跨所供电处置方案优化为解决传统跨所供电用时长、操作人员安全风高铁配电所电源故障停电跨所供电方案优化研究31广西铁道2023年增刊险大问题，急需对传统跨所供电处置方案优化，提高工作效率。4.1优化方案4.1.1远动调档使用跨所供电时取消将综合贯通调压器调至手动1:1档的倒闸操作，改为先采取跨所供电恢复所内交流电源后，再由供电调度视主母线的电压情况通过远动操作进行调档。铁运【1999】103 号 铁路电力管理规则 规定：10kV 及以下三相供电的用户受电端电压波动幅度应不超过额定电压7%。根据规定要求，当电压值在9.3kV-10.7kV 范围时，是不需要进行调整电压的操作。4.1.2取消退出失压保护通过研究继电保护装置失压保护动作原理及逻辑条件，确定采取跨所供电方式时不需要退出失压保护功能也能合上贯通线及电源线的断路器，取消退出失压保护此项操作，供电调度员可迅速恢复所内供电。4.1.3修改设计方案联系供电部及设备管理单位，修改电源断路器控制回路电气闭锁的设计。目前，桂林供电维管段和柳州供电段已在贵广客专线灵田配电所、阳朔配电所、恭城配电所、柳南客专线来宾北配电所作为试点取消电源断路器与进线隔离开关电气闭锁关系。当配电所发生电源线故障需要跨所供电时，进线隔离开关在分位情况下，也可以通过远动操作合上电源断路器，极大地提高处理故障的效率及安全性。同时设备管理单位检修人员也反馈，取消该闭锁关系后，设备运行无异常且给日常检修工作带来很大的便利，具体操作步骤如图4所示。图4创新处置方法所有操作均由远动操作通过上述优化后，整个跨所供电操作均由供电调度员通过远动系统完成，该方案简便灵活、用时少、安全性高，不需要值班员在配电所内各室来回当地倒闸操作。一般10分钟内可以完成跨所供电操作，较传统方法减少40分钟。4.2优化案例4.2.1案例一贵广客专线某配电所电源线路因雷击导致全所停电，地方供电公司反馈故障原因不明不能立即送电。当时有2趟动车组准备在某车站办理旅客乘降作业，供电调度立即按照优化后的方案进行跨所供电的操作，用时7分钟恢复车站供电。4.2.2案例二贵广客专线某配电所上一级变电站遭遇水害，导致配电所两路电源同时停电，地方供电公司反馈短时间无法恢复供电。此时正是暑运高峰期，天气炎热，某车站候车旅客众多，车站等相关部门立即启动应急预案，启用发电机，增加工作人员采取人工售票、检票、安检等。供电调度按照优化后的方案进行跨所供电的操作，用时仅5分钟恢复车站供电。上述两起成功的处置案例，对旅客出行，列车运行均未造成影响，诠释了优化方案的实用效果。图5两种处置方法优劣势对比5结束语实践证明，优化后的方案科学、有效、直观、准确性高，避免值班员当地操作失误、时间过长等不可控因素的发生，不仅大大压缩了处置时间并且有效提高了安全保障，减少因故障停电造成影响。32