铁路牵引变电所带电改造过渡技术浅析.doc

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中铁二院西安勘察设计院有限公司 雷小波
摘要：文章以宝兰二线宝天段拓石牵引变电所改造过渡施工为例，介绍了牵引变电所改造过渡的施工特点及施工过渡方案。
关键词：牵引变电所；主变；移动高压室；带电改造
随着中国经济的高速发展，铁路运能的进一步扩大，对电气化铁路牵引变电所的要求越来越高，既有的铁路牵引变电所正面临着更新及发展，怎样更加安全高效可靠的对既有电气化牵引变电所进行不间断供电的全所改造成为了新的课题。
在宝兰二线的整个既有电气化铁路牵引变电所改造中，宝鸡拓石牵引变电所的带电改造所涉及到的一次设备改造率达到100％，所以二次设备均全部更换，工作量大，施工难度高，施工时间短，仅有45天的时间。现以拓石牵引变电所不间断供电改造施工为例，简述牵引变电所带电改造的施工特点及施工过渡方法。
1、拓石牵引变电所简介
拓石变电所始建于1980年，位于陇海线宝鸡之天水之间的咽喉地带，既有设备陈旧，尤其是主变压器因为陇海线的运能不断提高，已经严重过负荷，一直截至到今，受多种原因的制约，都未能进行大规模改造。
拓石牵引变电所的两条主供电臂长，特别是单行线路坡度大而长。尽管牵引变电所输出电压很高，但网端电压低，且既有接触网为简单悬挂方式，很难实现越区供电。单行线路经常过负荷，因此要增大主变压器的容量。主变压器的容量从12000kVA增大到50000kVA，增幅到达300%。主变27.5kV侧原有的单母线更换为双母线。
拓石牵引变电所的110KV电源进线系统接线采用较老式的‘单母线分段’接线方式（现多数已不采用），系统整体设备结构复杂，变电所改造后，系统接线采用‘双T接线’方式。且所内的隔离开关均为手动，此次牵引变电所带电改造后可实现远程控制，大大降低了劳动强度。加之二次设备的全部更换，将可实现更可靠的供电。
综上所述，拓石牵引变电所改造时，不能间断接触网供电，影响行车安去。施工时，牵引变电所原有设备就地更换，既有的主变压器、少油断路器等重要设备不能长时间退出备用。
2、拓石牵引变电所施工过渡带电改造的施工方案
（1）110 kV电源进线改造方案
根据设计方案：拓石牵引变电所进线改造维持第三路电源进线接入形式不变，改造元拓线和社拓线，使其互为备用，保留宝拓线简单接入形式不变；增加三组计量流互，在原位置基础上更换，支柱利旧；既有元拓线、社拓线进线断路器予以拆除，保留进线断路器靠主变侧的隔离开关不变；既有位置更换YH及其隔离开关。对比图见下：

既有110KV电源进线“单母线分段”接线方式示意图

改造后110KV电源进线“双T接线方式”示意图
整体改造方案分为四个步骤：
a、更换社拓进线既有1041隔离开关，拆除1104断路器及安装新110KV计量电流互感器，更换1002至1023跨条及分支软母线。此步骤改造时要注意确认所内进线电源来路方向及其备用方式，系统的运行和备用方式；
b、更换元拓进线既有1061隔离开关，拆除1106断路器及安装新110KV计量电流互感器，更换1001至1013跨条及分支软母线，更换1001电动隔离开关。
c、更换1YH及其1013隔离开关，更换1BL，新设备更换后直接接入1001至1013的分支母线；
d、更换2YH及其1023隔离开关，更换2BL，新设备更换后直接接入1002至1023的分支母线。
110 kV电源进线改造时需注意的几个关键点：
a、考虑到拓石牵引变电所的既有电源进线为三路，改造每路电源进线时，首先要确认改造的该路电源处于备用状态，并确认现使用的电源来路方向，同时应考虑第三路电源的备用方式；
b、应注意主变系统的运行方式，是跨条接入还是直通接入，根据不同的电源接入方式，考虑主变的备用；
c、每次作业时提前准备好施工的工具，机械和金属预制件；
d、充分考虑好每个施工步骤的事故应急预案及其设备的备用方式，在发生突发事故时，能够在最短的时间内使用备用模式投入供电，将事故造成的影响降低到最小。
（2）、主变压器系统改造
主变压器系统改造的核心为主变系统的备用，在改造过程中，既有主变压器一台运行，一台退出，原位更换新的主变压器，在更换新的主变压器的施工过程中，要保证既有运行的那一台主变在出现故障的时候，能有备用的变压器及时恢复送电，确保陇海线供电正常。如下图所示：

（3）、馈线系统改造
以往既有的电气化铁路牵引变电所的馈线改造中，特别是高压室的扩建，均采用停电或利用天窗点进行施工，往往造成施工周期长，对行车干扰非常大。拓石牵引变电所的馈线改造采用了一种全新的过渡装置－移动高压室来代替既有高压室完成既有牵引变电所的馈线不停电改造。
过渡装置为户外交流金属封闭开关及控制设备，由全密封的金具开关柜与户内手车式真空断路器、隔离开关、电流互感器、电缆连接设备及微机成套保护装置组成，采用模块化结构，具有集成度高、性能可靠、占地面积小、移动方便、施工安装快捷等特点。
为满足牵引变电所施工过渡时期的铁路运输安全，保障牵引变电所的不间断供电，主接线应满足在两台主变压器交替运行时，不需要长时间的倒换作业和调试。所以采用两台移动高压室进行过渡的方案。移动高压室主接线图见下：

移动高压室主接线图
利用两台移动高压室代替既有高压室运行。一台移动高压室接一台主变,采取一进两出的主接线形式。将每台移动高压室进线高压电缆直接敷设在对应的主变低压侧辅助母线上。待移动高压室空载后，将移动高压室馈线电缆与馈线隔离开关相连接，将串联补偿装置接入负载运行，既有高压室设备退出运行。利用移动高压室配套的两面控制盘对两台移动高压室内的断路器进行操作，两台移动高压室共用一套中央信号装置，采取并接方式进行。以上工作完成后，才可以对既有高压室设备、室外27.5kV馈线侧改造施工。示意图如下：

移动高压室代替既有高压室过渡主接线图
事故应急的处理方案：
当移动高压室内断路器小车出现问题时，可以在3分钟内迅速将小车推出，将备用断路器小车推入并合闸恢复送电；当运行的移动高压室内无备用的设备出现问题时（如电压互感器、电流互感器等），将主变压器进行倒切，退出故障的移动高压室，投入另一台移动高压室。
3、拓石牵引变电所的改造施工特点
拓石牵引变电所带电改造过渡施工，不同与新建变电所及停电改造，其施工特点主要有以下几点：
（1）、安全系数小。由于拓石变电所处于陇海铁路的咽喉地带，周边变电所无法实现越区供电，所以在施工过程中，很多都是带电作业，安全系数非常小。而且所内整体设备结构复杂，设备繁多，所内场地狭小，带电设备较多，极易发生人身和设备事故。平常施工中的一个微小疏忽，就会影响整个陇海线的行车安全，构成事故。
（2）、施工难度大。因既有牵引变电所已进行多次的小范围改造，变动较大，设计图和既有图纸与设备的实际接线有很大的出入，全所二次设备都要进行改造，每次设备改造时都要进行施工过渡，保证设备的运行。大大加大了施工的难度。
（3）、施工周期短。拓石牵引变电所改造工程由于种种原因， 直到2003年4月才进点施工，正式开始展开施工则到了2003年5月10日，而业主要求在2003年6月25日就要全所改造完成，投入开通送电，这就意味着我单位要在45天的时间内，更换控制、保护盘18面、既有利旧改造3面，共21面盘柜；拆除110KV少油断路器3台，既有位置更换2台；既有位置更换110KV三相隔离开关4组；更换110KV计量电流互感器3组9台；更换110KV保护电流互感器2组6台；更换并补装置2套；更换主变压器2台（容量4万KVA）；既有高压室全部退出改造；既有室外馈线部分除既有两路进行改造外，还新增两路馈线系统。这样的工作量以正常进度需要一年半的时间才可以完成，而指挥部却要求在45天的时间内完成，这个工期，被很多从事牵引变电所施工的同行认为是“不可能完成的任务”。
4、施工中的几点体会
牵引变电所带电改造过渡施工，能够锻炼施工队伍，对工程技术人员及工人的素质有很大的提高。在施工中，应注意以下方面：
（1）、在牵引变电所带电改造过渡施工中，要有可行性的施工方案，以及处理运行设备和施工中的各种施工的能力。
（2）、要加强施工单位与运营单位的协调合作，实行作业简洁化、标准化，保证运行安全。
（3）、要注意施工节奏，不能与整个施工部署脱节。例如进行主变系统改造是，要将两个主变系统区分开，然后依次改造。改种中要将新的控制保护系统与旧的控制保护系统并接，不能取消备用。
（4）、要有高素质的施工一线工人，否则很难满足施工短、快、强特点的施工要求。
5、结束语
在牵引变电所带电改造施工中，要保障不间断供电运行，进行新建及拆旧换新，并且带电操作，这些都需要很强的专业技术和熟练的现场施工人员。同时，牵引变电所带电改造，需要在短时间内完成大量的设备拆除与更新，完成变电所带电调试，可以培养高素质的工程技术人员和熟练的技术工人，为今后既有牵引变电所带电改造过渡施工打下坚实的基础。
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