柳梧铁路牵引变电所电气主接线优化研究.pdf

柳梧铁路牵引变电所电气主接线优化研究朱建平（南宁局集团公司供电部，工程师，广西南宁530029）摘要：结合运行方式灵活性、供电可靠性、运维便利性等方面，分析柳梧铁路5座牵引变电所施工图初步设计的电气主接线，指出110（220）kV侧、27.5kV母线侧、27.5kV馈线侧电气主接线存在问题，提出有针对性优化设计方案建议。关键词：牵引变电所；主接线；运行方式；优化柳州至广州铁路柳州至梧州段（以下简称柳梧铁路）是广西“十四五”规划重点项目，为复线电气化铁路，线路正线长238.129km，全线牵引供电采用带回流线的直接供电方式，共设牵引变电所5座，由两个设计院负责供电方案设计。2022年4月施工图初步设计完成后，经审查，发现牵引变电所电气主接线还需重点完善。1110（220）kV侧电气主接线优化1.1盘石、濛江牵引变电所优化1.1.1设计方案盘石、濛江牵引变电所110kV侧电气主接线采用分支接线，如图1所示（以2#系统为例），电压互感器102YH、避雷器102BL通过隔离开关 1022GK与 110kV电源进线连接，安装在进线隔离开关1021GK电源侧。图1110kV侧电气主接线设计原图1.1.2存在问题一是增加与地方供电线路结合部（正常情况仅有1021GK与地方供电线路一处结合部），设备结合部管理难度和管理成本加大。例如1022GK及其软母线检修或故障处理作业时，须电源进线停电方可进行，电源进线停电受地方供电部门掌控，停电计划协调难度大，申请手续办理繁琐，批复困难，易造成设备失修。二是与既有牵引变电所110kV侧电压互感器、避雷器接线方案和设备布置不一致，电源进线失压时自投动作逻辑设计原理也与既有的不一致，不便于统一和规范管理。1.1.3 优化方案 将110kV侧电压互感器、避雷器从进线隔离开关电源侧改接到负荷侧，通过隔离开关与架空软母线连接，如图2所示。此接线方案不仅减少与地方供电线路结合部，便于1022GK及其软母线检修或故障处理作业，还可与既有牵引变电所接线保持一致，有利于统一和规范管理。图2110kV侧电气主接线优化设计图1.2龙兴、平洋牵引变电所1.2.1设计方案龙兴、平洋牵引变电所110kV侧电气主接线采用分支接线，进线隔离开关至主变间110kV架空软母线一端与电源进线处H型架构直接连接，另一端与主变处型架构直接连接，如图3所示。图3110kV架空软母线设计原图广西铁道2023年增刊19广西铁道2023年增刊1.2.2存在问题110kV断路器或主变需增容改造或达到大修年限需整体更换时，因施工时间较长，特别是主变增容改造时涉及基础重新制作，施工时间达两个月左右，施工期间进线隔离开关须处于断开状态，才能确保架空软母线无电，满足施工安全要求。在此情况下，所内仅剩一路电源进线带一台主变的运行方式，无其他运行方式可供选择，供电可靠性大幅降低，全所面临停电安全风险压力极大。1.2.3优化方案电源进线处H型架构和主变处型架构间增设一组 型过渡架构，具体位置在110kV电流互感器进线端隔离开关处，将110kV架空软母线分成两段分别与相关架构连接，如图4所示。此种接线方案优点是在进行110kV断路器或主变长时间改造施工时，只需断开110kV电流互感器进线端隔离开关即可满足施工安全要求，所内仍有两路电源进线可供使用，运行方式较原来任意一路电源进线带未施工的主变运行，提高供电可靠性。图4110kV架空软母线优化设计图1.3梧州牵引变电所优化1.3.1设计方案梧州牵引变电所220kV侧电气主接线采用两回路电源进线之间毫无联系的线路变压器组接线，如图5所示。图5220kV侧电气主接线设计原图1.3.2存在问题全所只有两种运行方式，即1#电源进线带 1#主变运行和 2#电源进线带 2#主变运行。例如发生一回路电源进线停电或 1 台主变故障，则全所仅剩另一回路电源进线带另一台主变运行，无其他运行方式可供选择，运行方式灵活性很差，供电可靠性大幅降低。1.3.3优化方案220kV侧电气主接线采用分支接线，即在220kV两回路电源进线之间设置由隔离开关分段跨条，将220kV电压互感器、避雷器从进线隔离开关电源侧改接到负荷侧，通过隔离开关与架空软母线连接，如图6所示。此接线方案共有四种运行方式，即1#电源进线带1#主变运行、1#电源进线带2#主变运行、2#电源进线带2#主变运行、2#电源进线带1#主变运行，运行方式比原接线方案增加1倍。即使发生一回路电源进线停电或 1 台主变故障，也有两种运行方式可供选择，运行方式灵活性更高，供电可靠性也相应提高。图6220kV侧电气主接线优化设计图227.5kV母线侧电气主接线优化2.1盘石、濛江牵引变电所优化2.1.1设计方案盘石、濛江 2 座牵引变电所27.5kV 母 线 采 用 双 极 联 动 隔 离 开 关 2001GK、2002GK分段的接线方案，如图7所示。图727.5kV母线侧电气主接线设计原图2.1.2存在问题一是供电灵活性差，若单相母线某处发生故障，采用相关分段隔离开关切除故障点时，因隔离开关联动，影响非故障相母线正常供电，造成非故障相母线不必要停电。二是在单相母线停电检修作业时，断开相关分段隔离开关，造成非故障相母线停电，扩大停电范围和影响运输秩序。2.1.3优化方案27.5kV 母线采用单极隔离开关2001GK、2002GK、2003GK、2004GK分段接线方案，如图8所示。此种接线方案在单相母线某处故障或停电检修作业时，断开该相母线相关分段隔离开关即可，不影响非故障相母线正常供电，供电灵活性高，停电范围缩小。20图827.5kV母线侧电气主接线优化设计图327.5kV馈线侧电气主接线优化3.1主备用回路隔离开关优化3.1.1设计方案5座牵引变电所27.5kV馈线备用回路隔离开关与主用回路隔离开关采用串联接线方案，如图9所示（以211、212馈线为例）。图927.5kV馈线侧电气主接线设计原图3.1.2存在问题一旦主用回路隔离开关发生故障，将导致备用回路无法投入供电。例如211馈线主用回路2111GK发生触头过热烧损、合闸拒动等故障，需切换到备用回路投入21BQF和2113GK供电时，因2113GK与2111GK为串联关系，导致备用回路无法投入使用。3.1.3优化方案将 27.5kV馈线备用回路隔离开关与主用回路隔离开关改为并联接线方案，如图10所示。此种接线方案实现主、备用回路完全独立，任一回路中断路器或隔离开关发生故障，都不影响另一回路投入供电，提高27.5kV馈线主、备用回路相互切换灵活性。图1027.5kV馈线侧电气主接线优化设计图3.2隔离开关安装位置优化3.2.1设计方案5座牵引变电所27.5kV馈线隔离开关安装在高压室内，采用高压母排接线方案，如图11所示。图1127.5kV馈线隔离开关安装接线设计原图3.2.2存在问题一是高压室内设备均采用网栅间隔布置方式，即使只进行一台隔离开关检修，也须全所停电才能满足作业安全要求，扩大停电范围和影响运输秩序。二是因每台隔离开关网栅间隔空间有限，宽度仅为900mm左右，检修人员在间隔内检修隔离开关电动机构箱设备极为不便，处处受到箱门开度过小、网栅遮挡等限制，无法快速实施检修，作业效率低。3.2.3优化方案将 27.5kV馈线隔离开关安装在高压室外馈线侧场坪上，采用户外杆上安装和软母线接线方案，如图12所示。此种接线方案优点一是任意一台馈线隔离开关检修仅需一条馈线停电，停电范围大大缩小，减少对运输秩序影响。二是隔离开关的检修作业在户外开展，无狭窄空间限制，便于快速实施检修，提高作业效率。图1227.5kV馈线隔离开关安装接线优化设计图4结束语通过分析柳梧铁路5座牵引变电所电气主接线运行方式灵活性、供电可靠性、运维便利性等方面，找出110（220）kV侧、27.5kV母线侧、27.5kV馈线侧电气主接线存在问题并提出优化方案建议，为柳梧铁路5座牵引变电所电气主接线设计完善、建设施工和运维管理打下良好基础，为后续新建铁路牵引变电所电气主接线设计提供有益借鉴。柳梧铁路牵引变电所电气主接线优化研究21