■ 李麗雅

李麗雅：中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，高級(jí)工程師，湖北 武漢，430063

廣州南站牽引變電所位于新廣州樞紐內(nèi)，是一座大型樞紐牽引變電所，不僅承擔(dān)武廣高速鐵路的供電任務(wù)，還為與之相連的廣州—深圳南延至香港、廣州—珠海、貴陽(yáng)—廣州等客運(yùn)專線、廣州動(dòng)車段開(kāi)閉所和廣州南站內(nèi)的站線及各車場(chǎng)等設(shè)施供電，共計(jì)14回饋線。同時(shí)，還要考慮未來(lái)發(fā)展的預(yù)留條件。近期，按牽引變電所采用單臺(tái)單相接線的牽引變壓器設(shè)計(jì)，預(yù)留遠(yuǎn)期改為2臺(tái)單相牽引變壓器組成V/X接線條件。此外，考慮到牽引變電所選址、用地困難，新廣州樞紐牽引變電所220 kV和27.5 kV的電氣設(shè)備采用高可靠性、少維修、免維護(hù)的戶內(nèi)安裝氣體絕緣（GIS）組合電器設(shè)備和開(kāi)關(guān)柜，生產(chǎn)房屋按2層樓房設(shè)計(jì)，并設(shè)有半地下電纜夾層。近期所有27.5 kV側(cè)饋線按同一相電供電，遠(yuǎn)期卻不能按同一相電供電。因此，27.5 kV側(cè)主接線型式設(shè)計(jì)面臨開(kāi)關(guān)設(shè)備如何配置與布置、房屋大小及樓板孔洞如何預(yù)留、如何避免或減少二次工程、二次工程施工時(shí)如何完成過(guò)渡等問(wèn)題。根據(jù)樞紐總體規(guī)劃要求，在設(shè)計(jì)中提出4種方案。

1 方案一： 2×27.5 kV母線不分段運(yùn)行

設(shè)置2臺(tái)母線分段隔離開(kāi)關(guān)可滿足近期由1臺(tái)1#（或2#）牽引變壓器通過(guò)開(kāi)關(guān)向全所14回饋線供電。遠(yuǎn)期當(dāng)單相接線的牽引變壓器改為由2臺(tái)單相牽引變壓器組成V/X接線時(shí)，饋線不能按同一相電供電，將此開(kāi)關(guān)分閘，以滿足母線分段運(yùn)行條件（見(jiàn)圖1）。該方案接線簡(jiǎn)單，初期建設(shè)投資少，也能滿足近遠(yuǎn)期供電要求。但由于該所饋線多，牽引變壓器容量大，動(dòng)車在緊密運(yùn)行狀態(tài)下，27.5 kV側(cè)母線電流超過(guò)2 500 A。經(jīng)調(diào)研，國(guó)內(nèi)外目前沒(méi)有能滿足如此大容量的成熟開(kāi)關(guān)設(shè)備。

牽引變電所中的牽引變壓器采用單相接線是國(guó)外高速電氣化鐵路牽引供電技術(shù)的共識(shí)和發(fā)展趨勢(shì)，采用單相牽引變壓器供電，其接觸網(wǎng)的電分相數(shù)量是其他接線型式牽引變壓器的一半；從減少接觸網(wǎng)電分相數(shù)量、有利于高速列車運(yùn)行、牽引變壓器容量利用率高、牽引變電所結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單及投資少等角度考慮，高速鐵路的牽引供電系統(tǒng)優(yōu)先采用單相牽引變壓器，在困難條件下，可考慮采用其他接線型式。

2 方案二：2×27.5 kV母線分段運(yùn)行，牽引變壓器27.5 kV側(cè)設(shè)置斷路器

27.5 kV側(cè)母線開(kāi)關(guān)設(shè)備如何配置實(shí)際上是27.5 kV側(cè)主接線型式如何確定，這關(guān)系到能否采用單臺(tái)單相牽引變壓器接線型式和少維修、免維護(hù)的2×27.5 kV氣體絕緣（GIS）開(kāi)關(guān)設(shè)備，以滿足高速鐵路高可靠性的供電要求。為此，從供電的運(yùn)行方式、設(shè)備保護(hù)設(shè)置的安全可靠性等方面對(duì)單相牽引變壓器27.5 kV側(cè)主接線型式進(jìn)行專題研究，提出2個(gè)解決問(wèn)題方案，即方案二和方案三。

方案二取消母線分段隔離開(kāi)關(guān)，母線分段運(yùn)行，牽引變壓器27.5 kV側(cè)設(shè)置斷路器（見(jiàn)圖2）。但1#牽引變壓器27.5 kV側(cè)的2臺(tái)斷路器開(kāi)關(guān)柜（或2#牽引變壓器2臺(tái)斷路器開(kāi)關(guān)柜）在牽引變壓器故障跳閘時(shí)動(dòng)作不能同期，存在毫秒級(jí)的時(shí)間差，但不會(huì)影響設(shè)備運(yùn)行。

圖1 27.5 kV側(cè)主接線型式設(shè)計(jì)方案一

圖2 27.5 kV側(cè)主接線型式設(shè)計(jì)方案二

3 方案三：2×27.5 kV母線分段運(yùn)行，牽引變壓器27.5 kV側(cè)不設(shè)置斷路器

方案三同方案二，也取消了母線分段隔離開(kāi)關(guān)，母線分段運(yùn)行，但牽引變壓器27.5 kV側(cè)不設(shè)斷路器，因此不存在牽引變壓器保護(hù)跳閘動(dòng)作不同期的問(wèn)題（見(jiàn)圖3）。與方案二相比較，方案三對(duì)饋線后備保護(hù)少了一級(jí)，由牽引變壓器高壓側(cè)220 kV做饋線后備保護(hù)，牽引變壓器220 kV側(cè)倒閘次數(shù)增加，對(duì)全所供電有影響，降低了供電的可靠性。

4 方案四： 2×27.5 kV母線設(shè)置隔離開(kāi)關(guān)分段運(yùn)行

考慮到遠(yuǎn)期饋線不是同相電供電，方案二雖然供電可靠性較高，但兩段母線所帶饋線負(fù)荷差別較大，因此考慮將母線通過(guò)4臺(tái)隔離開(kāi)關(guān)分為3段，即方案四（見(jiàn)圖4）。

根據(jù)牽引網(wǎng)近遠(yuǎn)期供電規(guī)劃，將各饋線位置在不影響進(jìn)出線敷設(shè)的前提下進(jìn)行了調(diào)整。近期，分別將母線I段和II段之間的隔離開(kāi)關(guān)合閘，母線II段和III段之間的隔離開(kāi)關(guān)分閘，1#牽引變壓器27.5 kV側(cè)1臺(tái)斷路器開(kāi)關(guān)（或2#牽引變壓器27.5 kV側(cè)1臺(tái)斷路器開(kāi)關(guān)）向I段和II段母線供電，III段母線由1#牽引變壓器27.5 kV側(cè)另1臺(tái)斷路器開(kāi)關(guān)（或2#牽引變壓器27.5 kV側(cè)另一臺(tái)斷路器開(kāi)關(guān)）供電，使其各段母線的負(fù)荷均勻。遠(yuǎn)期，當(dāng)單相接線的牽引變壓器改為由2臺(tái)單相牽引變壓器組成V/X接線時(shí)，分別將母線I段和II段之間的隔離開(kāi)關(guān)分閘，母線II段和III段之間的隔離開(kāi)關(guān)合閘，1#牽引變壓器27.5 kV側(cè)斷路器開(kāi)關(guān)（或2#牽引變壓器27.5 kV側(cè)斷路器開(kāi)關(guān)）向I段母線供電，II段和III段母線由新增的3#牽引變壓器27.5 kV側(cè)斷路器開(kāi)關(guān)（或4#牽引變壓器27.5 kV側(cè)斷路器開(kāi)關(guān)）供電。

雖然初期建設(shè)一次性投資較高，但方案四不僅能滿足近遠(yuǎn)期樞紐牽引網(wǎng)供電規(guī)劃，而且解決了開(kāi)關(guān)設(shè)備容量不匹配的問(wèn)題，使單相接線的牽引變壓器能順利得到應(yīng)用。在遠(yuǎn)期改造工程中，室外僅需在預(yù)留的牽引變壓器位置上安裝新增牽引變壓器，分別將既有1#和2#牽引變壓器27.5 kV側(cè)的電纜頭各拆除一組，與新增變壓器連接即可完成，而室內(nèi)27.5 kV側(cè)設(shè)備沒(méi)有二次工程。由于牽引變壓器是按一主一備運(yùn)行，因此整個(gè)改造工程沒(méi)有過(guò)渡工程，對(duì)樞紐內(nèi)各客運(yùn)專線和各站線的正常供電沒(méi)有影響，提高了供電的可靠性。

5 結(jié)束語(yǔ)

圖3 27.5 kV側(cè)主接線型式設(shè)計(jì)方案三

圖4 27.5 kV側(cè)主接線型式設(shè)計(jì)方案四

樞紐牽引變電所27.5 kV側(cè)主接線不同于干線牽引變電所27.5 kV側(cè)主接線，其設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)所在樞紐的電氣化牽引網(wǎng)近遠(yuǎn)期規(guī)劃，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)和電氣設(shè)備等具體情況，綜合考慮各方面因素。第一，設(shè)計(jì)應(yīng)納入樞紐電氣化總體規(guī)劃；第二，饋線分布應(yīng)合理使所外供電線盡量避免交叉；第三，盡量避免或減少二次工程；第四，主接線不但能在正常情況下保證供電，而且在某些設(shè)備（如饋線開(kāi)關(guān)或母線等）故障檢修時(shí)，均能保證為樞紐牽引網(wǎng)供電。

[1]曹建猷. 電氣化鐵道供電系統(tǒng)[M]. 北京：中國(guó)鐵道出版社，1983

[2]電氣化鐵道設(shè)計(jì)手冊(cè) 牽引供電系統(tǒng)[M]. 北京：中國(guó)鐵道出版社，1988

[3]錢立新. 世界高速鐵路技術(shù)[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2003

[4]賀威俊，高仕斌，張淑琴，等.電力牽引供變電技術(shù)[M]. 成都：西南交通大學(xué)出版社，1998