劉 勇

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司濟南設計院，濟南 250022)

1 概述及設計背景

膠濟客運專線客運正線長度362.5 km，是200～250 km/h速度級運行線路，目前主要運行動車組為CRH5、CRH2型動車組及16輛編組CRH380系列高速動車組，目前運行速度一般為200 km/h。全線9個牽引變電所，其中6座與膠濟線共用牽引變電所，其余3座牽引變電所獨立為膠濟客運專線供電。膠濟客運專線既有10處柱上開關式分區(qū)所［2］，采用負荷開關實現(xiàn)上下行并聯(lián)，無法設置保護，當上下行并聯(lián)故障時接觸網(wǎng)發(fā)生短路故障時牽引變電所上下行接觸網(wǎng)同時跳閘，不能選擇性切除故障線路，停電范圍較大。同時電氣設備均露天設置，易受外界異物、鳥害影響，設備運行極不穩(wěn)定，自開通以來出現(xiàn)多次遠動設備燒損問題、工控機死機等問題。

既有膠濟客運專線采用供電臂上下行分開供電方式，接觸網(wǎng)正線采用THJ95+CTHA120(15 kN+15 kN)，目前開行 CRH380系列動車組后，起動電流接近478 A左右，供電臂電流較大，調查收集資料供電臂最大電流接近1 200 A，分區(qū)所采用上下行并聯(lián)供電［6］，實現(xiàn)上下行供電臂分流，提高了接觸網(wǎng)系統(tǒng)的載流能力，減少了供電臂內壓損，提高了牽引供電系統(tǒng)供電能力，降低供電臂過負荷跳閘率，大大提高牽引供電可靠性。

膠濟客運專線箱式分區(qū)所采用上下行并聯(lián)供電，能充分發(fā)揮分區(qū)所的作用［3］，能有效提高供電臂末端電壓，減少接觸網(wǎng)電能損耗，能大大提高牽引供電質量，降低運營成本，符合國家“節(jié)能減排”的技術政策。

箱式分區(qū)所斷路器實現(xiàn)上下行并聯(lián)功能，具備保護功能，在接觸網(wǎng)發(fā)生短路故障時能與變電所饋線保護配合選擇性的切除故障線路，從而提高牽引供電系統(tǒng)運行可靠性和安全性。

本文就膠濟客運專線柱上開關式分區(qū)所改造為箱式分區(qū)所設計的幾個重點方面進行設計分析總結，箱式分區(qū)所主接線［5］、二次系統(tǒng)等設計同常規(guī)分區(qū)所一致，故本文不再詳述。

2 箱式分區(qū)所布置

2.1 箱式分區(qū)所總圖布置

由于既有柱上開關式分區(qū)所均設置在鐵路柵欄內，不存在征地情況，膠濟客運專線建設時未預留分區(qū)所用地條件，結合現(xiàn)場踏勘選所址情況，在滿足規(guī)范所址選擇的條件下，本項目選擇所址方案特點如下。

(1)充分利用既有鐵路站場地界內空地、膠濟客運專線與膠濟線之間的鐵路地界內空地及膠濟線提速曲線改造的老路基等。

(2)由于采用電纜進出線(含備用電纜)投資較高，電纜頭容易出現(xiàn)故障，維護管理困難，因此箱式分區(qū)所優(yōu)先采用架空進出線方式。

(3)區(qū)間箱式分區(qū)所盡量減少征地，在征地困難處，借鑒膠濟客運專線公司經(jīng)驗，采用土地租用形式。選址盡量避開鐵路防護林，保護客運專線沿線景觀，防止大風對供電設備的影響，減少同林業(yè)、土地管理部門的審批手續(xù)，縮短工程實施工期。

(4)為方便箱式分區(qū)所檢修，提高箱式分區(qū)所檢修靈活性，分區(qū)所圍墻、進線電動隔離開關均設置于鐵路柵欄外，避免今后檢修巡視時要點封鎖線路，鐵路柵欄遷改至路肩外，減少征地。

結合膠濟客運專線所址特點，箱式分區(qū)所所址選擇相對常規(guī)箱式分區(qū)所，占地面積及其經(jīng)濟比較具體見表1。由表1可看出膠濟客運專線分區(qū)所永久占地均為路內用地，避免了工程新征用地超過5畝需報國土資源部審批的程序，所址路內外站地投資較常規(guī)箱式分區(qū)所節(jié)省11.483萬元。

2.2 箱式分區(qū)所箱體布置

箱式分區(qū)所按無人值班，無人值守設計。箱式分區(qū)所27.5 kV進、出線采用架空方式，其他外部接口，包括通信、電源等采用電纜引入。本箱式分區(qū)所將27.5 kV的一次設備(不含4臺進線開關)和微機監(jiān)控保護裝置、交直流電源設備、智能環(huán)境監(jiān)控等設備在工廠內組裝在可移動、雙層隔熱、防凝露、防潮、防雨、防銹、防塵的特制的密封戶外式箱體中。

表1 箱式分區(qū)所占地面積及經(jīng)濟比較

常規(guī)箱式分區(qū)所保護單元分體設置于高壓間隔內，箱體設有獨立的遠動通訊設備安裝間隔，為維護檢修方便，本次設計箱式分區(qū)所箱體內一次設備與二次設備分開設置，設置獨立的高壓室和控制室，高壓室和控制室通過推拉門隔開，將遠動通信設備安裝間隔、綜合自動化設備、網(wǎng)上隔離開關監(jiān)控盤、安全監(jiān)控設備、交直流裝置均設置于控制室內，一次設備設置于高壓室內，高壓室，控制室均設置安全監(jiān)控設備。具體見圖1。

3 箱式分區(qū)所同既有柱上開關式分區(qū)所電動隔離開關的結合

膠濟客運專線既有柱上開關式分區(qū)所接觸網(wǎng)分相處前進方向電動隔離開關采用遠動控制，通過設置分相處的“V停”主站控制屏集中控制分相開關，主站設置于客運專線區(qū)間或站場單獨的房間內(或納入原膠濟線主站內)。

本項目既有柱上開關式分區(qū)所改造為箱式分區(qū)所，為節(jié)省投資，減少施工對既有線運行的影響，有利于箱式分區(qū)所施工期間快速可靠地施工過渡，分相處上下行前進方向電動隔離開關充分利舊，在箱式分區(qū)所內新設網(wǎng)上隔開監(jiān)控屏，分相處網(wǎng)上隔開一次設備利用既有，控制系統(tǒng)改造后納入箱式分區(qū)所綜合自動化系統(tǒng)。

4 箱式分區(qū)所遠動系統(tǒng)接入

濟南鐵路局電力調度所膠濟線牽引供電遠動系統(tǒng)最初于2006年8月投入運營，該系統(tǒng)經(jīng)過不斷的改造擴容，目前管轄的區(qū)域包括膠濟(貨線)、膠濟客運專線及膠黃線范圍的13個變電所、3個開閉所和19個柱上開關式分區(qū)所，共計35個站點。原通道方式除2個站點采用雙音頻通道外，其余各站點均采用2路64 K點對點數(shù)字通道。調度主機光芒2 000已超過保修年限，調度系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)故障，鑒于該線路日益重要的作用及原有通道在運行過程中存在的不穩(wěn)定性，本項目箱式分區(qū)所共10座，若再用點對點方式納入膠濟調度系統(tǒng)主機，信息量加大將加重通道的負擔，容易出現(xiàn)故障，影響調度正常運行，因此項目一并對膠濟牽引遠動系統(tǒng)的遠動通道進行升級改造，改造后通道結構采用2 M光纖雙環(huán)網(wǎng)方式，35個被控站分為5個獨立2 M雙環(huán)網(wǎng)整合接入京滬高鐵光芒6000遠動調度主機，相應進行主站主機系統(tǒng)升級改造。

京滬高鐵光芒6000系統(tǒng)主站增設應用及通信服務器2套(互備)配置服務器1套;接入交換機2臺，調度員工作站2臺(含6臺液晶顯示器);數(shù)據(jù)打印機1套;調度工作臺1套;調度軟件進行擴容，并相應增加接口連接線;2 M通道接口不采用傳統(tǒng)的分散式路由器，新建5個2 M雙環(huán)網(wǎng)通道均采用2臺模塊化高端路由器接入，提高了通道可靠性并減少了設備維護工作量。

被控站增設路由器設備2臺(包含2個E1接口，通過專用線纜與2 M通道連接)，數(shù)據(jù)接入交換機1臺(滿足所亭內綜自及接觸網(wǎng)開關站等設備的網(wǎng)絡信息接入)，如果綜自系統(tǒng)僅提供串口數(shù)據(jù)，需配置以太網(wǎng)通信控制器，以滿足將綜自系統(tǒng)的串口數(shù)據(jù)(RS-232接口)轉換為網(wǎng)絡信息(RJ45接口)，實現(xiàn)接入2 M環(huán)形通道的需求。

箱式分區(qū)所設置安全監(jiān)控系統(tǒng)，同時對膠濟線、膠濟客運專線、膠黃線(包括變電所、分區(qū)所、開閉所)被控站改造，分為6個獨立2 M單環(huán)網(wǎng)接入膠濟視頻主機系統(tǒng)，相應進行主站視頻安全監(jiān)控調度主機增容升級改造。

5 箱式分區(qū)所供電線設計

膠濟客運專線既有柱上開關式分區(qū)所供電線采用LGJ-185鋼芯鋁絞線，分區(qū)所由于設置于供電臂末端，考慮越區(qū)供電時限制只通行1列動車組，電流在400 A以下。根據(jù)供電處提供資料，近期京滬高鐵牽引變電所故障退出運行供電臂越區(qū)供電時，運輸部門均要求供電臂內不限車運行，目前膠濟客運專線各牽引變電所、分區(qū)所供電線在頻繁短時大電流沖擊下，造成供電線局部過熱出現(xiàn)斷股現(xiàn)象(尤其是螺栓線夾附近)。為保證接觸網(wǎng)供電可靠，安全運行，在供電線線徑變化對造價影響不大的情況下，膠濟客運專線新建箱式分區(qū)所供電線采用與牽引變電所供電線一致，采用2×LBGLJ-240/30防腐鋁包鋼芯鋁絞線，供電線懸掛采用新型懸掛，一般肩架懸掛采用懸垂線夾，線材配預鉸絲保護條，耐張線夾由螺栓線夾更新為預鉸絲耐張線夾，分區(qū)所跳線線夾由螺栓型改進為壓縮型線夾，T形線夾處加設并鉤線夾短接線。由于近幾年沿線霧霾天氣易出現(xiàn)絕緣子閃絡跳閘等故障，因此供電線絕緣子由絕緣泄露距離1 200 mm的瓷絕緣子改造為絕緣泄露距離1 400 mm的復合絕緣子。供電線主要零部件材料比較見表2。

表2 主要零部件材料比較

6 結語

膠濟客運專線是我國第一批運行動車組的客運專線，隨著客運專線、城際和高速鐵路路網(wǎng)的形成，高鐵CRH380系列動車組運行至既有200～250 km/h客運專線時，可能引起既有客運專線牽引供電系統(tǒng)的適應性改造，如何采取有效解決方案，滿足運行和施工過渡應給予足夠的重視，確保供電系統(tǒng)安全可靠運行，根據(jù)各線具體情況不同，箱式分區(qū)所的設計略有區(qū)別，本文介紹的設計思路和方式值得借鑒。

［1］中鐵工程設計咨詢集團有限公司.膠濟客運專線柱上分區(qū)所改造為箱式分區(qū)所工程［R］.北京:中鐵工程設計咨詢集團有限公司，2012.

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