實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班牽引變電所應(yīng)注意的問題

張國(guó)蓬

無(wú)人值班牽引變電所是指無(wú)固定的值班人員在當(dāng)?shù)剡M(jìn)行監(jiān)視和操作的牽引變電所,其控制和監(jiān)視是由電力調(diào)度中心來(lái)完成。牽引變電所實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班,是電氣化鐵道牽引供電系統(tǒng)管理的發(fā)展方向,是促進(jìn)牽引供電系統(tǒng)安全運(yùn)行和生產(chǎn)管理現(xiàn)代化的有效措施。鐵道部頒布的《新建時(shí)速200公路客貨共線鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》和《京滬高速鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》中已提出牽引變電所應(yīng)或宜采用無(wú)人值班、有人值守設(shè)計(jì)的要求。

無(wú)人值班牽引變電所的設(shè)計(jì)、檢修、調(diào)度與傳統(tǒng)牽引變電所相比,都是一次大的變革,無(wú)論是一次設(shè)備還是二次設(shè)備的選擇和設(shè)計(jì)都有其一定的特殊性。如無(wú)人值班牽引變電所應(yīng)該具有有人值班時(shí)的功能,它與調(diào)度系統(tǒng)的關(guān)系應(yīng)當(dāng)是除了必須由調(diào)度系統(tǒng)完成的一些必要操作以及監(jiān)控外,牽引變電所還應(yīng)能完成自身的功能,比如兩臺(tái)主變壓器的主備投切、饋線故障的重合閘、電容器的投切等,在這個(gè)過(guò)程中需要改變?nèi)藗冮L(zhǎng)期形成的傳統(tǒng)習(xí)慣和思維方式。以下內(nèi)容對(duì)實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班牽引變電所的幾個(gè)主要問題進(jìn)行分析討論,說(shuō)明無(wú)人值班牽引變電所在設(shè)計(jì)、檢修、調(diào)度及管理中應(yīng)引起注意的事項(xiàng)。

1 設(shè)備及材料選擇

要實(shí)現(xiàn)牽引變電所的無(wú)人值班,必須有可靠的一、二次設(shè)備作保障。在選擇電氣設(shè)備及材料時(shí),須采用性能優(yōu)良、維護(hù)工作量小、可靠性高的產(chǎn)品。

1)無(wú)人值班牽引變電所以實(shí)現(xiàn)變電所綜合自動(dòng)化為目的。在二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)取消傳統(tǒng)的中央信號(hào)屏、變送器屏、閃光電源等;保留就地控制的開關(guān)分、合閘按鈕;用不同的模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的各種控制保護(hù)功能;利用計(jì)算機(jī)局部網(wǎng)絡(luò)通信代替大量的信號(hào)電纜連接,控制系統(tǒng)與保護(hù)系統(tǒng)方便的交換信息,并可實(shí)現(xiàn)自診斷、遠(yuǎn)方復(fù)歸和遠(yuǎn)方修改定值功能。目前我國(guó)生產(chǎn)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)集中安裝在控制保護(hù)屏內(nèi),對(duì)下端設(shè)備采用電纜連接,對(duì)上端通過(guò)總線與計(jì)算機(jī)通信,這種安裝方式使設(shè)備較為集中,有利于維護(hù)管理。但它需要建造較大的控制室及采用較多的二次電纜。本文建議對(duì)高壓室內(nèi)采用二次設(shè)備分散安裝的方式,以一個(gè)電氣回路為一個(gè)控制單元,每個(gè)單元的控制保護(hù)模塊就地安裝在設(shè)備旁,對(duì)模塊配備I/O接口與通信處理機(jī)通過(guò)光纖相連。這種方案的優(yōu)點(diǎn)明顯:接線簡(jiǎn)單、主控制室占地面積小、減少二次電纜數(shù)量。2)除主變壓器外,其余一次設(shè)備盡量采用干式產(chǎn)品。有條件的情況下,可設(shè)置部分在線監(jiān)測(cè)設(shè)備。如部分一次設(shè)備的絕緣套管、牽引變壓器油的在線監(jiān)測(cè)。3)控制電纜應(yīng)采用屏蔽型。這樣避免電纜之間產(chǎn)生的電磁污染干擾二次回路,影響控制保護(hù)系統(tǒng)正常運(yùn)行。但要注意電纜屏蔽層的端接方法和端接位置,端接得不好可能會(huì)增加電纜的電磁輻射。4)對(duì)于無(wú)人值班牽引變電所,為減少安全隱患,避免傳統(tǒng)鋼質(zhì)接地網(wǎng)因長(zhǎng)期腐蝕而可能導(dǎo)致的接地回路斷線,牽引變電所接地網(wǎng)及設(shè)備引下線宜采用銅質(zhì)材料。銅材載流量大大優(yōu)于鋼材,因此采用后可減少接地網(wǎng)截面,從而總投資較鋼質(zhì)接地系統(tǒng)增加不多。5)在牽引變電所實(shí)行無(wú)人值班后,要求直流電源的可靠性及自動(dòng)化程度更高,功能更加完善,應(yīng)具有免維護(hù)性能。因此,直流配電系統(tǒng)應(yīng)采用單母線分段接線,操作設(shè)備選用自動(dòng)空氣開關(guān);充電系統(tǒng)根據(jù)蓄電池運(yùn)行狀態(tài)應(yīng)具有自動(dòng)強(qiáng)充、均充、浮充的功能;應(yīng)具有較高的穩(wěn)壓、穩(wěn)流精度;直流系統(tǒng)的微機(jī)監(jiān)控接口應(yīng)和牽引變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)連接,使直流電源的運(yùn)行狀況及時(shí)傳送到調(diào)度端。

2 調(diào)度與通信系統(tǒng)

1)要實(shí)現(xiàn)牽引變電所的無(wú)人值班,必須有一個(gè)能保證遠(yuǎn)方監(jiān)視和操作、穩(wěn)定性好的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng),用于完成信息的發(fā)送、反饋及存儲(chǔ)。2)由于傳統(tǒng)的有人值班牽引變電所是通過(guò)調(diào)度端發(fā)令,變電所內(nèi)值班員操作相關(guān)電氣設(shè)備。變電所實(shí)行無(wú)人值班后,由調(diào)度員直接在電力調(diào)度所內(nèi)計(jì)算機(jī)上遙控操作遠(yuǎn)方設(shè)備。一個(gè)人的精力、專業(yè)總有一定限制,本文認(rèn)為,在電力調(diào)度所內(nèi),調(diào)度員與操作人員要嚴(yán)格分開,調(diào)度員不能行使操作人員的角色。3)無(wú)人值班牽引變電所,其通信通道條件及所內(nèi)通信系統(tǒng)要求更高。反映變電所運(yùn)行狀態(tài)的遙測(cè)、遙信量要及時(shí)發(fā)送到調(diào)度端,而調(diào)度所的遙控信息要準(zhǔn)確的下發(fā)執(zhí)行,因此必須有先進(jìn)可靠的通信方式及通信系統(tǒng),保證通信質(zhì)量,提高牽引變電所運(yùn)營(yíng)可靠性。由于光纖具有損耗低、頻帶寬、數(shù)據(jù)傳輸速率高、抗電磁干擾強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),通信通道應(yīng)采用光纖數(shù)據(jù)專用通道,光端機(jī)應(yīng)設(shè)置在電力調(diào)度所和牽引變電所內(nèi)。

3 房屋建筑設(shè)計(jì)

1)無(wú)人值班牽引變電所的主控制室無(wú)需在控制屏前留出足夠的長(zhǎng)度滿足值班人員的視覺要求,可節(jié)省建筑空間。有人值班牽引變電所的學(xué)習(xí)室、值班員休息室等部分輔助房屋可以取消。衛(wèi)生間主要滿足值守人員和例行檢修期間的要求,面積應(yīng)該減小,可考慮設(shè)計(jì)采用化糞池。2)無(wú)人值班牽引變電所應(yīng)多采用耐久性能好、易維護(hù)、耐污染、易清潔、防火保溫隔熱性能好的材料。所內(nèi)避免大面積裝修,普通的水磨石地面在功能上完全可以達(dá)到要求。3)在無(wú)人值班牽引變電所中,應(yīng)增加圍墻高度,一般不低于2.5m,增加翻越難度。墻體采用實(shí)砌磚圍墻,以防鑿洞。在圍墻四周宜設(shè)置紅外線報(bào)警裝置,直接與調(diào)度端進(jìn)行通訊。此外,對(duì)于生產(chǎn)房屋的底層門窗要設(shè)置防盜柵。4)無(wú)人值班牽引變電所應(yīng)設(shè)置煙感溫感滅火裝置及氣體自動(dòng)滅火裝置,在火災(zāi)發(fā)生時(shí),能夠自動(dòng)切除空調(diào)回路和通風(fēng)回路,在建筑設(shè)計(jì)中,要加強(qiáng)防火分區(qū),采用耐火建筑材料,防止火災(zāi)蔓延。在高壓室、主控制室、電纜夾層等處,應(yīng)按規(guī)范設(shè)置相應(yīng)數(shù)量的滅火器或滅火設(shè)施。

4 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

對(duì)于無(wú)人值班牽引變電所,遙信、遙測(cè)、遙控技術(shù)完成的是對(duì)牽引變電所電氣運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視、測(cè)量和控制,但這類系統(tǒng)只是獲得遠(yuǎn)方電氣數(shù)據(jù),并不能反映變電所運(yùn)行的其他方面情況。例如:防火、防盜、變壓器、開關(guān)、刀閘等設(shè)備的表面檢查,甚至遠(yuǎn)程操作后電氣設(shè)備的執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置是否改變。牽引變電所視頻監(jiān)控系統(tǒng)可滿足這類要求,調(diào)度員只需在調(diào)度端就可完成對(duì)數(shù)個(gè)牽引變電所情況的了解。視頻監(jiān)控技術(shù)將牽引變電所自動(dòng)化技術(shù)提高到一個(gè)新的水平。1)牽引變電所視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般由所端監(jiān)控設(shè)備、高速通信通道和通信設(shè)備、視頻監(jiān)控主站構(gòu)成。所內(nèi)攝像監(jiān)控設(shè)備位于變電所現(xiàn)場(chǎng),完成視頻信號(hào)、報(bào)警信號(hào)的采集以及攝像機(jī)控制的各項(xiàng)操作。監(jiān)控中心一般設(shè)置在電力調(diào)度所,完成視頻信號(hào)的解壓播放,實(shí)現(xiàn)地圖顯示、圖像存儲(chǔ)、系統(tǒng)設(shè)備管理等。2)視頻監(jiān)控系統(tǒng)能否發(fā)揮其最大功能,攝像機(jī)在變電所內(nèi)的安裝位置十分關(guān)鍵。一般視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)監(jiān)視主變壓器、饋線、室內(nèi)外開關(guān)、主控制室、電容器室等,在牽引變電所的大門和圍墻也可設(shè)置。在攝像機(jī)安裝時(shí)要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀況決定安裝位置,盡量達(dá)到既能看到設(shè)備全貌,又能看清重要細(xì)節(jié)。

5 無(wú)人值班牽引變電所的巡視

無(wú)人值班牽引變電所通過(guò)遙信、遙測(cè)、遙控、視頻監(jiān)控等各種措施,將變電所的自動(dòng)化程度提高很大。而這些措施對(duì)變電所設(shè)備本身的運(yùn)行狀況不能改善和提高。例如主變滲油、機(jī)構(gòu)頻繁打壓等在調(diào)度端就不一定能夠監(jiān)視到。因此,為了達(dá)到發(fā)現(xiàn)設(shè)備在運(yùn)行中的異常,以便及早采取措施,防止事故發(fā)生的目的,除了定期的試驗(yàn)和檢修外,還需要通過(guò)運(yùn)行人員認(rèn)真及時(shí)的巡視檢查設(shè)備,盡可能早的發(fā)現(xiàn)隱患,及時(shí)處理,保障牽引變電所正常運(yùn)行。

6 結(jié)語(yǔ)

無(wú)人值班牽引變電所在鐵路運(yùn)營(yíng)中可發(fā)揮明顯的經(jīng)濟(jì)效益、大大提高調(diào)度自動(dòng)化水平。所以對(duì)于無(wú)人值班牽引變電所的設(shè)計(jì)、日常運(yùn)行、檢修維護(hù)都要綜合考慮,它們是密不可分的系統(tǒng)工程。在每一個(gè)環(huán)節(jié)中,工作人員都必須熟悉相關(guān)的業(yè)務(wù)知識(shí),都必須有認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度。此外,在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)中也應(yīng)形成相應(yīng)的規(guī)章制度來(lái)指導(dǎo)和推動(dòng)無(wú)人值班牽引變電所的發(fā)展。

[1]戴慶華,李文光.無(wú)人值班變電站的新建、改造與運(yùn)行[M].北京:中國(guó)電力出版社,2000.

[2]四川省電力工業(yè)局,四川省電力教育協(xié)會(huì).變電所自動(dòng)化技術(shù)與無(wú)人值班[M].北京:中國(guó)電力出版社,1998.