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

劉 毅

（南寧鐵路局計(jì)統(tǒng)處，工程師，廣西 南寧 530003）

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，是牽引供電系統(tǒng)發(fā)展的必然之路。鐵道部頒布的相關(guān)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)、檢修和調(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2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。為此，對(duì)實(shí)現(xiàn)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)引起注意的問(wèn)題，進(jìn)行分析探討具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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)工作量小和可靠性高的產(chǎn)品。

1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路 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)，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。為此建議對(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。這種方案具有接線簡(jiǎn)單、主控制室占地面積小、減少二次電纜數(shù)量等明顯的優(yōu)點(diǎn)。

1.2 設(shè)備選型 為減少對(duì)一次電氣設(shè)備維護(hù)工作量，在設(shè)備選型方面除主變壓器外，其余一次設(shè)備盡量采用無(wú)油化產(chǎn)品。如采用干式或SF6絕緣的互感器、干式所用變壓器等。同時(shí)，在有條件的情況下，應(yīng)在牽引變電所內(nèi)設(shè)置部分在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，如采用全所綜合在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)牽引變壓器的套管、斷路器、互感器、避雷器的絕緣相關(guān)參數(shù)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，采用油色譜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)牽引變壓器絕緣油的狀態(tài)進(jìn)行分析和監(jiān)控。

1.3 控制電纜的電磁防護(hù) 變電所內(nèi)的控制電纜應(yīng)采用屏蔽型，以避免電纜之間產(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。同時(shí)，注意控制電纜的走向，盡量避開高壓母線，以減少一次設(shè)備的電場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)電纜的感應(yīng)電壓。

1.4 接地網(wǎng) 接地網(wǎng)及設(shè)備引下線宜采用銅質(zhì)材料。銅材質(zhì)地網(wǎng)的耐腐蝕性較鋼材質(zhì)要高，可以延長(zhǎng)地網(wǎng)壽命，也可避免傳統(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。如有條件時(shí)，變壓器、避雷器、斷路器等高壓設(shè)備可采用雙重化接地引線，這樣可以避免當(dāng)某一引下線通流不暢時(shí)所引發(fā)的故障。

1.5 直流系統(tǒng) 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、浮充的功能和較高的穩(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。有條件時(shí)，可配置蓄電池狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)。

2 調(diào)度與通信系統(tǒng)

2.1 采用調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng) 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)。

2.2 調(diào)度員與操作人員要嚴(yán)格分開 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。無(wú)人值班變電所則由調(diào)度員直接在電力調(diào)度所的計(jì)算機(jī)上遙控操作遠(yuǎn)方設(shè)備。1個(gè)人的精力、專業(yè)水平總有一定限度，為此，在電力調(diào)度所內(nèi)，調(diào)度員與操作人員應(yīng)嚴(yán)格分開，調(diào)度員不能行使操作人員的職責(zé)。

2.3 采用光纖數(shù)據(jù)專用通道 無(wú)人值班牽引變電所的通信通道條件及所內(nèi)通信系統(tǒng)較有人值班的要求更高。反映變電所運(yùn)行狀態(tài)的遙測(cè)、遙信量需及時(shí)發(fā)送到調(diào)度端，而調(diào)度所的遙控信息也要準(zhǔn)確地下發(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)，才能保證通信質(zhì)量，提高牽引變電所運(yùn)營(yíng)可靠。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)。

2.4 相關(guān)操作實(shí)現(xiàn)遙控功能 實(shí)現(xiàn)牽引變電所無(wú)人值班后，為便于調(diào)度全面掌握變電所運(yùn)行情況，應(yīng)將交、直流配電系統(tǒng)的重要回路的開關(guān)納入遙控；為實(shí)現(xiàn)夜間與視頻系統(tǒng)配合，室內(nèi)外照明應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)遙控功能；牽引變壓器調(diào)壓開關(guān)，應(yīng)為電動(dòng)并能夠?qū)崿F(xiàn)遙控。

3 房屋建筑設(shè)計(jì)

3.1 生產(chǎn)及生活房屋 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)度來(lái)滿足值班人員的視覺(jué)要求，以節(jié)省建筑空間。原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)生間以滿足值守和例行檢修期間人員的要求，面積應(yīng)該減小，可考慮采用化糞池設(shè)計(jì)。

3.2 房屋材料 房屋材料采用耐久性能好、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。同時(shí)需要注意房屋材料的密封性，以免小動(dòng)物進(jìn)入生產(chǎn)房屋內(nèi)。

3.3 圍墻及安防設(shè)施 無(wú)人值班牽引變電所的圍墻高度應(yīng)增高，一般不低于2.5 m，并在圍墻上設(shè)置不低于0.7 m的鐵柵欄，增加翻越難度。墻體應(yīng)采用實(shí)砌磚墻，以防鑿洞。在圍墻四周宜設(shè)置紅外線或激光對(duì)射報(bào)警裝置并直接與調(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。

3.4 消防 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，并不能反映變電所防火、防盜、變壓器、開關(guān)、刀閘等設(shè)備的表面檢查和遠(yuǎn)動(dòng)操作后電氣設(shè)備的執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置是否改變等情況。而視頻監(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)可將牽引變電所自動(dòng)化技術(shù)提高到一個(gè)新的水平。

4.1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)組成 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、圖象存儲(chǔ)、系統(tǒng)設(shè)備管理等。

4.2 攝像機(jī)位置 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)。攝像機(jī)應(yīng)采用高精度的可旋轉(zhuǎn)形式，并納入遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)。在有條件時(shí)，可考慮讓攝像機(jī)與開關(guān)狀態(tài)聯(lián)動(dòng)，即某開關(guān)動(dòng)作時(shí)，攝像機(jī)立刻自動(dòng)指向該開關(guān)。

5 結(jié)束語(yǔ)

無(wú)人值班牽引變電所在電氣化鐵路運(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。無(wú)人值班牽引變電所的設(shè)計(jì)、施工、日常運(yùn)行、檢修維護(hù)都要綜合考慮；系統(tǒng)狀態(tài)也需要在不同的氣象條件和環(huán)境條件下經(jīng)受考驗(yàn)。同時(shí)，在每一個(gè)環(huán)節(jié)中，工作人員都必須有認(rèn)真負(fù)責(zé)并熟悉相關(guān)的業(yè)務(wù)知識(shí)。經(jīng)過(guò)實(shí)踐的摸索和考驗(yàn)，鐵路系統(tǒng)應(yīng)在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)中形成相應(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。