提高單電源變配電所供電可靠性研究

劉丹丹，尤立寶

提高單電源變配電所供電可靠性研究

劉丹丹，尤立寶

針對鐵路單電源變配電所供電情況進行調(diào)查分析，增設環(huán)網(wǎng)柜，使實現(xiàn)跨所供電更具便捷性、安全性、可靠性，從而提高了單電源變配電所的供電可靠性。

單電源變配電所；供電可靠性；跨所供電；環(huán)網(wǎng)柜

0 引言

確保鐵路變配電所的供電可靠性是鐵路安全運行的核心組成部分。而我國地域廣闊，一些地區(qū)由于地方電網(wǎng)既有條件、第二路電源接引路徑以及鐵路配電所本體建筑面積等多方面原因的限制，鐵路變配電所往往只能取到一路地方電源，即為單電源變配電所。地方電網(wǎng)的電能質(zhì)量和管理水平差別較大，西部和東北的一些地區(qū)地方電源因檢修或故障等原因停電的幾率較大，造成鐵路相鄰兩單電源變配電所同時停電，即形成了相應變配電所之間供電臂的貫通線路和自閉線路同時失電的情況，為克服這一弊病，可通過跨所供電來彌補，即由遠方配電所越過其中一座配電所進行供電。

變配電所跨所供電《鐵路技術管理規(guī)程》（2014版）第207條有明確規(guī)定：“電力設備應具備：變、配電所跨所供電的條件”。所以如何保證單電源變配電所跨所供電的安全、可靠、快捷就成為提高鐵路單電源變配電所供電可靠性的關鍵問題。

1 既有跨所供電方式分析

根據(jù)近年來對多項工程的走訪和調(diào)查得知，現(xiàn)場多通過變配電所室外簡易溝通方式，即通過相鄰變配電所室內(nèi)相應回路的斷路器與室外桿上隔離開關的人工倒閘操作來實現(xiàn)跨所供電，下面以A/C所跨越 B所供電為例對鐵路既有跨所供電方式的實現(xiàn)過程進行說明。

參見圖1，倒閘作業(yè)流程分析如下：

（1）實現(xiàn)B所退出運行、A所對A-B段貫通臨時反向供電、C所對B-C段自閉臨時反向供電。流程：B-2#分閘→B-1′#分閘→C-1#合閘→A-2′#合閘。

（2）實現(xiàn)A-C段貫通線路暫時失電。流程：A-2′#分閘→C-1′#分閘→B-3′#分閘→B-4′#分閘。

（3）實現(xiàn)A/C所跨越B所對貫通線路供電。流程：B-5′#合閘→B-6′#合閘→C-1′#合閘。

（4）實現(xiàn)A-C段自閉線路暫時失電。流程：A-2#分閘→C-1#分閘→B-3#分閘→B-4#分閘

（5）實現(xiàn)A/C所跨越B所對自閉線路供電。流程：B-5#合閘→B-6#合閘→A-2#合閘。

以上倒閘作業(yè)至少需要 4位專業(yè)人員嚴格按照操作程序進行配合操作及相關值守，以防止意外合閘送電造成安全事故，其中除第一步的操作為所內(nèi)微機保護自動實現(xiàn)外，其余操作多為針對桿上隔離開關的手動操作，其中自閉線路上的聯(lián)絡開關B-5#、B-6#和貫通線路上的聯(lián)絡開關 B-5′#、B-6′#一般與配電所有一定的距離，前往現(xiàn)場操作還需一定的時間，據(jù)統(tǒng)計，一次正常供電狀態(tài)到跨所應急供電狀態(tài)轉(zhuǎn)換的倒閘操作至少需要30 min。

由此可見，鐵路既有跨所供電方式的實現(xiàn)多通過手動操作，操作中涉及的配合和值守人員較多、完成操作所需時間較長、且室外桿上隔離開關受環(huán)境和氣候條件的影響較大，上述諸多問題均會導致實現(xiàn)過程中鐵路單電源變配電所供電安全性及可靠性的下降。

2 針對問題制定對策

通過對既有跨所供電方式的分析，得出問題的癥結(jié)在于手動操作方式和操作開關的分散，因此制定了手動開關電動化，分散開關集中化的解決對策，從而形成了增設環(huán)網(wǎng)柜的設計思路，即將室外分散布置的桿上手動隔離開關改為電動操作的高壓負荷開關集中設置在環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)，即在配電所院內(nèi)設置4個環(huán)網(wǎng)柜，分別為自閉一環(huán)網(wǎng)柜、自閉二環(huán)網(wǎng)柜、貫通一環(huán)網(wǎng)柜及貫通二環(huán)網(wǎng)柜，環(huán)網(wǎng)柜系統(tǒng)結(jié)構見圖2（其中預留所用電回路可根據(jù)現(xiàn)場運營方式靈活調(diào)整）。

圖2 環(huán)網(wǎng)柜系統(tǒng)結(jié)構圖

3 環(huán)網(wǎng)柜的細化設計

通過環(huán)網(wǎng)柜實現(xiàn)跨所供電的思路確定后，就需要細化環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)各開關的型式、聯(lián)鎖關系及相關操作流程。

3.1 開關型式

環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)的開關可以選擇電動操作的高壓負荷開關，其中進所開關及至線路開關均使用CDA503氣體開關控制單元，分接聯(lián)絡開關使用DKCIII新負荷開關控制單元（接點增加）。

3.2 聯(lián)鎖關系

下面以自閉一及自閉二環(huán)網(wǎng)柜為例細述柜內(nèi)開關的聯(lián)鎖關系。

（1）自閉一進所開關及至線路開關的分閘信號線連接到自閉一分接聯(lián)絡開關控制單元的開入回路中；自閉二進所開關及至線路開關的分閘信號線連接到自閉二分接聯(lián)絡開關控制單元的開入回路中。

（2）自閉一分接聯(lián)絡開關的合閘信號線引接到自閉二分接聯(lián)絡開關控制單元開入回路中；自閉二分接聯(lián)絡開關合閘信號線接到自閉一分接聯(lián)絡開關控制單元的開入回路中。

上述兩者的聯(lián)鎖關系保證了自閉一（自閉二）分接聯(lián)絡開關可以在下面兩種情況下進行合閘操作：自閉二（自閉一）分接聯(lián)絡開關為分閘狀態(tài)的情況；自閉二（自閉一）分接聯(lián)絡開關為合閘狀態(tài)且自閉一（自閉二）進所開關、自閉一（自閉二）至線路開關均為分閘狀態(tài)的情況。

另外，由于自閉一環(huán)網(wǎng)柜與自閉二環(huán)網(wǎng)柜間的高壓聯(lián)絡電纜需要處于熱備用狀態(tài)，所以自閉一分接聯(lián)絡開關及自閉二分接聯(lián)絡開關不能處于同時分閘的狀態(tài)，故自閉一分接聯(lián)絡開關和自閉二分接聯(lián)絡開關在初始狀態(tài)下均為分閘情況時，需要操作人員對自閉一分接聯(lián)絡開關或自閉二分接聯(lián)絡開關（即其中任一控制單元）執(zhí)行電動（就地/遠方）合閘操作，出于安全和簡化聯(lián)鎖環(huán)節(jié)的考慮，該處未設置當一分接聯(lián)絡開關分閘后另一分接聯(lián)絡開關自動合閘的程序。

3.3 實現(xiàn)跨所供電的操作流程

下面仍以A/C所跨越B所供電為例對通過環(huán)網(wǎng)柜實現(xiàn)跨所供電的過程進行分析。

參見圖3，倒閘作業(yè)流程分析如下。

（1）實現(xiàn)B所退出運行、A所對A-B段貫通臨時反向供電、C所對B-C段自閉臨時反向供電。流程：B-2#分閘→B-1′#分閘→C-1#合閘→A-2′#合閘。

（2）實現(xiàn)A-C段貫通線路暫時失電。流程：A-2′#分閘→C-1′#分閘→B-1-1′#分閘→B-1-2′#分閘→B-2-1′#分閘→B-2-2′#分閘。

（3）實現(xiàn)A/C所跨越B所對貫通線路供電。流程：B-1-3′#合閘→B-1-2′#合閘→B-2-2′#合閘→C-1′#合閘。

（4）實現(xiàn)A-C段自閉線路暫時失電。流程：A-2#分閘→C-1#分閘→B-1-1#分閘→B-1-2#分閘→B-2-1#分閘→B-2-2#分閘。

（5）實現(xiàn)A/C所跨越B所對自閉線路供電。流程：B-1-3#合閘→B-1-2#合閘→B-2-2#合閘→A-2#合閘。

圖3 新型模式下A/B/C配電所及環(huán)網(wǎng)柜相關開關標號圖

為確保倒閘作業(yè)的安全性，不能簡化跨所供電的操作流程，但新型模式使得所有操作均僅需在所內(nèi)環(huán)網(wǎng)柜及高壓柜處進行電動操作，不需再到各隔離開關桿處現(xiàn)場手動操作，同時也減少了專業(yè)電氣人員的值守工作，即簡化了操作方式，縮減了每一個操作步驟所需的時間。經(jīng)測試，環(huán)網(wǎng)柜試運行后一次正常供電狀態(tài)到跨所應急供電狀態(tài)的轉(zhuǎn)換時間由原來的30 min以上控制到了5 min以內(nèi)。

環(huán)網(wǎng)柜思路的確定實現(xiàn)了分散開關的集中化、室外開關的柜內(nèi)化；柜內(nèi)開關型式的確定實現(xiàn)了手動操作的電動化；柜內(nèi)及柜間開關聯(lián)鎖關系的確立及操作流程的確立確保了新型跨所供電實現(xiàn)模式便捷、省時，并兼?zhèn)涓呖煽啃院透甙踩浴?/p>

4 結(jié)語

變配電所跨所供電應該說是故障情況下的一個應急措施，一些電網(wǎng)發(fā)達的地區(qū)，每座鐵路變配電所均可以比較便捷的接取到兩路地方電源，且一路為專盤專線，這時相鄰兩變配電所同時失電的幾率很小，故需要轉(zhuǎn)換至跨所供電模式的幾率也比較小，從經(jīng)濟投入的角度考慮，可以采用傳統(tǒng)的通過配電所內(nèi)斷路器與室外桿上隔離開關的人工倒閘操作方式來實現(xiàn)跨所供電，以減少增設環(huán)網(wǎng)柜的設備投資。可是在一些電網(wǎng)不夠發(fā)達的地區(qū)，每座變配電所均接入兩路獨立地方電源在線路及設備上的投資是當?shù)罔F路局無法承擔的，所以就存在了某些鐵路沿線的變配電所均為單電源變配電所的情況，在這種情況下如果還保持傳統(tǒng)的跨所供電轉(zhuǎn)換模式，就會給現(xiàn)場的電力運營人員帶來大量的配合操作工作及室外設備維護工作，而轉(zhuǎn)換過程的繁瑣及轉(zhuǎn)換時間的拖延均會為鐵路供電的可靠性及安全性留下重大隱患，因此在單電源變配電所增設環(huán)網(wǎng)柜以實現(xiàn)新型的跨所供電轉(zhuǎn)換模式的方案，實現(xiàn)了結(jié)合當?shù)仉娋W(wǎng)情況運用相對合理的經(jīng)濟投資，最大程度的確保鐵路沿線供電可靠性的目標。

On basis of investigation and analysis of power supply of single power substation and power distribution station of railway, the adding of loop network cabinets makes the over-zone power supply more easier, safe and reliable and it improves the power supply reliability of single substation and power distribution station.

Single power substation & distribution station; power supply reliability; over-zone power supply; loop network cabinet

U224.3

：B

：1007-936X(2015)03-0015-03

2015-02-02

劉丹丹.中鐵通信信號勘測設計（北京）有限公司，工程師，電話：010-51846752；

尤立寶.北京鐵路局北京供電段，助理工程師。