牽引變電所相別輪換接線新方法

王公社

摘 要： 針對(duì)牽引變電所傳統(tǒng)換相接線方式，結(jié)合牽引變電所大修改造工程設(shè)計(jì)實(shí)踐，提出一種新型、簡(jiǎn)單實(shí)用、效果明顯的牽引變電所相別調(diào)整接線方法。其主要特點(diǎn)是，可以在牽引變電所內(nèi)自行完成電源進(jìn)線換相聯(lián)接工作，不需要依賴(lài)電力部門(mén)在牽引變電所電源線路中進(jìn)行調(diào)相，提高了工作效率。這種換相聯(lián)接接線方式，是一種創(chuàng)新，更是一個(gè)突破。它不但適用于電氣化鐵路擴(kuò)能改造工程，而且可以完全應(yīng)用于新建電氣化鐵路工程中。

關(guān)鍵詞： 牽引變電所； 換相； 新接線方法； 電氣化鐵路工程

中圖分類(lèi)號(hào)： TN710?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2015）14?0160?03

目前，我國(guó)電氣化鐵路發(fā)展突飛猛進(jìn)，高速鐵路、客運(yùn)專(zhuān)線建設(shè)、既有線電氣化改造全面推進(jìn)，鐵路電氣化率達(dá)到60%以上。電氣化鐵路普遍采用工頻單相交流制式，牽引負(fù)荷其特點(diǎn)為單相、移動(dòng)、波動(dòng)大，在電力系統(tǒng)中產(chǎn)生負(fù)序電流，造成三相電力系統(tǒng)負(fù)荷不對(duì)稱(chēng)，對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生影響。為了盡可能減小牽引負(fù)荷對(duì)電力系統(tǒng)的負(fù)序影響，其措施之一就是牽引變電所相別采用輪換接入方式。

1 傳統(tǒng)換相方式

當(dāng)各牽引變電所由同一電力系統(tǒng)供電時(shí)，相應(yīng)牽引變電所在電力系統(tǒng)中產(chǎn)生的負(fù)序電流與每個(gè)牽引變電所接入系統(tǒng)的相別有關(guān)。傳統(tǒng)換相方式是請(qǐng)電力部門(mén)按照鐵路牽引供電系統(tǒng)的要求在各牽引變電所電源進(jìn)線線路中完成，這樣相鄰幾個(gè)牽引變電所的電源線路在牽引變電所電源引接入口處的三相相別排列順序是不同的，一般6個(gè)牽引變電所為一個(gè)循環(huán)。電力部門(mén)對(duì)一般地方用戶各變電所的電源進(jìn)線三相相別的排序方式是相同的，即面對(duì)電源進(jìn)線側(cè)，從右往左，依次為A，B，C相別。但由于牽引供電系統(tǒng)的特殊要求，由同一供電系統(tǒng)供電的相應(yīng)牽引變電所，其電源引入相序各所不同，分為正相序和逆相序，有6種排列，即ABC，BCA，CAB（正相序）和ACB，BAC，CBA（逆相序）。其調(diào)整相別工作要求由設(shè)計(jì)單位或者鐵路相關(guān)管理、運(yùn)營(yíng)部門(mén)提出，由電力部門(mén)在電源線路中完成。電氣化鐵路牽引變電所的換相接線應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求：

（1） 各牽引變電所在電源進(jìn)線側(cè)進(jìn)行相序輪換。其原則應(yīng)使電氣化區(qū)段各供電臂不同的相別在三相電力系統(tǒng)中趨于平衡。

（2） 相序排列應(yīng)有規(guī)律，盡量減少供電臂之間出現(xiàn)電壓差的地點(diǎn)和減少電壓差，避免出現(xiàn)[3]倍的牽引網(wǎng)電壓值。不論何種牽引變壓器接線方式，均應(yīng)使各供電臂的相序符號(hào)正、負(fù)相間（如A，-B，C，-A…或AB，-BC，CA，-AB…）

2 問(wèn)題的提出

傳統(tǒng)的牽引變電所換相接線工作，是由鐵路和電力2個(gè)部門(mén)共同完成。對(duì)于新建電氣化鐵路工程或既有線電氣化改造工程，各牽引變電所電源進(jìn)線相序是在設(shè)計(jì)單位確定的基礎(chǔ)上最終由供用電雙方單位簽署供電協(xié)議或調(diào)度協(xié)議時(shí)確認(rèn)。

在對(duì)既有電氣化鐵路擴(kuò)能改造工程和大修改造工程中，以下2種情況會(huì)引起既有牽引變電所換相接線的改變或調(diào)整：

（1） 在既有牽引變電所之間要增建一個(gè)新?tīng)恳冸娝鶗r(shí)；

（2） 電氣化區(qū)段牽引變電所改造，牽引變壓器的接線方式優(yōu)化，如由三相YN，D11接線改為三相V/V接線時(shí)。

這種情況下，鐵路部門(mén)應(yīng)該向電力部門(mén)提出調(diào)整相別申請(qǐng)，等待申請(qǐng)批準(zhǔn)后方由電力部門(mén)實(shí)施調(diào)相工作。往往扯皮多，周期長(zhǎng)，耗時(shí)、耗力、耗費(fèi)用，影響工程進(jìn)度。鑒于此，在牽引變電所整所大修改造工程中，提出在牽引變電所電源進(jìn)線內(nèi)側(cè)設(shè)置雙層母線，可在所內(nèi)自行進(jìn)行電源進(jìn)線相序調(diào)整，不需要向電力部門(mén)申請(qǐng)，就可完成換相工作，省時(shí)省力，實(shí)用可靠，提高了工作效率。

3 新型實(shí)用接線方法

在牽引變電所電源進(jìn)線內(nèi)側(cè)設(shè)置雙層母線，通過(guò)由縱向上層母線向下層橫向母線的相別轉(zhuǎn)換，即可在各牽引變電所內(nèi)部完成電源進(jìn)線的換相接線調(diào)整工作。

具體做法是（以110 kV直供牽引變電所為例）：

（1） 牽引變電所電源進(jìn)線相別順序維持既有不變。

（2） 電源進(jìn)線經(jīng)牽引變電所進(jìn)線隔離開(kāi)關(guān)順序接入110 kV縱向上層母線。

（3） 牽引變電所內(nèi)110 kV跨條位置，新設(shè)110 kV橫向下層母線，橫向母線設(shè)于縱向母線下方，水平垂直于縱向母線。橫向母線由3組門(mén)型架構(gòu)和2段橫向母線組成。

（4） 由橫向母線引接相關(guān)110 kV設(shè)備。110 kV電壓互感器、避雷器及其隔離開(kāi)關(guān)和110 kV跨條隔離開(kāi)關(guān)一般是順著橫向母線方向排列安裝的，可由橫向母線按三相順序引接；主變壓器進(jìn)線端隔離開(kāi)關(guān)、電流互感器、斷路器、主變壓器縱向排列安裝，主變系統(tǒng)三相由主變進(jìn)線側(cè)隔離開(kāi)關(guān)引入端子面向進(jìn)線側(cè)從右至左依次引接到橫向母線上。同區(qū)段的其他牽引變電所都可以按照上述4個(gè)步驟接線，各牽引變電所這部分接線完全相同，與換相接線無(wú)關(guān)。以上接線示意圖如圖1所示。

（5） 在縱向母線和橫向母線交叉處，按各所換相接線的具體要求作橫向與縱向2層母線之間的垂直引線。無(wú)論何種電源進(jìn)線相別順序，也無(wú)論何種變電所換相接線要求，都可以通過(guò)縱橫上、下2層母線的垂直引線來(lái)實(shí)現(xiàn)牽引變電所的任何換相接線。上、下層母線之間垂直引接示意圖見(jiàn)圖2。

圖1 牽引變壓器110 kV設(shè)備接線（一號(hào)進(jìn)線變壓器系統(tǒng)）示意圖

圖2 縱橫母線上、下垂直引接示意圖

例1：有一牽引變電所，三相V/V接變壓器，其電源進(jìn)線相別為面向進(jìn)線側(cè)從右至左依次為ABC，要求變電所左側(cè)饋線相別為CA，右側(cè)饋線相別為-AB，這時(shí)，縱橫母線與設(shè)備引接如圖1所示，只是縱橫上、下母線之間垂直引線有變化，如圖3所示，接線滿足換相要求。

圖3 三相V/V接線牽引變壓器換相示意圖

舉例二，仍有一牽引變電所，三相YN，D11變壓器，其電源進(jìn)線相別為，面向進(jìn)線側(cè)從右至左依次為ABC，要求變電所左側(cè)饋線相別為-B，右側(cè)饋線相別為A，這時(shí)，縱橫母線與設(shè)備引接如圖1所示，只是縱橫上、下母線之間垂直引線有變化，如圖4所示，接線滿足換相要求。

圖4 三相YN，D11接線牽引變壓器換相示意圖

牽引變電所這種換相接線方法目前已應(yīng)用于多個(gè)牽引變電所大修改造項(xiàng)目中，實(shí)用效果非常明顯。

4 新型實(shí)用換相接線的特點(diǎn)

這種在所內(nèi)完成的換相接線方法完全可以推廣到新建電氣化鐵路工程中，其特點(diǎn)是：

（1） 各牽引變電所可以在所內(nèi)完成輪流換相接線，不需要依賴(lài)電力部門(mén)在各所電源進(jìn)線線路中進(jìn)行調(diào)相，避免了一系列審批手續(xù)和扯皮事宜。

（2） 對(duì)各牽引變電所電源進(jìn)線入口處三相相別的排列順序無(wú)特殊要求，可按電力部門(mén)地方變電所常規(guī)設(shè)置排列。各牽引變電所進(jìn)線相別順序可做到完全相同，整齊劃一。

（3） 牽引變電所的換相相別直觀，一目了然，有利于檢修維護(hù)和技術(shù)管理，不會(huì)因?yàn)檫\(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，標(biāo)識(shí)、檔案丟失而查無(wú)依據(jù)。

（4） 在各牽引變電所設(shè)有雙層母線的電氣化區(qū)段，擴(kuò)能、更新、大修等改造工程中，若遇進(jìn)線相別需要調(diào)整，一臺(tái)變壓器系統(tǒng)停電后，4 h內(nèi)可完成調(diào)相作業(yè)，作業(yè)簡(jiǎn)單方便，經(jīng)濟(jì)快捷，等同于一般停電檢修作業(yè)。如遇相鄰多個(gè)牽引變電所需要同期進(jìn)行調(diào)相，其優(yōu)越性就更顯突出。一般在電氣化鐵路改造工程中若需調(diào)整換相，總是要涉及到相鄰多個(gè)牽引變電所。

（5） 這種換相接線還可用于AT接線牽引變電所以及220 kV，330 kV等電壓等級(jí)的牽引變電所。

（6） 牽引變電所內(nèi)增加了一條橫向母線，花費(fèi)很小，增加檢修工作量有限。

5 結(jié) 語(yǔ)

在牽引變電所內(nèi)高壓側(cè)設(shè)置雙層母線，從所內(nèi)自行解決牽引變電所換相聯(lián)接的接線十分簡(jiǎn)單，可以說(shuō)是一種創(chuàng)新，是對(duì)傳統(tǒng)調(diào)整相別方式的突破。以上方法分析充分表明，這種調(diào)整相別接線方法不但適用于既有電氣化鐵路擴(kuò)能改造工程，而且完全可以推廣應(yīng)用到新建電氣化鐵路工程中，必將產(chǎn)生明顯效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 鐵道部電氣化工程局電氣化勘測(cè)設(shè)計(jì)院.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.

[2] 馮仁杰.電氣化鐵道供電系統(tǒng)[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，1997.

[3] 趙強(qiáng)，張潤(rùn)寶，薛玉霞，等.牽引變電所換相連接方式研究[J].電氣化鐵道，2010（2）：28?31.

[4] 尹傳貴.客運(yùn)專(zhuān)線牽引變電所換相聯(lián)接的分析研究[J].鐵道工程學(xué)報(bào)，2008（10）：45?49.

[5] 鐵道部.TB10009?2005鐵路電力牽引供電設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)鐵道出版社，2005.

[6] 萬(wàn)慶祝，吳命利，陳建業(yè)，等.基于牽引計(jì)算的牽引變電所饋線電流仿真計(jì)算[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2007（6）：108?113.