新建高速鐵路牽引變電所測(cè)試與調(diào)試方法

成汝佳

中鐵建電氣化局集團(tuán)第三工程有限公司 河北 高碑店 074000

2014年至2016年，本人先后參加了集團(tuán)三公司的蘭新、吉圖渾、大西等多條高速鐵路的牽引變電所測(cè)試與試驗(yàn)工作，在此基礎(chǔ)上，總結(jié)了新建高速鐵路牽引變電所測(cè)試及調(diào)試內(nèi)容與方法，供同行參考。

1 高速鐵路牽引變電所電氣設(shè)備測(cè)試與調(diào)試的意義

新建高速鐵路牽引變電所的測(cè)試和調(diào)試工作是牽引變電所設(shè)備安裝結(jié)束和正式送電運(yùn)行前的一項(xiàng)關(guān)鍵工作。如果試驗(yàn)不徹底，容易遺留故障隱患，故障隱患輕則造成設(shè)備停電及試驗(yàn)列車停運(yùn)，重則造成設(shè)備損害，影響設(shè)備使用安全，并造成重大經(jīng)濟(jì)損失。因此，做好新建高速鐵路牽引變電所電氣設(shè)備的測(cè)試與調(diào)試工作，對(duì)于保證電氣設(shè)備的安全運(yùn)行，保證項(xiàng)目按期完成聯(lián)調(diào)聯(lián)試和開通運(yùn)營(yíng)，十分重要。

2 高速鐵路牽引變電所簡(jiǎn)介

高速鐵路電力牽引供變電系統(tǒng)是指電能從電力系統(tǒng)傳送到電力機(jī)車所用電力設(shè)備總稱。電力系統(tǒng)送出電能，通過變壓、變相后，向電力機(jī)車供電的系統(tǒng)。牽引供電回路主要包括牽引變電所、饋電線、接觸網(wǎng)、電力機(jī)車、開閉所、自耦變壓器站等。

高速鐵路牽引變電所的功能是將三相的110kV(或220kV)高壓交流電變換為兩個(gè)單相的27.5kV 的交流電，然后以單相供電方式經(jīng)饋電線送至接觸網(wǎng)上，向鐵路上、下行兩個(gè)方向的接觸網(wǎng)供電。電力系統(tǒng)的三相交流電改變?yōu)閱蜗?，是通過牽引變壓器的電氣接線來(lái)實(shí)現(xiàn)的；電壓變化由牽引變壓器完成，由電力系統(tǒng)送到牽引變電所高壓輸電線路均采用雙回線，兩條回路互為備用。

3 新建高速鐵路牽引變電所主要設(shè)備的測(cè)試與調(diào)試方法

在新建高速鐵路牽引變電所的所有設(shè)備安裝完成后、送電前，必須檢查設(shè)備接線是否正確、電氣絕緣及耐壓性能是否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，一般檢查合格后進(jìn)行單體設(shè)備的送電檢查，送電檢查合格后再進(jìn)行設(shè)備間調(diào)試及系統(tǒng)調(diào)試，最后進(jìn)行高速鐵路全系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)聯(lián)試和試運(yùn)行[1]。以目前高速鐵路供電系統(tǒng)組成系統(tǒng)分類，主要包括了電氣絕緣測(cè)試、開閉站的開關(guān)柜的調(diào)試、牽引變壓器的測(cè)試調(diào)試測(cè)試及牽引變電所系統(tǒng)聯(lián)調(diào)等。

3.1 纜線及設(shè)備電氣絕緣性能測(cè)試

電氣絕緣試驗(yàn)是所有電氣設(shè)備送電前的第一步，也是最基礎(chǔ)的一步。目的是為了找出電氣設(shè)備存在的絕緣缺陷，防止漏電故障發(fā)生，有效避免后續(xù)設(shè)備調(diào)試中因漏電發(fā)生造成人員傷害及設(shè)備損壞。在牽引變電所設(shè)備調(diào)試中，主要進(jìn)行的是保護(hù)性電氣絕緣性能測(cè)試，除電纜及變壓器外，較少進(jìn)行破壞性試驗(yàn)方法。原因是設(shè)備均為新設(shè)備，不是所有設(shè)備都需要做破壞性試驗(yàn)，如部分設(shè)備需要進(jìn)行破壞性試驗(yàn)，應(yīng)由生產(chǎn)廠家提供技術(shù)支持和配合。高壓電纜作為電氣主要設(shè)備,其重要性不言而喻，且其絕緣耐壓試驗(yàn)，具有典型性特征。本試驗(yàn)以高速鐵路饋出的27.5kV高壓電纜試驗(yàn)為例。

3.1.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

高壓電力電纜相比于其他高壓設(shè)備，呈現(xiàn)較大的容性，這就導(dǎo)致如果使用常規(guī)的交流耐壓試驗(yàn)的方式，會(huì)造成較大的泄露電流。為此，目前較常用的高壓電纜試驗(yàn)方法，是采用直流耐壓試驗(yàn)方式。

（1）試驗(yàn)條件

試驗(yàn)應(yīng)在電纜絕緣試驗(yàn)完畢且數(shù)據(jù)合格后進(jìn)行。試驗(yàn)時(shí)，周圍環(huán)境溫度一般不低于＋5℃、且空氣的相對(duì)濕度一般不高于80%的條件下進(jìn)行。

（2）人員準(zhǔn)備

必須具有高壓試驗(yàn)的相應(yīng)資質(zhì)，并具備高壓試驗(yàn)的業(yè)務(wù)能力和電氣安全知識(shí)。由于電力電纜長(zhǎng)度較大，需要安排人員在電纜末端看守。為此，試驗(yàn)的崗位設(shè)置應(yīng)包括工作負(fù)責(zé)人、數(shù)據(jù)記錄、儀器操作、現(xiàn)場(chǎng)安全監(jiān)護(hù)、遠(yuǎn)端安全監(jiān)護(hù)等。為節(jié)約人力資源，考慮現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要，往往不同職責(zé)可以合理兼任，總?cè)藬?shù)應(yīng)不應(yīng)少于3人。

（3）儀器儀表

直流高壓發(fā)生器、微安表。其他輔助工用具：組合工具、放電棒、接地針、放電棒、絕緣靴、絕緣手套、絕緣墊、溫濕度計(jì)、專用電源線盤、絕緣膠布、白布帶、尼龍繩、清潔布等。儀器運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)后，應(yīng)進(jìn)行開機(jī)自檢，確保試驗(yàn)可用。

3.1.2 試驗(yàn)操作

（1）試驗(yàn)接線，見圖1。

圖1 高壓電纜直流耐壓試驗(yàn)接線示意圖

（2）儀器操作

確認(rèn)直流發(fā)生器電壓調(diào)節(jié)旋鈕在零位，合上直流發(fā)生器電源開關(guān)。加壓時(shí)，應(yīng)分段逐漸提高電壓，分別在0.25、0.5、0.75、1.0倍試驗(yàn)電壓（78kV）下停留1分鐘，讀取1.0倍試驗(yàn)電壓（78kV）下1分鐘、5分鐘時(shí)的泄漏電流值。記錄測(cè)量數(shù)據(jù)后，將高壓調(diào)整旋鈕旋至零位再按下停止按鈕，切斷電源開關(guān)。對(duì)高壓電纜接地充分放電，完成后，方可進(jìn)行拆線。

3.2 開關(guān)柜的調(diào)試

開關(guān)柜是電氣一次設(shè)備采集、控制的一體化設(shè)備，目前主要使用的是鎧裝金屬柜KYN系列柜體和SF6氣體柜。其內(nèi)部包含了高壓母線、絕緣瓷瓶、高壓開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、避雷器等主要設(shè)備。因此，其試驗(yàn)項(xiàng)目較多，按照不同設(shè)備類型可劃分為。整體絕緣，包括上述所有設(shè)備的整體絕緣及交流耐壓試驗(yàn)；機(jī)械試驗(yàn)，主要包括高壓開關(guān)的動(dòng)特性試驗(yàn)、同期性試驗(yàn)、振動(dòng)試驗(yàn)等；單體設(shè)備試驗(yàn)，是根據(jù)設(shè)備不同所要求的試驗(yàn)，如高壓開關(guān)的回路電阻測(cè)試、斷口絕緣試驗(yàn)等。

高壓開關(guān)作為開關(guān)柜中的重要設(shè)備，其試驗(yàn)項(xiàng)目會(huì)作為重要驗(yàn)收點(diǎn)。為此，以高壓開關(guān)的斷口絕緣測(cè)試、回路電阻試驗(yàn)為例進(jìn)行分析。

3.2.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

（1）試驗(yàn)條件

高壓開關(guān)斷口間絕緣試驗(yàn)，是測(cè)試動(dòng)靜觸頭在分離時(shí)（分閘狀態(tài)）相互間的絕緣電阻，用以驗(yàn)證高壓開關(guān)分閘狀態(tài)下是否具備可靠的電分段能力。高壓開關(guān)的回路電阻試驗(yàn)，則是驗(yàn)證高壓開關(guān)動(dòng)靜觸頭接觸時(shí)（合閘狀態(tài)）相互之間的接觸電阻，用以驗(yàn)證高壓開關(guān)合閘時(shí)的電導(dǎo)通性能。因此，斷口絕緣試驗(yàn)應(yīng)在開關(guān)分閘狀態(tài)進(jìn)行；而回路電阻測(cè)試則應(yīng)在開關(guān)合閘狀態(tài)進(jìn)行[1]。

高壓開關(guān)的試驗(yàn)應(yīng)在開關(guān)柜整體絕緣試驗(yàn)完畢且合格后進(jìn)行。試驗(yàn)時(shí)，周圍環(huán)境溫度一般不低于＋5℃、且空氣的相對(duì)濕度一般不高于80%的條件下進(jìn)行。

（2）人員準(zhǔn)備

高壓開關(guān)試驗(yàn)范圍較小，往往逐臺(tái)進(jìn)行，因此，考慮試驗(yàn)成本，可以選擇2-3人進(jìn)行。分別擔(dān)任試驗(yàn)負(fù)責(zé)人、儀器接線、儀器操作、試驗(yàn)記錄等崗位。試驗(yàn)人員必須具備高壓試驗(yàn)的資質(zhì)，且具備高壓試驗(yàn)的業(yè)務(wù)能力，經(jīng)過培訓(xùn)考核合格。

（3）儀器儀表

試驗(yàn)儀器包括：絕緣電阻測(cè)試儀（2500V），用于高壓開關(guān)斷口間的絕緣測(cè)試；回路電阻測(cè)試儀，用于高壓開關(guān)主回路接觸電阻的測(cè)試。試驗(yàn)工器具包括：組合工具、專用電源線盤、干濕溫度計(jì)、絕緣膠布等。試驗(yàn)前，應(yīng)對(duì)絕緣電阻表進(jìn)行自檢，包括短路和斷路測(cè)試，確認(rèn)儀表合格。

3.2.2 試驗(yàn)操作

絕緣電阻測(cè)試儀接線較為簡(jiǎn)便。目前大都開始使用電子式絕緣電阻測(cè)試儀。

（1）儀器接線

絕緣電阻試驗(yàn)：L、E分別與斷路器的動(dòng)、靜觸頭相連的外部回路上連接。儀表接地和設(shè)備接地良好。

回路電阻試驗(yàn)：儀器的正負(fù)線夾分別與斷路器的動(dòng)、靜觸頭相連的外部回路上連接。注意接線的位置必須選擇靠近SF6氣室最近的主回路連接處，以減少外部母線接觸電阻的干擾。

（2）儀器操作

對(duì)于斷口間絕緣電阻試驗(yàn)，應(yīng)首先分開高壓開關(guān)，使其處于分閘狀態(tài)；合上儀器電源開關(guān)，選擇2500V檔位，按“測(cè)試”鍵，60s時(shí)讀取絕緣電阻的數(shù)值。

對(duì)于回路電阻試驗(yàn)，應(yīng)首先合上高壓開關(guān)，使其處于合閘狀態(tài)；合上儀器電源開關(guān)，根據(jù)開關(guān)設(shè)備不同選擇需要的檔位，一般選擇100A或200A檔位。按“測(cè)試”鍵，并在數(shù)據(jù)出現(xiàn)后讀取數(shù)值。記錄數(shù)值后，斷開儀器電源開關(guān)。

（3）試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及結(jié)果

記錄內(nèi)容包括：溫度、濕度，儀器型號(hào)、編號(hào)，被試設(shè)備銘牌、運(yùn)行編號(hào)，測(cè)試數(shù)據(jù)，試驗(yàn)人。對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)異常的進(jìn)行原因分析判斷，排除試驗(yàn)接線、外部環(huán)境等影響，確認(rèn)設(shè)備是否合格[2]。高壓開關(guān)斷口間絕緣電阻值在常溫下應(yīng)不小于1000MΩ，與往年比較無(wú)明顯變化?；芈冯娮柙囼?yàn)應(yīng)不超過制造廠給出的標(biāo)準(zhǔn)。一般不超過50μΩ。

3.2.3 注意事項(xiàng)

由于高壓開關(guān)接觸電阻較小，其接線位置必須排除外部干擾，為此，其接線位置必須盡量靠近開關(guān)SF6氣室外最近的主回路接線位置。同時(shí)，要注意回路電阻的試驗(yàn)電流往往在100A或200A，為此，接線必須采用儀器原廠接線，不得替代，且接線位置必須充分接觸，應(yīng)以面接觸，而不得以點(diǎn)接觸的方式接線。

3.3 牽引變壓器的調(diào)試與測(cè)試

牽引變壓器的調(diào)試與測(cè)試工作檢測(cè)檢查項(xiàng)目繁多，操作不當(dāng)也會(huì)引起一定的危險(xiǎn)性，因此全面了解變壓器自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)極其重要，同時(shí)要高度重視牽引變壓器的測(cè)試及調(diào)試工作。變壓器的試驗(yàn)主要包括以下內(nèi)容：測(cè)量繞組的直流電阻、檢查所有分接頭的變壓比、檢查變壓器的三相接線組別、測(cè)量繞組連同套管的介質(zhì)損耗角正切值、測(cè)量繞組連同套管的直流泄漏電流、交流耐壓試驗(yàn)、絕緣油試驗(yàn)、瓦斯繼電器、溫度繼電器、壓力釋放閥的檢查、額定電壓下的沖擊合閘試驗(yàn)、相位檢查等。

變壓器調(diào)試前進(jìn)行充分的準(zhǔn)備工作，對(duì)運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)的變壓器，首先要核實(shí)其型號(hào)、參數(shù)等是否與圖紙、技術(shù)規(guī)范書等一致，特別注意核實(shí)其容量、電流及阻抗等重要參數(shù)。避免因設(shè)備參數(shù)錯(cuò)誤導(dǎo)致在調(diào)試中出現(xiàn)給定的調(diào)試參數(shù)的錯(cuò)誤。

針對(duì)變壓器試驗(yàn)，選擇直流電阻測(cè)試進(jìn)行舉例說明。

3.3.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

（1）試驗(yàn)條件

由于牽引變電所變壓器往往為110kV或220kV，因此，其運(yùn)輸過程往往采取充氮運(yùn)輸，這使得現(xiàn)場(chǎng)安裝后必須進(jìn)行絕緣油過濾及充裝。為此，所有的試驗(yàn)項(xiàng)目均應(yīng)在變壓器安裝完畢、接線良好，且變壓器油充裝后且靜置24小時(shí)后方可開始。并且，應(yīng)該先進(jìn)行高壓試驗(yàn)，后進(jìn)行特性試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)，周圍環(huán)境溫度一般不低于＋5℃、且空氣的相對(duì)濕度一般不高于80%的條件下進(jìn)行。

（2）人員準(zhǔn)備

變壓器試驗(yàn)項(xiàng)目可以連續(xù)進(jìn)行，也可分開。考慮整體安全性，試驗(yàn)人員一般不少于3人。分別擔(dān)任試驗(yàn)負(fù)責(zé)人、試驗(yàn)接線、試驗(yàn)記錄、安全監(jiān)護(hù)等職責(zé)。試驗(yàn)人員必須具備高壓試驗(yàn)的資質(zhì)，且具備高壓試驗(yàn)的業(yè)務(wù)能力，經(jīng)過培訓(xùn)考核合格。

（3）儀器儀表

試驗(yàn)儀器包括：直流電阻測(cè)試儀、萬(wàn)用表；試驗(yàn)工器具包括：對(duì)講機(jī)、組合工具、專用電源線盤、干濕溫度計(jì)、絕緣膠布等。試驗(yàn)前，應(yīng)對(duì)儀器進(jìn)行自檢，確認(rèn)儀表合格。

3.3.2 試驗(yàn)操作

（1）試驗(yàn)接線

以Ynd11接線方式的測(cè)試，應(yīng)測(cè)試：AO、BO、CO、ab、bc、ca；以VV接線方式的主變測(cè)量包括：AB、BC、CA、T1X1、T2X2。其接線示意圖見圖2。

圖2 單相繞組直流電阻試驗(yàn)接線示意圖

（2）儀器操作

合上測(cè)量?jī)x器電源，儀器啟動(dòng)正常后，選擇合適的充電電流，一般選擇5A/10A。按下儀器的啟動(dòng)按鈕，開始測(cè)量。待儀器顯示的數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，讀取測(cè)量數(shù)據(jù)。記錄數(shù)據(jù)后，通過儀器進(jìn)行放電。儀器放電結(jié)束關(guān)閉電源后，方可進(jìn)行改接試驗(yàn)接線[2]。

（3）試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及結(jié)果

測(cè)試完成后，應(yīng)作詳細(xì)記錄。記錄內(nèi)容包括：環(huán)境溫度、濕度，油溫，儀器型號(hào)、編號(hào)，被試設(shè)備銘牌、運(yùn)行編號(hào)，測(cè)試數(shù)據(jù)，試驗(yàn)人。對(duì)數(shù)據(jù)異常的進(jìn)行原因分析判斷，排除試驗(yàn)接線、外部環(huán)境等影響，確認(rèn)設(shè)備是否合格。1.6MVA以上變壓器，各相繞組電阻相互間的差別不應(yīng)大于三相平均值的2%，無(wú)中性點(diǎn)引出的繞組，線間差別不應(yīng)大于三相平均值的1%。

3.4 牽引變電所聯(lián)調(diào)

牽引變電所聯(lián)調(diào)中測(cè)試與調(diào)試方法包括：

（1）遙控、遙信及遙調(diào)信息測(cè)試。在設(shè)備調(diào)試時(shí)，根據(jù)設(shè)定的定值及調(diào)試大綱要求，對(duì)遙測(cè)、遙信等信息接線以及保護(hù)回路的自動(dòng)化設(shè)備動(dòng)作的正確性進(jìn)行測(cè)試并記錄。

（2）跳閘檢驗(yàn) 將線路裝設(shè)的所有保護(hù)及重合閘等，互相配合，完成聯(lián)合試驗(yàn)，對(duì)保證斷路器跳閘出口的繼電器完成跳閘試驗(yàn)，以保證電氣設(shè)備在運(yùn)行的過程中，從而確保可靠、安全及穩(wěn)定地正常運(yùn)行。

調(diào)試過程中要積極和設(shè)計(jì)方、廠家及施工單位積極配合，如果發(fā)現(xiàn)有技術(shù)問題要及時(shí)反饋，并組織相關(guān)人員對(duì)其問題進(jìn)行妥善處理解決，絕不能因問題輕微而對(duì)其忽視，要將安全生產(chǎn)作為第一準(zhǔn)則，避免系統(tǒng)設(shè)備在測(cè)試和調(diào)試完成后仍存在隱患。

4 結(jié)束語(yǔ)

高速鐵路牽引變電所是高鐵系統(tǒng)的核心部件，其中的牽引變電所的測(cè)試和調(diào)試工作更是關(guān)乎系統(tǒng)能否長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，在進(jìn)行調(diào)測(cè)牽引變電所的各種電氣設(shè)備時(shí)，只有調(diào)試人員做到對(duì)設(shè)備的資料以及安裝要求非常熟悉并能嚴(yán)格按測(cè)試程序有序進(jìn)行調(diào)試，才能保證系統(tǒng)安全，從而保證牽引變電所電氣設(shè)備的正常運(yùn)行，為牽引供電系統(tǒng)的全面聯(lián)調(diào)聯(lián)試和開通運(yùn)營(yíng)打下良好的基礎(chǔ)。