高铁供电（精选4篇）
高铁供电 篇1
0 引言
与普速铁路相比, 高速铁路牵引供电系统的运行方式 (正线多采用AT供电方式) 、技术特点以及接触网的结构、材质、运行条件等都发生了巨大的变化, 在工程建设施工过程中难免会出现这样那样的问题。为确保高铁运行开通前的联调联试环节顺利进行, 牵引供电专业需提前介入, 在静态验收、动态验收期间实现人身、行车、设备零事故、零故障, 缺陷全部整改完毕, 弓网受流性能良好, 做好高铁验收前的各项供电准备工作, 为运营开通打下良好基础。文章对高速铁路牵引供电专业提前介入的必要性和策略进行了分析和探索, 并提出相应解决方案。
1 建立健全提前介入组织机构及职责
路局成立高铁牵引供电专业介入对接、验收接管领导小组, 指导高铁牵引供电专业方面的提前介入、对接验收、运营接管以及营业线路施工安全管理等, 确保各项工作有序开展。领导小组成员应涵盖路局领导和机务处、供电处、供电段等相关部门领导, 组成人员应包括供电科、验收室、电力试验所等科室负责人和供电段接触网、电力和变电副段长以及相关处、段技术人员。另外还应成立接触网、变电、电力、SCADA等专业组, 按照确定的专业组职责开展工作。
供电段应成立成立以主管副段长、科长为组长的接触网 (牵引变电) 、电力 (变配电) 、基建三个前期介入指导组。同时供电段在管辖区段沿途设立接触网 (电力、基建) 现场介入检查组、变配电现场介入检查组、材料预配检查组分管不同区段。明确各介入检查组的职责及有关管理制度, 并按照确定的介入方案分别与高铁施工单位的相关作业队联系开展工作。
2 明确提前介入重点和要求
按铁道部有关文件和路局有关提前介入的指导意见, 供电处要组织制定《高铁牵引供电专业介入对接、验收接管实施方案》, 供电段细化编写《高铁提前介入细化检查方案》, 为供电专业介入对接的有序推进与实际效果奠定基础, 进一步明确提前介入的具体要求。
2.1 加强与建设、设计、施工、监理单位的沟通协调
收集铁道部、设计院、施工单位的工程初步设计鉴定审查意见、施工设计技术交底资料、施工设计说明文件、施工设计图、施工工艺等资料。参加工程方案会议, 提前了解工程设计、施工基本情况, 与设计、施工、监理单位做好设备选型、施工工艺、房建配套等各方面的对接工作。找出依据或标准, 从如何有利于安全运行的角度, 提出切实可行的建议意见, 特别是重点关注高铁与既有线、引入枢纽等方案制定与衔接工作。
2.2 加强设备进场检查和施工质量监督把关。
认真落实铁道部关于四电产品上道检验办法, 要求介入人员进驻施工现场后, 要及时了解工程进展及机具设备采购情况并加强对设备进场的检查检验并提出建议。加强关键设备源头控制。对电力和电化设备全面达标提出建议意见。参与工程质量监督, 加大对工程质量过程监督, 特别是对高压电缆、变电所接地网、房建基础等隐蔽工程重点处所要加强检查。对施工过程中的关键环节, 加强监控并依据标准提出整改建议, 及时纠正不合要求的设备和工艺。从施工进度、施工质量、工程缺陷等方面全面掌握电化、电力的施工情况, 并予以督促。
2.3 加强营业线施工安全管理工作
严格执行铁道部、路局营业线施工管理办法等文件要求, 对高铁建设临近营业线的施工区段, 严格营业线安全管理、严格施工方案审查、细化措施, 加强配合, 全程监督和检查。
2.4 抓好验收标准培训和准备工作
实行记名式验收管理, 要超前按逐个区间、站场逐项统计设备数量和安装位置, 如隔离开关、避雷器、吸上线、电连接、电分相、分段绝缘器、中心锚结、补偿装置等, 验收之前先根据设计图纸列出每处设备安装公里标、杆号、设备类型等, 架空地线、供电线、上网线、地下电缆等设备则事前按锚段列出安装起始位置或者杆号、公里标, 然后在验收过程中按照分工逐点核实, 确保未完工作量不被遗漏和遗忘。
2.5 做好工程静态验收的质量缺陷与未完工程的统计汇总工作
工程验收发现的设备质量问题和未完工程统一按公里标建立质量问题库, 在与施工、监理等确认后, 定期形成验收质量问题汇总纪要, 并落实专人督促闭环处理完成。
2.6 做好动态验收工作
做好接触网、变配电和电力专业的现场信息收集、缺陷整改工作, 在路局的统一安排下, 组织人员参加动态验收、安全评估等工作。
2.7 狠抓安全关键
根据既有电化线路设备运行情况, 进一步明确把以下十项内容做为介入监督卡控重点:
1) 预配车间各部件紧固力矩检查情况, 网上各部件安排工艺标准的卡控;
2) 供电、电力SCADA系统调试验收, 变电所亭设备综合接地、避雷设备接地;检查远动通道设计位置是否合理, 是否存在管理盲区;
3) 桥梁各供电线线间距和对地距离;检查附加线在进出隧道口相互交叉时、以及正馈线因张力原因是否满足绝缘距离要求;
4) 上跨高压线路登记和低压线路拆迁;
5) 沿线侵限树木处理、上跨桥附属物及排水孔清理;
6) 坠砣补偿装置有无卡滞、偏磨;
7) 电缆头的制作工艺流程把控, 电缆分沟分线分缆铺设;检查电缆头安装方式是否合理, 高压电缆的电缆头本体有无固定措施以及电缆敷设方式、深度、电缆头接地方式是否合理。
8) 接触线一跨高差大于150mm或者硬点大于60g的缺陷克服;
9) 上下行接触网间距不足2m处所统计;
10) 变电所亭给排水和进场通道畅通情况等。
2.8 加强信息收集与汇报
对提前介入、验收中发现的各类问题, 及时记录、拍照、整理, 及时与设计、监理、施工单位、厂家沟通解决。对重大问题、久拖不决的问题要及时汇报, 对遗留问题建档、跟踪、消号。
2.9 准备技术资料
收集有关技术资料, 核对竣工资料, 督导施工单位及时做好技术资料和工程竣工资料交接工作, 做到提前准备。按照部、局有关要求及时提供开通必须的供电技术资料、行车限制卡、供电示意图等。
3 不断完善提前介入管理办法和人员培训制度
1) 根据有关管理规程和制度, 借鉴现有高铁运行经验, 针对高铁运行速度高的特点, 机务处全面梳理制定高铁有效规章, 建立高铁接触网、变电设备技术标准、运行检修、应急抢修、越区供电等规章制度和管理办法, 满足高铁联调联试和运行开通的需要;
2) 加强对高铁技术管理骨干的培训。着眼解决供电段既有营业线电化运营接管与高铁提前介入之间的矛盾问题, 按照高铁牵引供电提前介入与既有线电化接管“既要有机结合、又要相对独立”的原则, 确定高铁牵引供电提前介入人员的“培训骨干、以点带面、全面铺开”总体思路。机务处、供电段安排抽调技术管理骨干人员到运营高铁单位进行培训, 主要学习高铁运行管理、天窗管理、设备检修、故障抢修等项目内容。重点了解和掌握高速铁路静态验收、联调联试等项目内容。尽快促进他们对高铁的实践认识, 并根据实际计划到有关设备厂家开展有针对性的调试与安装业务培训, 以适应全线联调联试工作, 为下一步顺利做好高铁的运营接管储备人才力量;
3) 按照高铁工期节点要求, 供电段安排技术管理骨干, 分专业就高速铁路接触网、变配电、电力、远动控制等相关专业点, 制定各工种实作培训计划, 组织进行模拟上线作业演习, 模拟检修计划提报、接触网工作票填写、驻站登记、线路防护、要令消令、接撤地线、作业组织、零部件组装、接触网参数调整、检修安全注意事项, 牵引变电所倒闸操作、验电接地、办理牵引变电所设备检修工作票及其安全措施等, 模拟工作要逐项培训, 逐项考试通过, 结合提前介入高铁的计划安排, 达到上线实际介入高铁作业的基本条件。
4 制定前期介入工作制度, 加强信息沟通反馈
4.1 建立提前介入、验收接管工作例会制度
由供电处分管处长牵头, 供电专业运营接管领导小组每周召开一次会议, 听取各专业组组长和供电段高铁筹备组工作进展情况汇报, 各专业组会前形成周报按照专业汇报工程建设、施工工艺及质量、设备质量检查问题及前期介入、运营接管、规章制度、后勤保障等方面存在的问题, 及时了解、发现、分析、解决问题, 对下一步工作进行安排。在此基础上, 将每月工作进展情况及时向路局分管局长汇报。
4.2 加强信息反馈沟通
供电段高铁介入组每天了解掌握提前介入的进展、计划及发现质量问题和闭环整改情况, 每日填写《××高铁提前介入日报表》、《××高铁电气化施工动态汇报》, 每周填写《××高铁提前介入周报表》、《××高铁电气化施工动态汇报》。对检查发现的缺陷每周进行一次汇总分析, 并交高铁建设指挥部和相关施工单位, 督促施工单位进行整改。
4.3 加强提前介入检查质量
为提升高铁提前介入检查质量, 高铁提前介入检查采取记名式检查制度, 即谁检查、谁记名、谁负责, 该项检查记录各小组长期保存。每次检查作业前, 各提前介入小组负责人组织召开工前会, 对次日检查工作进行分工, 同时对作业安全关键点进行分析, 制定防范措施。
5 结论
高铁建设后期受委托的铁路局要根据管辖区段提前介入, 除了牵引供电专业部门以外, 高铁提前介入应包括运输、工务、电务、机务、车辆、客运等所有铁路业务部门。各部门建立多方协调机制, 熟悉项目建设标准, 参与工程质量、设备质量检查与验收, 了解设备使用功能, 掌握运营设施及状况, 参加联调联试和竣工验收工作, 为开通运营和养护维修做好准备。实践证明, 相关专业的提前介入已成为建好、管好、用好高铁, 实现高铁大规模、高标准建设目标不可或缺的重要环节。把握利用好提前介入环节, 对于新建高速铁路安全高效的运营有着非常重要的意义。
摘要：高速铁路的建设是一项复杂的系统工程, 涉及面广, 参与单位多, 影响质量、安全、工期的因素多, 提前介入已成为建好、管好、用好高速铁路不可或缺的重要环节。把握利用好提前介入环节, 对于新建高速铁路安全高效的运营有着非常重要的意义。文章对高速铁路牵引供电专业提前介入的必要性和策略进行了分析和探索, 并提出相应解决方案。
关键词：高速铁路,提前介入,牵引供电,安全运营
参考文献
[1]时建平.提前介入客运专线建设的实践与思考.上海铁道科技, 2012 (4) .
[2]段建国.关于运营部门提前介入客运专线建设的探讨.铁道运输与经济, 2009 (12) .
[3]关于铁路局提前介入客运专线管理的指导意见 (铁办[2008]176号) 文件.
[4]关于牵引供电、电力专业提前介入客运专线建设及运营接管工作的指导意见 (运装供电[2010]212号) 文件.
高铁供电 篇2
鉴于武广高铁开通以后，供电安全情况不稳定，连续发生多起设备故障，给高铁带来了负面影响，引起铁道部领导高度重视，并召开多次专题会议，现为确保郑西高铁不发生类似事件，保证铁路正常运营，特制定接触网设备整治工作安排，具体方案如下：
一、总体目标
（1）消除郑西高铁关键设备缺陷，消灭零部件松、脱、断，消灭弓网故障，消灭断线故障，保证高铁接触网设备运行基本稳定。
（2）时间安排：2010年3月10日－4月10日。
二、人员组织机构
组织机构人员配置原则上由郑州铁路局、西安铁路局分别成立郑西高铁接触网设备专项整治领导小组。组长、组员由路局方组成。中铁建电气化局集团负责配合并提供技术支持，技术支持专家组人员如下。
中铁建电气化局技术支持专家组人员
组 长：郭志光 联系电话：*** 副组长：张汉波 刘 实
联系电话：*** 联系电话：*** 冯晓河 联系电话：*** 董建林 联系电话：*** 成 员：李凯 葛兴 赵善才 张根生 廖祥国 毛伟 李刚 王位
三、检查、整治的原则要求
根据路局的检查、整治内容适时合理的安排排查组织计划，以确保整治和排查任务的完成。
排查整治遵循原则：
①状态检查与重点整治相结合。本次整治主要是检查供电设备存在的缺陷并针对缺陷进行处理，保证供电设备的运行安全。
②按照先隧道、关键重点区段、先远后近的顺序和先重点项目的原则进行检查、整治。
③检查项目以两个铁路局为主，施工单位配合。
④检查、整治工作要坚持安全第一的宗旨，要把人身安全、施工安全、行车安全放在第一的位置，两个铁路局对安全负全责，要把住安全的每个环节，确保不出任何安全问题。
⑤检查、整治以质量为主，检查进度服从质量的原则，保证检查、整治一段，保证一段的运行安全。
四、整治主要内容 主要排查内容如下：
（1）无交叉线岔交叉吊弦整治；（2）分段状态的调整；
（3）中心锚结线夹检查和辅助绳状态的调整；（4）下锚装置及终端锚固线夹检查；（5）隧道定位立柱检查；（6）线索间绝缘距离及对地绝缘间隙检查；（7）部分开关引线连接状态检查；（8）电连接及上网点设备检查；（9）分相状态检查；
（10）支持、定位支撑装置各零部件检查。详情如下：
⑴无交叉线岔交叉吊弦整治：
检查吊弦是否有烧伤痕迹，检查吊弦生产厂家，检查吊弦接触线和承力索线夹处是否有载流环，列表统计，没有载流环的按铁四院设计方案更换为载流可调式整体吊弦。
⑵站场分段绝缘器检查调整：
检查分段绝缘器水平状态，检查分段绝缘器的消弧棒是否磨损等。
⑶中心锚结检查：
检查中心锚结辅助绳驰度是否松弛，检查中心锚结线夹是否有开裂情况.⑷下锚补偿装置：
检查终端锚固线夹状态、坠砣是否能自由升降，检查棘轮是否卡死，补偿绳是否磨棘轮边缘，存在问题的进行调整，同时在限制导杆上坠砣抱箍导环的下沿用不干胶标注坠坨位置，并记录当时的温度，检查下锚拉线。
⑸隧道内定位立柱检查： 检查隧道内定位立柱状态是否牢固。
⑹隧道口PW线与AF线距离不够问题检查、整治：
隧道口PW线与AF线距离调整到450mm以上，调整有困难的加装绝缘套管。
⑺开关引线状态检查：
检查开关引线状态，对过松过紧、连接状态不良的进行调整。⑻电连接及上网点设备检查：
检查电联接是否有发热变色情况，并贴测温片，检查电连接线夹是否按工艺安装，检查电缆头是否有发热变色情况、带电部分距接地体是否符合要求，检查BL器的安装是否正确，检查隔离开关设备线夹是否紧固，是否有发热变色，贴测温片。⑼分相检查、标志牌加固：
对高铁分相进行全面检查，对烧损、断股进行加固，对标志牌用螺栓加固
⑽支持、定位支撑装置各零部件检查：
双套管连接器大螺母紧固检查;定位器与定位支持器间电连接线紧固检查;斜拉线压接情况检查;旋转双耳与套管单耳销钉是否装反检查;开口销是否齐全，打开角度是否达到要求;其他部件是否缺少配件检查;定位线夹检查。
五、检查、整治工作安排： 5、1人员安排（1）、人员选配要求： 中铁建电气化局各项目部选派业务水平较高的人参加本次整治工作。5、2排查计划：
根据各路局每日排查计划，制定相应的组织计划安排。5、3质量记录及整治情况统计上报要求：
中铁建电气化局各项目部留守人员配合路局接管单位积极排查，做好各项完整记录，并将每日排查记录按时上报指挥部廖祥国处。邮箱：（subtlesmile@163.com）。
中铁建电气化局集团（联合体）郑西客专四电集成工程指挥部
高铁供电 篇3
1 建设6C系统的必要性
高铁的迅猛发展以及高铁运营的要求对铁路供电系统的安全运行有较高的要求。为了保障列车组的正常运行和安全性、可靠性,应构建6C系统。构建6C系统的目的是为了对牵引供电系统进行全方面的综合检测,一般包括对以下参数和部件的检测:接触网悬挂、附属线索、零部件和弓网运行参数检测。
2 6C系统的组成及构建
6C系统主要由2个部分构成:(1)借助移动设备检测接触网设备。此类设备有1C、2C、3C、4C装置。(2)是固定在地面上的变电设备、接触网等,5C装置主要是对受电弓滑板进行检测的,6C装置是指固定在某一个地点的接触网和变电的综合检测装置。
由铁道部的一些部署情况可知,6C系统一般包括3个工作阶段:(1)对已经存在的分散检测设备进行集成,使设备成为具备综合处理性能的分层特征的安全监控功能;(2)将各子系统的数据集中,实现信息分享和互动,将数字有机融合,实现可视化的对信息的检测;(3)构建开放式的设计构架,在设计软件和硬件时要遵守国际、国内的有关标准,且具有兼容性,可接入一些其他的检测设备。由此可见,这是一套技术比较先进、功能相当完善的系统。建立6C系统可彻底解决我国铁路信息采集、共享、数据传送系统的规范化、功能完善的问题。只有这样,才能从根本上为我国的牵引供电系统提供基础性的安全保障。
3 6C系统的应用和管理经验
铁路局非常重视相关应用问题,并根据实际情况从多个方面入手为全面改进供电6C系统检测系统而努力。在此过程中,不仅需要对组织加强领导工作,还需要将目标明确和细化,推出相应的详细的方案措施。
3.1 做好产品选型与性能升级工作
6C系统是近年来刚产生的应用和管理系统。在6C系统中,各种各样的新技术或新工艺得到了应用,如何将这些新元素与实际需求有机结合起来,使之与现场需求相适应,是相关研究人员必须考虑的问题。为了满足国家铁路建设标准和实现投资收益目标,要做好产品选型和产品的性能升级工作。在对实际情况考察后,可采取公开招标等方法,减小各种因素的错误导向作用,从而选出一款真正适用的产品。
3.2 做好规章制度和管理体系的建设
基于6C系统的应用和实际管理情况,部分铁路局制定了一些比较适用的管理办法。比如,武汉铁路局就是这方面的典范,2014-04先后制定了《武汉铁路局高速弓网综合检测装置(C1)管理办法》《武汉铁路局接触网安全巡检装置(C2)管理办法》《武汉铁路局车载式弓网检测装置(C3)管理办法(试行)》等文件。这些文件构成了6C系统的管理制度。除此之外,通过建立“日分析、周总结、月报告、季评价、年评定”的管理体系,在一定程度上保障了该系统检测监测功能的有效发挥。
3.3 做好机构设置和人员培训工作
为了使6C系统迅猛发展,铁路局在供电检测所可以设置一些软、硬件设施,比如在硬件方面可设置信息处理中心,在人员方面可以配备软件工程师、数据分析师。在信息处理中心,可将C1~C6中各个系统的数据和有关设备信息集中起来,从而实现各供电处与供电车、供电工的信息共享和传递。在各个供电段中,要配备一些管理机构和维修工作人员。在技术科,可以配备检测中心,在供电车间可以配备检测组人员,明确6C系统中工作人员的职责,实现标准化的工作流程。为了提升该系统的管理水平,在供电处可以通过专人对6C系统进行管理,组织相关人员对6C系统的使用和运用进行监督,从而提升供电检测工作人员在设备操作和数据分析方面的能力。
3.4 做好数据分析和以案说理工作
在6C系统“日分析、周总结、月报告、季评价、年评定”的管理体系中,各个供电段应对每日获取的6C数据进行分析,形成每日的《铁路局6C数据每日统计分析表》。供电段应以一个星期为一个周期上报6C数据的分析结果,供电处应以一个月为一个周期发放《铁路局6C数据分析月报》。在通报中,应及时传达供电段每个月检查发现的问题,并对可能存在风险的区域制订一定的整顿改进方案;对各供电段的整改加以落实,实现数据分析、现场二次核实、改进处理、信息传递的闭环式管理模式。
供电处应以一个季度为一个周期对供电段的6C管理进行评估,以一年为一个周期评定全铁路局的相关管理工作。此外,如果发现6C检测中存在问题,则应根据问题,并结合“一杆一档”或其他有关技术文件加以分析。
4 结束语
将6C系统作为重点,扩大该系统的交互范围,能在很大程度上提高系统的整体能力。通过构建牵引供电统一的信息交互平台,能构建数据共享体系。只有这样,才能为实现铁路局牵引供电系统的安全运行提供有力保障。
摘要：铁道部门颁布《高速铁路供电安全检测监测系统(6C系统)总体技术规范》的目的是使电气化铁路更安全、可靠。阐述了6C系统构建的必要性,对其组成进行了介绍,并提出了应用改进方法。
高铁供电 篇4
南广高铁线路全长577.1km,西起广西南宁市,沿西江流域终到广东广州南站,为双线电气化国家I级铁路,设计最高时速为250km/h。南广高铁的220kV供电牵引变电所由2回独立的220kV线路供电,连接成线路-变压器组,而牵引变电所内220kV牵引变压器都采用2台单相牵引变压器接成V/X接线。由于牵引变压器结构特殊,相对于常规电力系统,其三相参数具有很大的不对称性[1~3],因此牵引变压器的运行对电源侧线路距离保护和零序电流保护特性有着重要影响[4]。在保护定值整定时,将牵引变压器按常规变压器进行整定处理,很可能造成距离保护和零序电流保护的保护范围延伸出牵引变压器低压侧,使得距离保护和零序电流保护失去选择性[5,6]。文献[6]推导V/X接线下电源侧220kV线路距离保护相间和接地阻抗元件的测量阻抗,进而分析V/X接线牵引变压器的距离阻抗。本文着重介绍南广高铁牵引供电系统运行方式,探讨牵引供电系统继电保护整定计算方案。
1牵引变及牵引网供电方式
牵引变电站主要作用就是将电力系统110kV、220kV电压等级的三相交流电变换成27.5kV的单相交流电,然后通过铁路沿线的馈电线为电力机车供电。由于牵引负荷是单相负荷,因此为了尽可能将单相负荷均匀地分配到电力系统三相中,牵引变压器常采用特殊接线变压器,如Y/d接线的普通三相变压器、YN/d11三相不等容牵引变压器以及V/V接线、V/X接线、斯科特接线和阻抗匹配平衡接线等类型。
南广高铁主要采用V/X接线的三相牵引变压器(如图1所示),每相分别有2个次边绕组,T绕组连接接触网,F绕组连接正馈线。V/X接线整合V/V接线和AT方式纯单相接线的技术,具有充分利用容量,实现对牵引网双边供电的特点,同时在变压器的设计和制造方面比斯科特等接线简单。
在2个牵引变电所的供电区中间设置分区以提高牵引供电灵活性,如图2所示。断路器1QF、2QF断开,可实现上、下行牵引网独立运行;断路器1QF、2QF闭合,可实现上、下行牵引网并联运行,以减少损耗、提高供电可靠性。正常情况下,隔离开关1QS、2QS应断开;而当相邻牵引变电所发生故障而不能继续供电时,隔离开关1QS、2QS应闭合,行车由相邻的非故障牵引变电所实现越区供电。
牵引网是由正馈线、接触线、回流线(钢轨)组成的多导线供电回路,主要有直接供电方式、带吸流变压器(BT)供电方式、自耦变压器(AT)供电方式和全并联AT供电方式。由于带吸流变压器(BT)供电方式的“半段效应”与大地回流对通信线路防护造成很大干扰,并且电流“吸-回”装置的结构复杂,使得机车受电状况恶化,因此逐渐被淘汰。南广高铁普遍采用自耦变压器(AT)供电方式,同时考虑全并联AT供电方式。
自耦变压器(AT)供电方式与牵引变压器V/X接线相配合。牵引变压器输出电压为2×27.5kV,经AT向接触网供电,一端连接接触线,另一端连接正馈线,其中点抽头与钢轨相连。而AT1、AT2、AT3均为自耦变压器,间距一般为10km左右,变比W1∶W2为1∶1。自耦变压器(AT)供电方式如图3所示。
假设AT阻抗为零,并且当机车位于AT2时,机车电流将被AT2全部吸上,根据变压器磁势平衡原理,流经AT2绕组的电流必方向相反、大小相等(为I/2)。根据基尔霍夫定律,流经接触网和正馈线电流为I/2,该电流由牵引变电所沿接触网流出,沿正馈线流回牵引变电所,这样保证了流经钢轨道电流为零。由于接触网与正馈线中的电流大小基本一致,具有相反的流经方向,且接触网与正馈线之间距离相对较小,因此产生的交变磁场相互抵消,将牵引电流对邻近通信线路的电磁干扰降到最低。
为进一步减小牵引网的电能损失,全并联AT供电方式是将牵引网上下行线路在AT所和分区所处并联,其结构如图4所示。这种供电方式下,由于存在多个机车的并联供电支路,因而减小了牵引网的阻抗,提高了牵引网的供电能力。此时若发生牵引网故障,也正是所有并联回路给故障点提供电流,进而故障分析变得相当复杂,凸显出其继电保护与普速铁路的巨大差别。
2牵引变压器及牵引线路整定计算
2.1牵引馈线及牵引变压器保护整定
高速铁路牵引馈线保护要有距离保护、过电流保护、电流增量保护等。(1)距离保护是牵引馈线网络的主保护,利用机车负荷电流的谐波含量动态调节阻抗四边形动作特性边界,进而保证保护在负荷电流下不会误动。(2)过电流保护根据牵引网供电方式可配置1~3段,一般需综合考虑谐波抑制和励磁涌流闭锁措施。(3)电流增量保护主要是根据电流短时间内的变化幅度来区分负荷电流和故障电流的:正常运行下,机车沿线顺向行使,所以牵引网馈线电流增量不会超过新增一辆车电流的最大值;而在故障时,流进馈线的短路电流急剧增大,电流增量比负荷电流大得多。
牵引网保护定值计算需考虑牵引网AT所不并联以及AT所全并联两种运行方式,同时也要考量正常供电和越区供电两种方案。正常供电方案是指各牵引变电所供电臂供电至相邻AT分区所分相;而越区供电方案是指当相邻牵引变电所解列时,其牵引变电所经分区所越区供电至解列的牵引变电所首端分相。
在牵引网AT所不并联以及AT所全并联供电方式下,牵引变电所、AT所和分区所的测量电流和测量阻抗的大小和方向在不同线路、不同AT段故障时有明显差别,于是文献[2]提出基于电流特征和阻抗特征的供电臂联跳保护方案。在牵引网各处发生不同类型故障时,故障供电臂上的联跳保护元件中至少有一个可靠正确动作并联跳同一供电臂上的其它保护,使故障供电臂隔离,而非故障供电臂上的保护全部可靠不动作。
由于牵引网AT所不并联以及AT所全并联两种运行方式下,流经牵引变电所馈线断路器的故障电流及测量阻抗差别较大,因此分别计算牵引馈线保护定值。而牵引变压器的保护定值计算时需要综合考虑,确保在牵引网AT所不并联以及AT所全并联两种运行方式下与馈线保护定值配合。
同常规变压器一样,牵引变压器一般采用差动保护作为主保护,包含差动电流速断保护和比率差动电流保护。同时,牵引变压器还装设以下后备保护:(1)三相低电压过电流保护,需要强调的是由于正常运行时牵引供电系统就存在负序电压和负序电流,有可能造成复合电压启动的过电流保护误动作,因此南广高铁采用了低压启动过电流保护作为牵引变压器高、低压侧的后备保护,并按额定电流整定,提高了过电流保护的灵敏性。(2)主变失压保护。(3)单相低电压过电流保护。(4)高低压侧的距离保护。(5)主变非电量保护。
除了过流保护外,距离保护也是牵引变压器不可替代的后备保护。牵引变压器低压侧一般配置I段距离保护作为牵引馈线和低压供电T-F母线故障的后备保护,保护范围按所有出线中最长的馈线阻抗值整定。低压侧距离I段的阻抗整定为:
时间整定为:
式中,Zti,1为第i条线路的距离I段动作阻抗值;Tti,1为相应的动作时限;Ztd,1为低压侧距离I段的动作阻抗;Ttd,1为相应的动作时间;Δt为时限间隔。
牵引变压器高压侧一般配置两段距离保护以保证速动性并为下一级提供后备保护。距离I段的保护阻抗值应不超过变压器漏阻抗,也就是说仅保护高压侧引出线故障、套管故障及变压器内部故障;距离II段的保护范围按与低压侧距离1段配合整定。高压侧距离I段的阻抗整定为:
式中,Zt为归算到高压侧的变压器漏阻抗;Kk为可靠系数。动作时间Ttg,1一般整定为0s。
而高压侧距离II段的阻抗整定为:
其动作时间Ttg,1应和Ttd,1配合。
2.2牵引变供电线路距离保护整定
南广高铁牵引线路牵引站侧未配线路保护,因此线路没有纵联保护。但电网系统侧均配置2套完整的线路保护,每套保护均配置3段式相间及接地距离作为主保护,配置2段零序过流(和流)保护和1段TV断线过流作为后备保护,因此距离保护整定方案对于保证高铁安全可靠供电至关重要。
(1)距离保护I段。
按躲本线路末端故障整定:
式中,Kk为可靠系数,一般取0.7;ZL为本线路的正序阻抗。因线路无纵联保护,故当稳定要求故障切除时间小于0.2s时,需要整定0s切除全线故障,整定原则调整为保证本线路末端故障有灵敏度并躲过牵引变压器其它侧母线故障,见式(7)。
(2)距离保护II段。
1按本线末故障有灵敏度整定:
式中,Klm为灵敏系数。
2按躲过牵引变低压侧母线故障整定:
式中,Kk为可靠系数,取0.8;KkT为可靠系数,取0.7;Zt为牵引变压器正序阻抗,取最大容量变压器阻抗(即最小阻抗)。对于V/X牵引变压器,其短路阻抗分别为TN短路阻抗、FN短路阻抗和TF(TFN)短路阻抗。如,在变压器额定容量40MW下,南广高铁某牵引变压器的TN短路阻抗、FN短路阻抗和TF(TFN)短路阻抗百分比分别为13.85%、13.85%和12.79%,对应的有名值分别为167.5、167.5和154.7Ω。这三个短路阻抗值的差异不大,TN短路阻抗与FN短路阻抗基本相等,TF(TFN)短路阻抗值最小。
距离保护II段动作时间与牵引变压器差动保护配合整定,一般取0.2s;当稳定要求故障切除时间小于0.3s且不小于0.2s时取0.1s。
(3)距离保护III段。
1按本线路末端故障有灵敏度整定:
2按所接电力变压器、各相牵引变压器低压侧故障有灵敏度整定:
式中,Klm为灵敏系数,一般取1.2;Zt为牵引变压器正序阻抗,取最小容量变压器的阻抗(即最大阻抗)。距离保护III段动作时间与牵引站变压器高压侧过流保护最长动作时间(2.4s)配合,并躲过振荡周期(1.5s),一般取2.7s。
2.3牵引变供电线路零序电流保护整定
(1)零序过流保护I段。
1按本线末故障有灵敏度整定:
式中,3I0,min为线末短路流过本保护的最小零序电流(同杆架设线路只考虑N-1方式);当短路电流太大时可适当提高灵敏度,电流定值一般不大于3 500A。
2与相邻上级设备零序过流保护反配整定。若相邻上级设备为220kV线路时,与相邻上级220kV线路零序过流II段(四段式的III段)反配整定:
式中,I′0,II为相邻上级线路零序过流II段(四段式的III段)定值;Kfz为最大分支系数;KP为配合系数,取1.1。
动作时间按与牵引变压器差动保护配合并躲开开关不同期时间整定,取0.2s;当稳定要求故障切除时间小于0.3s且不小于0.2s时取0.1s;当稳定要求故障切除时间小于0.2s时,取0s。
(2)零序过流保护最末段。
电流元件定值按本线末故障灵敏度为3整定,同时按躲线路最大负荷电流时的不平衡电流整定:
式中,Kbp为不平衡系数,取0.1;If,max为线路最大负荷电流。电流定值一次值要求不大于300A,以保证线末发生高阻接地时能可靠动作。
动作时间按以下情况整定:1与相邻上级500kV变压器公共绕组零序过流定时限段、220kV变压器220kV侧零序过流II段(无方向)、220kV线路零序过流III段(四段式的IV段)动作时间反配。2若牵引站有变压器中性点接地,则与相邻上级线路三相不一致时间配合。3与牵引站变压器高压侧过流保护末段时间配合。
3注意事项和存在的问题
目前,南广高铁220kV牵引线路电网侧采用特殊重合闸方式(即单相故障三跳三重,相间故障三跳不重合),重合闸时间统一整定为1.0s,按线路故障重合不成功再备自投的原则,要求牵引站备自投动作时间必须与线路重合闸时间配合。由于220kV牵引线路电网侧的距离III段保护受最大刻度限制,不一定能保证对牵引站主变低压侧故障有灵敏度,加上牵引站侧未配线路保护,造成220kV牵引线路没有纵联保护,因此导致南广高铁牵引供电系统存在以下问题。
(1)当电网稳定要求故障切除时间小于0.2s时,线路保护动作时限必须整定0s切除全线故障才能满足要求,而此时牵引站供电线路距离I段保护定值按本线末端故障灵敏度为1.5,躲过牵引变其它侧母线故障整定时的动作时限为0s,与牵引站主变差动保护失配,即主变故障时主变差动动作的同时,线路距离I段保护也会动作跳闸,从而扩大事故范围。
(2)当电网稳定要求故障切除时间不小于0.2s时,牵引站供电线路距离II段保护动作时间需整定为0.1s才能满足电网的稳定,此时可能与牵引站主变差动保护失配,即主变故障时主变差动动作的同时,线路距离II段保护也会动作跳闸,从而扩大事故范围。
参考文献
[1]王鲜花.带电气化铁路牵引站V_V变的输电网故障计算及整定计算研究[D].北京:华北电力大学,2010
[2]李冀昆,高仕斌,王涛.牵引供电新型异相短路保护原理的研究[J].电力系统保护与控制,2010,38(22):63~67
[3]王敬军,张予鄂,刘华,等.基于分量法的牵引供电系统等值阻抗分析及对距离保护的校核[J].电力系统保护与控制,2010,38(12):141~148
[4]薛艳霞,任社宜.电气化铁路牵引站供电线路保护定值整定问题探讨[J].电力技术,2010,19(3):67~72
[5]吴奎忠,王建勋,马丽红,等.基于序分量法的V/V接线牵引变压器实用快速短路计算方法[J].电力系统保护与控制,2012,40(2):61~65