高速铁路枢纽段牵引变电所改造施工技术探讨

徐圣龙

中铁七局集团电务工程有限公司 河南郑州 450000

摘要：随着社会发展和科技进步，我国高速铁路从探索初创阶段到如今的快速发展阶段。至2019年底，我国高度铁路运营里程达3.5万公里，居世界第一。新建线路引入既有线路涉及大量的改造。电力牵引供电作是高速列车动力之源，改造技术的安全、可靠显得尤为重要。本文以新建郑万铁路郑州东牵引变电所改造为例，通过提出多种改造技术方案进行利弊分析确定最终方案，同时介绍了本次施工的技术难点和注意事项。

关键词：高速铁路；牵引变电所；既有设备改造；

0引言

郑州东动车运用所（下称“动车所”）有京广4线检查库，20条存车线；郑徐2线检查库，17条存车线，无法满足路局运用检修要求，根据发展规划，在动车所北侧进行扩建郑万6线检车库，25条存车线及相关设施，配套新建动车所2#开闭所为之供电。既有郑州东牵引变电所容量为2*（40+50）MVA，本次动车所扩建工程新增负荷较小，经核算牵引变压器维持既有容量即可。因此，动车所2#开闭所两路进线电源分别由郑州东牵引变电所、有动车走行4线接触网设备T接。需对郑州东牵引变电所增加1面馈线柜及馈线保护装置、综合自动化系统、远动系统改造施工。

1方案介绍

本次设备改造既要保证正常行车，又要保证在规定的“天窗”点内完成施工任务，同时还要保证新更换的设备的施工质量，即时更换即时投运，难度较大。要求施工单位必须有一套完善的、可行的、周密的施工方案，方可顺利完成牵引变电所在运行中进行设备更新改造的任务。

1.1既有设备调查

郑州东牵引变电所主接线方式为2进15出（3段母线所带9条高铁正线、3座开闭所形成的郑州东站枢纽区域供电）。涉及到京广高铁、徐兰高铁、郑机城际、郑开城际相关的30条供电臂供电。正常运行状态下T1/F1段母线由1、2#牵引变压器提供主、备电源，主接线图如图1所示；T2/F2、T3/F3段母线通过2001、2002联络开关闭合由3、4#牵引变压器提供主、备电源，既有设备改造是在T3、F3段母线新增226馈线柜，主接线图如图2所示。

图1 郑州东牵引变电所T1、F1段母线主接线

图
2 郑州东牵引变电所T2、F2、T3、F3段母线主接线

既有一次设备采用独立气室贯通母线GIS开关柜，新增226馈线柜时必须停电方可进行作业。在改造施工过程中稍有不慎导致无法送电将影响列车的运营，甚至造成既有设备损坏，将会造成极大影响。

1.2改造方案一

（1）方案介绍

将T2/F2、T3/F3母线及3#、4#牵引变压器全部停电240分钟进行并柜改造施工，考虑到动车所在“天窗时段”内有检修、调车作业（由牵引变电所220、223提供主、备电源），无法停电，故采用相邻接触网供电臂越区供电方案临时保证动车所正常运行。并柜施工同步进行二次接线，随后进行耐压试验。并柜完毕后进行设备远动调试后投入运行。

优缺点

优点：停电可电调远程操作，步骤操作简单、停电速度快，能够有效提高实际作业时间。通过现场分合相关隔离开关即可实现越区供电，施工安全风险小。

缺点：并柜施工越区供电期间，动车所内车辆检修牵引负荷集中，导致动车走行线开闭所供电负载增大，需限制行车，因此对行车运营影响非常大。

1.3改造方案二

（1）方案介绍

将T3/F3段母线单独停电施工。考虑到并柜施工期间安全作业和耐压试验的安全，需将T2/F2、T3/F3母线之间2001、2002隔离断开形成双断口。但上述2个母联开关与其他柜体有闭锁关系，闭锁关系为牵引所内T2/F2、T3/F3母线涉及到的13个馈出柜停电后，方可操作，因此需人工干预二次回路解除闭锁，断开母联开关后在218馈线柜对应的接触网线路设置明显可见接地点，随后方可进行并柜改造施工。并柜完毕后拆除218馈线进行耐压试验。后续二次接线、调试施工内容同方案一。

（2）优缺点

优点：施工对动车所夜间检修作业无影响，能够保证高铁线路的正常运行，基本无行车影响。

缺点：停电速度慢，有效作业时间短。需人工解除开关闭锁关系操作分、合闸。施工难度大，安全风险较高。

2方案选择及实施步骤

2.1方案选择

由于郑州铁路枢纽行车密度大，若采用“方案一”，经设备管理单位测算需限制行车约一半，影响较大。而采用“方案二”，虽然施工难度较大、安全风险较高，但只要施工时采取的科学、合理、得当的措施完全可以避免，具有显著提高经济、社会效益特点。综上所述，选择“方案二”。

2.2实施步骤

第一步：地基施工检查（尺寸正确，精度满足要求），设备预就位，光/电缆敷设并完成设备进场试验。

第二步：并柜前先确认本所施工段主母线已断电，母联断路器已经可靠分开，操作段已可靠接地。随后拆除边柜并整理边柜上带的各种电缆，屏柜间各种小母线、母排搭接、通讯电缆连接等。同时进行并柜和电缆接入。

第三步：进行工频耐压交接试验。根据GB50150-2016^[1]，试验断路器、母线绝缘性能，试验电压逐级加压至出厂试验电压的80%。加压到位后，耐压1分钟。

第四步：柜体清理与安装检查。清除开关设备因安装操作而留下的杂物并检查安装螺钉连接的紧固力矩和其它连接件安装无误。

第五步：调试。对新增馈线保护装置进行设备本地调试和传动试验，试验合格后开始进行遥控、遥测、遥信、继保远动试验，确保动作正确、信号准确、数据精确。

3施工改造过程的重、难点

3.1减少天窗点内作业内容

在并柜前可对开关柜进行绝缘电阻、交流耐压、操作机构、交接试验等部分试验，为保证并柜后供电可靠性，需对母线重新进行耐压试验。

3.2综合自动化系统改造

新增馈线柜、控制柜的直流电源接入期间，要对正负极进行确认，严禁发生因接线错误，导致回路短路的情况发生。

3.3 系统调试

当牵引变电所电气设备安装完毕、二次配线工作结束后，为校验二次配线的正确性，检查GIS柜断路器、隔离开关及各种控制、保护回路是否符合设计原理，必须进行系统调试试验。调试时按二次原理图对各设备进行闭锁分合控制，动作显示正确，按照保护整定值模拟故障，保护回路应正确动作并发出报文，满足设计要求。远动调试前需确保“三要素”的实现，即：点表与接线图设备编号、名称、测试项目点号一致；远动通道形成；单体调试合格。

3.4制定应急抢修预案

既有设备改造有可能出现断路器故障、交直流系统故障、耐压试验击穿设备、SF₆气体泄漏、感应电伤人等事故发生，应提前制定对馈线柜、母线、全所停电的越区供电方案、SF₆气体和充气工具等应急配品备件以及人员防护等应急预案，以确保万无一失。

4施工改造的注意事项

1、并柜完毕后的耐压试验提前将试验电缆安装于需试验的开关柜内锥上。同时试验前需要将CT进行短接，带电显示器确认显示无误后进行短接。

2、合理安排时间，若在规定时间内未能完成开关柜并柜，需考虑继续并柜是否影响现场运行、检修，若不能继续并柜，及时恢复并重新安排时间并柜。

并柜48小时内，安排固定人员不间断监测新增开关柜和既有开关柜气压情况。

4、设备启用前，新旧保护定值按设计单位提供的整定值说明进行调整，确保保护接线及整定无误。

5结论

郑州东牵引变电所设备改造已于2019年9月29日顺利完成施工。经试验、试运行后,设备各项性能指标均符合TB 10758-2018^[2]要求,设备运行良好、可靠。本方案可为将来高速铁路枢纽段或类似特点的牵引变电所改造施工提供参考作为技术储备和经验总结，值得推广应用。

参考文献

[1]中华人民共共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家治理监督检验检疫总局.GB50150-2016 电气装置安装工程电气设备交接试验标准[S],北京:中国计划出版社,2016.

[2]国家铁路局.TB10758-2018 高速铁路电力牵引供电工程施工质量验收标准[S],北京:中国铁道出版社,2018.