既有線牽引供電系統(tǒng)AT改直供加回流線供電方式的探討

既有線牽引供電系統(tǒng)AT改直供加回流線供電方式的探討摘要：本文主要通過介紹孟平鐵路接觸網(wǎng)改造工程中牽引供電系統(tǒng)供電方式由原AT供電方式改為直供加回流線的供電方式的實(shí)施方案，探討并提出牽引供電系統(tǒng)AT供電方式改為直供加回流線供電方式的思路及方法，并對(duì)這幾種方法進(jìn)行分析，為今后既有線牽引供電系統(tǒng)AT供電方式改為直供加回流線供電方式的施工提供改造思路。關(guān)鍵詞：牽引供電系統(tǒng)AT供電直供加回流線供電供電方式引言：既有線路改造面臨的最大的難題是既要完成改造任務(wù)，又要最大限度地減小對(duì)既有線路運(yùn)輸?shù)挠绊?。牽引供電系統(tǒng)供電方式的改變，必須在前期工作充分完備后，一個(gè)天窗點(diǎn)內(nèi)改造完畢，天窗點(diǎn)畢便要啟用新的供電方式。通過合理組織，一次性改造成功投用，可以減少安全壓力，在保證既有線設(shè)備可靠運(yùn)行的前提下，創(chuàng)造一定的經(jīng)濟(jì)效益。一、牽引供電系統(tǒng)供電方式簡介目前，牽引供電系統(tǒng)供電方式主要有直接供電方式、BT供電方式（吸流變壓器供電方式）、AT供電方式（自耦變壓器供電方式）、直供加回流線供電方式等，現(xiàn)主要對(duì)本文中涉及的AT供電方式和直供加回流線供電方式作簡要介紹。（一）AT供電方式1、原理牽引供電系統(tǒng)AT供電方式，主要由牽引變電所、AT所、接觸懸掛、正饋線、保護(hù)線和鋼軌組成。其原理圖如圖1所示。圖1AT供電方式原理圖牽引變電所內(nèi)變壓器將110kV電壓降至55kV，經(jīng)自耦變壓器兩端分別接至T線和AF線上，自耦變壓器中心抽頭與鋼軌相連，則T線與鋼軌及AF線與鋼軌間的電壓均為27.5kV，且大小相等，方向相反。一個(gè)供電臂范圍內(nèi)設(shè)有多個(gè)AT所，AT所內(nèi)主要設(shè)備為自耦變壓器，可改善電壓水平和防干擾。PW線正常情況下無電流，在絕緣子發(fā)生閃絡(luò)時(shí)短路電流可通過，另外，其也起到了避雷線的作用。2、優(yōu)劣AT供電方式通過設(shè)置AT所，提高了接觸網(wǎng)供電臂的末端電壓，供電距離長，供電質(zhì)量高，能適應(yīng)高速、大功率機(jī)車的運(yùn)行。但是，變電所內(nèi)牽引變壓器采用斯科特接線方式，接線復(fù)雜，通過原理圖也會(huì)發(fā)現(xiàn)，這種供電方式供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也很復(fù)雜，增加了AT所這樣的不利因素，維護(hù)工作量大。（二）直供加回流線供電方式1、原理直

供加回流線供電方式，主要由變電所、接觸懸掛、回流線和鋼軌組成。其原理圖如圖2所示。圖2直供加回流線供電方式原理圖牽引變電所內(nèi)變壓器將110kV電壓降至27.5kV，變電所饋線直接向接觸網(wǎng)供電，在接觸網(wǎng)支柱田野側(cè)架設(shè)回流線，在一個(gè)供電臂范圍內(nèi)，每隔一段距離，設(shè)吸上線將回流線與軌道扼流變的中性點(diǎn)相連，牽引電流通過鋼軌和回流線回到牽引變電所。2、優(yōu)劣直供加回流線的供電方式，接觸網(wǎng)設(shè)備較少，減小了牽引網(wǎng)的阻抗，節(jié)省投資，也減少了接觸網(wǎng)設(shè)備的維護(hù)工作量，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較好。二、孟平線牽引供電系統(tǒng)AT改直供加回流線方式改造方案（一）既有AT供電方式及改造后的直供加回流線供電方式系統(tǒng)概覽孟平鐵路既有為單線鐵路，既有牽引供電系統(tǒng)供電方式混合了AT供電方式及直供供電方式，孟廟至姚孟（不含）段接觸網(wǎng)均由原丁營牽引變電所供電，其中孟廟至平頂山東段為AT供電方式，平頂山東至姚孟（不含）段為末端無AT所的直接供電方式，姚孟（含）至平頂山西段由平頂山西牽引變電所供電，為直供加回流線供電方式。如圖3所示。圖3孟平鐵路既有AT供電示意圖按

照設(shè)計(jì)要求，孟平鐵路增建第二線工程牽引供電系統(tǒng)需改為直供加回流線的供電方式，新建裴城牽引變電所、平頂山牽引變電所2個(gè)牽引變電所，由這兩個(gè)牽引變電所向接觸網(wǎng)供電，裴城牽引變電所的四個(gè)供電臂負(fù)責(zé)孟廟至鄧?yán)顓^(qū)段接觸網(wǎng)供電，平頂山牽引變電所負(fù)責(zé)鄧?yán)钪疗巾斏轿鞫谓佑|網(wǎng)供電。退出既有丁營牽引變電所運(yùn)行。改造后的牽引供電系統(tǒng)如圖4所示。圖4孟平鐵路改造后直供+回流供電示意圖（二）改造思路因孟平鐵路為增建第二線工程施工，實(shí)施時(shí)采用分段開通運(yùn)營方式，而每個(gè)牽引變電所有4路饋線分別向大小里程方向4個(gè)供電臂送電，如何保證送電范圍與線路開通范圍相一致，對(duì)牽引供電系統(tǒng)能否安全投用是個(gè)考驗(yàn)。在分段開通的前期，與業(yè)主指揮部協(xié)調(diào)，分段開通的節(jié)點(diǎn)路段盡量與供電臂的供電范圍相一致。施工期間需要在線路專業(yè)鋪軌完成的同時(shí)，牽引變電專業(yè)、接觸網(wǎng)專業(yè)施工也要同步施工完成，達(dá)到開通條件。同時(shí)，牽引變電所的4路饋線均已達(dá)到可隨時(shí)投用的條件。根據(jù)節(jié)點(diǎn)工期，投用相應(yīng)的供電臂。啟用新的供電臂的同時(shí)，按需退出既有牽引變電所相應(yīng)的供電臂或整所退出，完成牽引供電系統(tǒng)供電方式的轉(zhuǎn)換。（三）改造方案1、供電方式轉(zhuǎn)換前牽引供電系統(tǒng)施工應(yīng)達(dá)到的條件牽引供電系統(tǒng)供電方式的轉(zhuǎn)換改造工程，牽引供電系統(tǒng)的施工需要達(dá)到以下條件：（1）牽引變電所外電源引入工程施工完畢，牽引變電所、分區(qū)所等所亭施工完畢，已完成投用前的相關(guān)試驗(yàn)，并空載運(yùn)行24h。（2）接觸網(wǎng)供電線、接觸懸掛及附屬設(shè)施設(shè)備安裝等工程施工完畢，期間因既有線需維持原有的供電方式，過渡措施完備。（3）送電公告已按要求提前發(fā)布。2、雙線開通階段安排線路專業(yè)開通節(jié)點(diǎn)按以下下階段分次實(shí)施：第一階段，開通余官營至平頂山西段雙線。第二階段，開通姚孟至平頂山西段雙線。第三階段，開通平頂山東至姚孟雙線。第四階段，開通孟廟至裴城段雙線。第五階段，開通裴城至丁營間上行，丁營至鄧?yán)铍p線，鄧?yán)钪疗巾斏綎|間下行。第六階段，開通裴城至平頂山東段雙線，最終達(dá)到全線開通的目標(biāo)。3、牽引供電系統(tǒng)供電方式轉(zhuǎn)換方案對(duì)照線路開通范圍，會(huì)發(fā)現(xiàn)線路開通的范圍與供電臂的范圍常常不一致。針對(duì)這種情況，供電的范圍也必須得做相應(yīng)調(diào)整，方能達(dá)到安全開通的目的。供電的開通方案分階段簡述如下：第一階段，余官營至平頂山西雙線開通。繼續(xù)維持姚孟至平頂山西段既有牽引供電系統(tǒng)的供電方式，仍由平頂山西牽引變電所供電。新建的下行線牽引供電系統(tǒng)采用上下行短接并聯(lián)運(yùn)行方式運(yùn)行，在余官營站大里程絕緣錨段關(guān)節(jié)處，安裝上下行短接線，給新建下行線接觸網(wǎng)供電。余官營站小里程方向的絕緣錨段關(guān)節(jié)隔離開關(guān)打開，保證此絕緣關(guān)節(jié)小里程區(qū)段接觸網(wǎng)設(shè)備不帶電，不影響其他接觸網(wǎng)施工。此階段，平頂山牽引變電所不投用。第二階段，姚孟至平頂山西段雙線開通。啟用平頂山牽引變電所，啟用平頂山至姚孟區(qū)間上下行新分相，拆除既有分相；啟用余官營至平頂山西區(qū)間上、下行分相；投用平頂山牽引變電所向大里程方向的兩個(gè)供電臂，完成變電所的啟用。既有丁營牽引變電所的供電范圍縮小至新分相處。第三階段，平頂山東至姚孟段雙線開通。平頂山東站東端增設(shè)新分相（過渡使用），退出既有平頂山東AT所，既有丁營牽引變電所供電至過渡分相處，自前聶AT所處拆除前陳聶至平頂山東區(qū)間AF線，采用直供方式供電，其他段供電方式仍不變。啟用平頂山牽引變電所小里程方向上下行供電臂，自此，平頂山牽引變電所整所投用完畢。第四階段，開通孟廟至裴城段雙線。啟用裴城牽引變電所，啟用裴城至丁營區(qū)間新分相，斷開該段與孟廟開閉所連接的AF線、T線及PW線，拆除裴城AT所。啟用裴城牽引變電所小里程方向的上下行兩個(gè)供電臂，完成裴城牽引變電所的啟用。既有丁營牽引變電所小里程方向的供電臂供電范圍縮小至裴城至丁營的新分相處。第五階段，開通裴城至丁營間上行，丁營至鄧?yán)铍p線，鄧?yán)钪疗巾斏綎|間下行。退出既有丁營牽引變電所的運(yùn)行。啟用裴城牽引變電所大里程方向上行供電臂，在丁營、鄧?yán)钫景惭b上、下行股道電連接，該供電臂同時(shí)向丁營至鄧?yán)顓^(qū)間下行供電。取消過渡分相，鄧?yán)钪疗巾斏綎|區(qū)間的下行接觸網(wǎng)接入平頂山東站，啟用鄧?yán)钪疗巾斏綎|區(qū)間下行新分相，平頂山牽引變電所小里程方向下行供電臂按設(shè)計(jì)范圍供電至新分相。自此，孟平全線的AT供電方式退出運(yùn)行，全部改為直供加回流線供電方式。第六階段，開通裴城至平頂山東站雙線。啟用裴城牽引變電所大里程方向下行供電臂，拆除丁營、鄧?yán)钫镜纳舷滦泄傻离娺B接，完成上下行供電分束，上、下行均供電至鄧?yán)钪疗巾斏綎|新分相處。鄧?yán)钪疗巾斏綎|區(qū)間接觸網(wǎng)接入平頂山東站，平頂山牽引變電所小里程方向上行供電臂按設(shè)計(jì)范圍供電至鄧?yán)钪疗巾斏綎|區(qū)間新分相處，自此，孟平線全線完成雙線開通。三、牽引供電系統(tǒng)供電方式AT改直供加回流線的改造方法探討通過對(duì)孟平線牽引供電系統(tǒng)供電方式AT改直供的方案分析和總結(jié)，AT供電方式改為直供加回流線供電方式，主要有分階段改造投用和一次性整所投用的方法。分階段改造投用，即像孟平線供電方式改造一般，根據(jù)業(yè)主要求及站前施工進(jìn)度情況，分步驟，一段一段地退出AT供電方式，啟用直供加回流線的供電方式。一次性整所投用，在該牽引變電所的所有供電臂范圍內(nèi)的所有站前站所施工均完備的情況下，一次性退出AT供電方式，直接啟用直供加回流線的供電方式。下面來對(duì)這兩種改造方式作詳細(xì)分析。四、牽引供電系統(tǒng)AT改直供加回流線供電方式的改造方法分析（一）分階段改造投用分階段改造投用的優(yōu)勢(shì)是，可以根據(jù)已具備通車條件的的路段，提前投入運(yùn)營使用，可以最早緩解運(yùn)輸壓力，隨著一段一段的開通，逐步達(dá)到設(shè)計(jì)運(yùn)能。一般這種分段開通的方式，開通的范圍都要小于一個(gè)牽引所供電范圍，相對(duì)就縮短了開通當(dāng)天接觸網(wǎng)工程的施工范圍。但在實(shí)施的過程中也存在一系列的問題需要解決。1、分段開通的路段與供電臂范圍不一致時(shí)，會(huì)發(fā)生較多的過渡工程。如第三階段開通平頂山東至姚孟段雙線時(shí)，因平頂山東站小進(jìn)程方向的新建線仍不具備開通條件，仍需保留既有線來維持線路運(yùn)營，開通之前不得不在平頂山東站小里程方向的既有線設(shè)置一處過渡分相，丁營變電所繼續(xù)維持運(yùn)行。2、分段投用會(huì)給電調(diào)所及維管人員帶來調(diào)度和維管的壓力。分段投用時(shí)，往往兩次投用開通的間隔時(shí)間不太長，造成供電臂的供電范圍變化頻繁，供電臂的供電范圍變化，會(huì)造成電調(diào)所調(diào)度人員及維管人員不得不一次又一次地重新學(xué)習(xí)掌握每個(gè)供電臂的供電范圍，無形中也造成了一定的安全風(fēng)險(xiǎn)及壓力。這就需要開通前與維管單位做深入溝通交流，改造方案及供電范圍完全交底到位，降低風(fēng)險(xiǎn)。3、分段投用時(shí)，盡管一般會(huì)縮短開通當(dāng)天接觸網(wǎng)的施工范圍，但是根據(jù)項(xiàng)目的既有設(shè)備情況的不同，每次的投用都會(huì)按正式開通組織施工，也有可能會(huì)留給開通當(dāng)天比較多的接觸網(wǎng)施工任務(wù)。如第四階段開通時(shí)的加強(qiáng)線并網(wǎng)施工，該段既有接觸懸掛為鋼承，不更換線索，需利用既有AF線作加強(qiáng)線使用，因之前為AT供電方式，無法并網(wǎng)，只能留到開通當(dāng)天完成，線路長、工點(diǎn)分散，安全壓力重大。因此，投用開通前，必須合理組織，將能提前完成的工作全部提前完成，留給供電方式轉(zhuǎn)換的天窗點(diǎn)內(nèi)實(shí)施的工作量越少越好。（二）一次性整所投用一次性整所投用，在站前站后的施工進(jìn)度一致，同時(shí)達(dá)到開通的條件后方可實(shí)施，比如，整個(gè)裴城牽引變電所的4個(gè)供電臂范圍內(nèi)的所有施工都已達(dá)到開通條件，方能將裴城牽引變電所一次性投用4個(gè)供電臂，且一步達(dá)到設(shè)計(jì)的供電范圍。這種方法可以不產(chǎn)生過渡工程，一步到位；同時(shí)這種方式減少了供電臂供電范圍變化的次數(shù)，減少了維管單位的學(xué)習(xí)壓力。但其也存在其缺陷。1、一次性整所投用的實(shí)施條件較為嚴(yán)苛，要站前、站后各個(gè)專業(yè)同步完成，這樣的條件在實(shí)施過程中很難做到完全同步。如裴城牽引變電所若想實(shí)現(xiàn)一次性投用整所的情況下，不僅僅需要本所的供電臂范圍內(nèi)的所有相關(guān)專業(yè)施工完畢，還需要平頂山牽引變電所小里程方向的至少1個(gè)個(gè)供電臂范圍內(nèi)的所有專業(yè)施工完備的條件方能實(shí)現(xiàn)。這就需要與業(yè)主及早溝通，合理安排開通節(jié)點(diǎn)工期。2、整所投用時(shí)，除安排倒閘人員外，還需同時(shí)在供電臂的各個(gè)分相處組織人員進(jìn)行分相施工，如更換電磁枕、拆除分相短接線等。對(duì)于雙線來說，一個(gè)牽引所會(huì)牽涉至少3個(gè)工點(diǎn)6處分相。若有撥接口，工點(diǎn)的數(shù)量還要增多，這就形成了點(diǎn)多、面廣的作業(yè)面，這種情況安全盯控的壓力就非常大，對(duì)合理組織是個(gè)不小的考驗(yàn)。這就需要在方案中合理安排施工管理人員、安全盯控人員、作業(yè)人員、安全防護(hù)人員等。事無巨細(xì)、精心組織，具體到每個(gè)細(xì)節(jié)，交底到位。必要時(shí)安排演練，保證施工安全，提高作業(yè)效率。五、結(jié)論牽引供電系統(tǒng)AT供電方式改直供加回流線供電方式，主要有分階段改造投用和一次性整所投用的方法。施工過程中，應(yīng)根據(jù)工程項(xiàng)目的特點(diǎn)，業(yè)主的開通要求及相關(guān)專業(yè)施工進(jìn)度情況靈活選用或組合使用。施工過程中