提高单电源变配电所供电可靠性研究

刘丹丹，尤立宝

提高单电源变配电所供电可靠性研究

刘丹丹，尤立宝

针对铁路单电源变配电所供电情况进行调查分析，增设环网柜，使实现跨所供电更具便捷性、安全性、可靠性，从而提高了单电源变配电所的供电可靠性。

单电源变配电所；供电可靠性；跨所供电；环网柜

0 引言

确保铁路变配电所的供电可靠性是铁路安全运行的核心组成部分。而我国地域广阔，一些地区由于地方电网既有条件、第二路电源接引路径以及铁路配电所本体建筑面积等多方面原因的限制，铁路变配电所往往只能取到一路地方电源，即为单电源变配电所。地方电网的电能质量和管理水平差别较大，西部和东北的一些地区地方电源因检修或故障等原因停电的几率较大，造成铁路相邻两单电源变配电所同时停电，即形成了相应变配电所之间供电臂的贯通线路和自闭线路同时失电的情况，为克服这一弊病，可通过跨所供电来弥补，即由远方配电所越过其中一座配电所进行供电。

变配电所跨所供电《铁路技术管理规程》（2014版）第207条有明确规定：“电力设备应具备：变、配电所跨所供电的条件”。所以如何保证单电源变配电所跨所供电的安全、可靠、快捷就成为提高铁路单电源变配电所供电可靠性的关键问题。

1 既有跨所供电方式分析

根据近年来对多项工程的走访和调查得知，现场多通过变配电所室外简易沟通方式，即通过相邻变配电所室内相应回路的断路器与室外杆上隔离开关的人工倒闸操作来实现跨所供电，下面以A/C所跨越 B所供电为例对铁路既有跨所供电方式的实现过程进行说明。

参见图1，倒闸作业流程分析如下：

（1）实现B所退出运行、A所对A-B段贯通临时反向供电、C所对B-C段自闭临时反向供电。流程：B-2#分闸→B-1′#分闸→C-1#合闸→A-2′#合闸。

（2）实现A-C段贯通线路暂时失电。流程：A-2′#分闸→C-1′#分闸→B-3′#分闸→B-4′#分闸。

（3）实现A/C所跨越B所对贯通线路供电。流程：B-5′#合闸→B-6′#合闸→C-1′#合闸。

（4）实现A-C段自闭线路暂时失电。流程：A-2#分闸→C-1#分闸→B-3#分闸→B-4#分闸

（5）实现A/C所跨越B所对自闭线路供电。流程：B-5#合闸→B-6#合闸→A-2#合闸。

以上倒闸作业至少需要 4位专业人员严格按照操作程序进行配合操作及相关值守，以防止意外合闸送电造成安全事故，其中除第一步的操作为所内微机保护自动实现外，其余操作多为针对杆上隔离开关的手动操作，其中自闭线路上的联络开关B-5#、B-6#和贯通线路上的联络开关 B-5′#、B-6′#一般与配电所有一定的距离，前往现场操作还需一定的时间，据统计，一次正常供电状态到跨所应急供电状态转换的倒闸操作至少需要30 min。

由此可见，铁路既有跨所供电方式的实现多通过手动操作，操作中涉及的配合和值守人员较多、完成操作所需时间较长、且室外杆上隔离开关受环境和气候条件的影响较大，上述诸多问题均会导致实现过程中铁路单电源变配电所供电安全性及可靠性的下降。

2 针对问题制定对策

通过对既有跨所供电方式的分析，得出问题的症结在于手动操作方式和操作开关的分散，因此制定了手动开关电动化，分散开关集中化的解决对策，从而形成了增设环网柜的设计思路，即将室外分散布置的杆上手动隔离开关改为电动操作的高压负荷开关集中设置在环网柜内，即在配电所院内设置4个环网柜，分别为自闭一环网柜、自闭二环网柜、贯通一环网柜及贯通二环网柜，环网柜系统结构见图2（其中预留所用电回路可根据现场运营方式灵活调整）。

图2 环网柜系统结构图

3 环网柜的细化设计

通过环网柜实现跨所供电的思路确定后，就需要细化环网柜内各开关的型式、联锁关系及相关操作流程。

3.1 开关型式

环网柜内的开关可以选择电动操作的高压负荷开关，其中进所开关及至线路开关均使用CDA503气体开关控制单元，分接联络开关使用DKCIII新负荷开关控制单元（接点增加）。

3.2 联锁关系

下面以自闭一及自闭二环网柜为例细述柜内开关的联锁关系。

（1）自闭一进所开关及至线路开关的分闸信号线连接到自闭一分接联络开关控制单元的开入回路中；自闭二进所开关及至线路开关的分闸信号线连接到自闭二分接联络开关控制单元的开入回路中。

（2）自闭一分接联络开关的合闸信号线引接到自闭二分接联络开关控制单元开入回路中；自闭二分接联络开关合闸信号线接到自闭一分接联络开关控制单元的开入回路中。

上述两者的联锁关系保证了自闭一（自闭二）分接联络开关可以在下面两种情况下进行合闸操作：自闭二（自闭一）分接联络开关为分闸状态的情况；自闭二（自闭一）分接联络开关为合闸状态且自闭一（自闭二）进所开关、自闭一（自闭二）至线路开关均为分闸状态的情况。

另外，由于自闭一环网柜与自闭二环网柜间的高压联络电缆需要处于热备用状态，所以自闭一分接联络开关及自闭二分接联络开关不能处于同时分闸的状态，故自闭一分接联络开关和自闭二分接联络开关在初始状态下均为分闸情况时，需要操作人员对自闭一分接联络开关或自闭二分接联络开关（即其中任一控制单元）执行电动（就地/远方）合闸操作，出于安全和简化联锁环节的考虑，该处未设置当一分接联络开关分闸后另一分接联络开关自动合闸的程序。

3.3 实现跨所供电的操作流程

下面仍以A/C所跨越B所供电为例对通过环网柜实现跨所供电的过程进行分析。

参见图3，倒闸作业流程分析如下。

（1）实现B所退出运行、A所对A-B段贯通临时反向供电、C所对B-C段自闭临时反向供电。流程：B-2#分闸→B-1′#分闸→C-1#合闸→A-2′#合闸。

（2）实现A-C段贯通线路暂时失电。流程：A-2′#分闸→C-1′#分闸→B-1-1′#分闸→B-1-2′#分闸→B-2-1′#分闸→B-2-2′#分闸。

（3）实现A/C所跨越B所对贯通线路供电。流程：B-1-3′#合闸→B-1-2′#合闸→B-2-2′#合闸→C-1′#合闸。

（4）实现A-C段自闭线路暂时失电。流程：A-2#分闸→C-1#分闸→B-1-1#分闸→B-1-2#分闸→B-2-1#分闸→B-2-2#分闸。

（5）实现A/C所跨越B所对自闭线路供电。流程：B-1-3#合闸→B-1-2#合闸→B-2-2#合闸→A-2#合闸。

图3 新型模式下A/B/C配电所及环网柜相关开关标号图

为确保倒闸作业的安全性，不能简化跨所供电的操作流程，但新型模式使得所有操作均仅需在所内环网柜及高压柜处进行电动操作，不需再到各隔离开关杆处现场手动操作，同时也减少了专业电气人员的值守工作，即简化了操作方式，缩减了每一个操作步骤所需的时间。经测试，环网柜试运行后一次正常供电状态到跨所应急供电状态的转换时间由原来的30 min以上控制到了5 min以内。

环网柜思路的确定实现了分散开关的集中化、室外开关的柜内化；柜内开关型式的确定实现了手动操作的电动化；柜内及柜间开关联锁关系的确立及操作流程的确立确保了新型跨所供电实现模式便捷、省时，并兼备高可靠性和高安全性。

4 结语

变配电所跨所供电应该说是故障情况下的一个应急措施，一些电网发达的地区，每座铁路变配电所均可以比较便捷的接取到两路地方电源，且一路为专盘专线，这时相邻两变配电所同时失电的几率很小，故需要转换至跨所供电模式的几率也比较小，从经济投入的角度考虑，可以采用传统的通过配电所内断路器与室外杆上隔离开关的人工倒闸操作方式来实现跨所供电，以减少增设环网柜的设备投资。可是在一些电网不够发达的地区，每座变配电所均接入两路独立地方电源在线路及设备上的投资是当地铁路局无法承担的，所以就存在了某些铁路沿线的变配电所均为单电源变配电所的情况，在这种情况下如果还保持传统的跨所供电转换模式，就会给现场的电力运营人员带来大量的配合操作工作及室外设备维护工作，而转换过程的繁琐及转换时间的拖延均会为铁路供电的可靠性及安全性留下重大隐患，因此在单电源变配电所增设环网柜以实现新型的跨所供电转换模式的方案，实现了结合当地电网情况运用相对合理的经济投资，最大程度的确保铁路沿线供电可靠性的目标。

On basis of investigation and analysis of power supply of single power substation and power distribution station of railway, the adding of loop network cabinets makes the over-zone power supply more easier, safe and reliable and it improves the power supply reliability of single substation and power distribution station.

Single power substation & distribution station; power supply reliability; over-zone power supply; loop network cabinet

U224.3

：B

：1007-936X(2015)03-0015-03

2015-02-02

刘丹丹.中铁通信信号勘测设计（北京）有限公司，工程师，电话：010-51846752；

尤立宝.北京铁路局北京供电段，助理工程师。