箱式变电站在铁路供配电系统中的应用研究

摘要：铁路供配电系统具有一定的特殊性，对铁路安全运行影响重大。箱式变电站符合现代铁路建设的需要，将其应用于铁路供配电系统中，可以借助其自动化、智能化的优势，提升铁路供配电系统运行的稳定性，因此在铁路供配电系统中应用箱式变电站具有重要意义。文章对箱式变电站在铁路供配电系统中的应用进行了分析。

关键词：箱式变电站；铁路供配电系统；铁路运行；铁路建设；稳定性 文献标识码：A

中图分类号：TM633 文章编号：1009-2374（2016）18-0049-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.18.025

1 概述

在我国的现代化建设中，铁路发挥着不可替代的重要作用。铁路的安全运行离不开电力的保障。因此，在现代铁路建设过程中，供配电系统是施工设计时必须要着重考虑的一项内容。新时期背景下，铁路供配电系统应重视不断提高运行的可靠性以及供电能力，为铁路安全提供保障。而箱式变电站的应用，正是满足此项要求的重要一步。

2 铁路供配电系统中的箱式变电站

2.1 箱式变电站

箱式变电站简称为箱变，本质上是变配电成套设备，其中的电气设备与变压器、配电装置是根据特定接线方案排成一体的。简单来讲，箱变主要分为三个部分：第一，高压室。这部分主要包括避雷器以及负荷开关、熔断器等，功能主要体现在停送电和短路保护等方面；第二，低压室。这一部分主要包括电流表以及断路器等设备；第三，变压器室。为了达到防晒和防辐射的目的，这部分的结构通常为双层夹板式，四周和顶板建设时需分别用到隔热材料、空气垫。并且为了防止设备过热，变压器室还需要经常进行通风以达到散热目的。为了降低外部环境对设备的影响，变压器室内一般还会采取一些有针对性的措施，以分别达到去湿目的和防凝目的。

2.2 箱变具有的优势

对于箱变的优势，本文认为可以结合其功能特点进行分析。总体来讲，箱变的优势主要体现在下述五项：第一，自动化。箱变的整体设计具有明显的自动化特征，尤其是保护系统，其中分散安装的各项装置，支持“四遥”功能，不仅能够远程设置运行参数，还可以监控相应的图像；第二，工厂预制。箱变中所用设备的安装与调试均在工厂中进行，因此其建设过程具有工厂化特征，除了设计制造耗时大为缩短之外，现场安装也十分方便。通常来讲，箱变安装耗时一般不会超过8天；第三，能够灵活组合。箱变结构非常紧凑，其中的各个箱就相当于一个个独立的系统，并且箱变组合形式并不固定，可结合具体需要进行自由组合；第四，效益高。结合箱变应用的实际情况来讲，其投资仅为同等规模一般变电所的一半左右，再加上其中应用了大量先进设备，运行过程中出现问题的几率大为降低，减轻了维护负担。以无油设备为例，在维护工作中无需考虑渗漏问题，同时，还可采取状态检修法，在一定程度上减少了维护任务；第五，占地少。箱变中的配电装置大多位于箱体内部，再加上设计时进行了合理优化，缩短了绝缘距离，故其整体所占空间也大为减小。除了以上优势之外，箱变还具有外形优势，可与多种环境保持色彩协调，视觉效果比较好。

3 箱式变电站在铁路供配电系统中的应用分析

3.1 应用意义

对于我国的经济发展来讲，铁路的功能就相当于人体的动脉。铁路运行需要以正常供电作为支撑，因而供配电系统的正常运转是铁路安全的基本保障。现代运输业的发展中，铁路建设是完善交通网的重要举措。在这个过程中，必须重视供配电系统的作用，在设计和施工阶段，也要以保障供电能力与配电安全为指导，做好相应的设备选择与安装工作。结合实际来讲，我国铁路负荷大多具有两项特点：第一，沿线分布、容量不大；第二，一级负荷普遍要求稳定供电。考虑到此项现实，在铁路建设阶段，就要格外重视相关设施的选用。铁路传统的配电设施以土建变电房为主，目前已经不能满足铁路供配电工作的要求。设备也开始显现出明显的滞后性，再加上容量普遍不大、维护任务重，满足用电需要的程度偏低。与此相比，箱式变电站不仅拥有更出色的成套性，供电质量也更高，因此将其应用于铁路供配电系统中，对于满足铁路用电要求具有极为重要的作用。本文结合我国某铁路工程的施工设计方案，对箱变在其供配电系统中的应用进行了简单分析。

3.2 具体应用

3.2.1 站场供电方面。该铁路中的车站信号供电设计方案为双路供电，供电责任由箱变承担，其一路电源引入贯通电源，另一路引入自闭电源。为满足实际要求，此次选择的箱变为符合10kV电源系统的类型，其能够实现开关柜与变压器等设备的科学组合，将其安装于线路附近，除了可防止干扰之外，还可以实现电源监控以及故障分段，借助其中的RTU终端能够将开关参数和信号电源接入远动系统，这样便可以实现实时监控。该方案中，数据通道设计为铁通光缆，在此种情况下，调度站就能够以环引法与被控站进行通信，主控站就能够综合配电系统中的各项参数值进行用电的合理调度，有效地保证了调度的统一性与科学性。

车站设备用电以及照明用电等均由综合箱变供给，其变压器为100kVA，高压侧与贯通电源相接，系统方案见图1：

图1 综合箱变高压系统接线示意图

3.2.2 区间供电方面。该工程中包括一条隧道，依照现行规定，隧道若达到一定长度（直线隧道达到1km、弯曲隧道达到0.5km）就必须设计固定照明。该工程依照上述要求进行了照明设计，同时为了確保后期维护能够正常进行，还在隧道内设计了相应的插座箱；为了避免设备过热，其中还设计了相应的排风设施，确保强制排风能够顺利展开。上文所述负荷点均布设于隧道内部，箱变安装于预留洞口中。此种设计具有紧凑特征，很好地发挥了箱变的优势，实现了开关柜以及变压器等设施的有效组合。

具体来讲，该隧道长度为16km，符合照明设计的长度要求，其中的箱变电压为10kV；强制排风设备为排风机，其电源为布设于隧道两端入口处的35kV箱变。变电站所有的高压设备均布设于集装箱中，同时全部集装箱一字排开。箱顶结构为隔层气楼式，通风口设置在箱体底部，以确保正常散热能够顺利实现，避免电气设备过热引发安全事故。该工程中使用的设备以干式设备为主，再加上真空断路器，系统处于无油运行的状况下。此种模式下，不会再出现设备渗漏问题，相应的停电检修也可以省略掉，使得检修工作的负担大为减轻，系统运行出现故障的几率大大降低。另外，箱体中设置的报警和监控系统，能够实现图像与信号的实时传送，这样一来，实际的运行情况随时都处于监控之下，一旦发生火灾，就可以第一时间被发现和处理，火灾蔓延等事故恶化情况的发生率将会大大降低。

在二次设备方面，此次设计中选择了危机保护控制系统，并进行了分散布置。这样一来，系统将可以实现保护功能以及遥控功能的集中，有助于积极作用及优势的充分发挥。装置机箱成型方式为整版模压，不仅结构相对紧凑、抗震性能优越，还具有良好的密封性和杰出的抗干扰能力，优势十分突出。

综合来讲，该设计方案中无论是设备选择，还是布置方式，均有助于运维成本的降低，尤其是显著的自动化优势，使得铁路电力系统的运行更加可靠，效益也更高。

4 结语

进入新世纪以来，我国铁路的重要性日益突出，与施工技术不断提升相对应的是铁路工程建设水平的提高。供配电系统直接关系到铁路交通网的正常运转，其是否可靠、稳定与国民经济发展有着难以分割的联系。在这样的情况下，我国的铁路建设中除了要保证铁路修筑质量之外，还要重视电力系统的完善与优化，以自动化、智能化水平的提升，带动电力系统运行安全性的提高。箱式变电站具有十分显著的优势，应用于铁路供配电系统中，能够减轻不利因素对电气设备及电力运行的影响，对于铁路供配电系统运行效益的提高具有明显的推动作用。本文结合某铁路工程实例，对箱式变电站在铁路供配电系统中应用的可行性、优势、应用策略、效果均进行了简要阐述，希望能够为相关铁路工程的建设提供参考。

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作者简介：张伟（1983-），男，河北沧州人，中铁二十三局集团电务工程有限公司中级工程师，研究方向：铁路工程。

（责任编辑：蒋建华）