新建高速铁路牵引变电所测试与调试方法

成汝佳

中铁建电气化局集团第三工程有限公司 河北 高碑店 074000

2014年至2016年，本人先后参加了集团三公司的兰新、吉图浑、大西等多条高速铁路的牵引变电所测试与试验工作，在此基础上，总结了新建高速铁路牵引变电所测试及调试内容与方法，供同行参考。

1 高速铁路牵引变电所电气设备测试与调试的意义

新建高速铁路牵引变电所的测试和调试工作是牵引变电所设备安装结束和正式送电运行前的一项关键工作。如果试验不彻底，容易遗留故障隐患，故障隐患轻则造成设备停电及试验列车停运，重则造成设备损害，影响设备使用安全，并造成重大经济损失。因此，做好新建高速铁路牵引变电所电气设备的测试与调试工作，对于保证电气设备的安全运行，保证项目按期完成联调联试和开通运营，十分重要。

2 高速铁路牵引变电所简介

高速铁路电力牵引供变电系统是指电能从电力系统传送到电力机车所用电力设备总称。电力系统送出电能，通过变压、变相后，向电力机车供电的系统。牵引供电回路主要包括牵引变电所、馈电线、接触网、电力机车、开闭所、自耦变压器站等。

高速铁路牵引变电所的功能是将三相的110kV(或220kV)高压交流电变换为两个单相的27.5kV 的交流电，然后以单相供电方式经馈电线送至接触网上，向铁路上、下行两个方向的接触网供电。电力系统的三相交流电改变为单相，是通过牵引变压器的电气接线来实现的；电压变化由牵引变压器完成，由电力系统送到牵引变电所高压输电线路均采用双回线，两条回路互为备用。

3 新建高速铁路牵引变电所主要设备的测试与调试方法

在新建高速铁路牵引变电所的所有设备安装完成后、送电前，必须检查设备接线是否正确、电气绝缘及耐压性能是否符合相关标准要求，一般检查合格后进行单体设备的送电检查，送电检查合格后再进行设备间调试及系统调试，最后进行高速铁路全系统的联调联试和试运行[1]。以目前高速铁路供电系统组成系统分类，主要包括了电气绝缘测试、开闭站的开关柜的调试、牵引变压器的测试调试测试及牵引变电所系统联调等。

3.1 缆线及设备电气绝缘性能测试

电气绝缘试验是所有电气设备送电前的第一步，也是最基础的一步。目的是为了找出电气设备存在的绝缘缺陷，防止漏电故障发生，有效避免后续设备调试中因漏电发生造成人员伤害及设备损坏。在牵引变电所设备调试中，主要进行的是保护性电气绝缘性能测试，除电缆及变压器外，较少进行破坏性试验方法。原因是设备均为新设备，不是所有设备都需要做破坏性试验，如部分设备需要进行破坏性试验，应由生产厂家提供技术支持和配合。高压电缆作为电气主要设备,其重要性不言而喻，且其绝缘耐压试验，具有典型性特征。本试验以高速铁路馈出的27.5kV高压电缆试验为例。

3.1.1 试验准备

高压电力电缆相比于其他高压设备，呈现较大的容性，这就导致如果使用常规的交流耐压试验的方式，会造成较大的泄露电流。为此，目前较常用的高压电缆试验方法，是采用直流耐压试验方式。

（1）试验条件

试验应在电缆绝缘试验完毕且数据合格后进行。试验时，周围环境温度一般不低于＋5℃、且空气的相对湿度一般不高于80%的条件下进行。

（2）人员准备

必须具有高压试验的相应资质，并具备高压试验的业务能力和电气安全知识。由于电力电缆长度较大，需要安排人员在电缆末端看守。为此，试验的岗位设置应包括工作负责人、数据记录、仪器操作、现场安全监护、远端安全监护等。为节约人力资源，考虑现场实际需要，往往不同职责可以合理兼任，总人数应不应少于3人。

（3）仪器仪表

直流高压发生器、微安表。其他辅助工用具：组合工具、放电棒、接地针、放电棒、绝缘靴、绝缘手套、绝缘垫、温湿度计、专用电源线盘、绝缘胶布、白布带、尼龙绳、清洁布等。仪器运抵现场后，应进行开机自检，确保试验可用。

3.1.2 试验操作

（1）试验接线，见图1。

图1 高压电缆直流耐压试验接线示意图

（2）仪器操作

确认直流发生器电压调节旋钮在零位，合上直流发生器电源开关。加压时，应分段逐渐提高电压，分别在0.25、0.5、0.75、1.0倍试验电压（78kV）下停留1分钟，读取1.0倍试验电压（78kV）下1分钟、5分钟时的泄漏电流值。记录测量数据后，将高压调整旋钮旋至零位再按下停止按钮，切断电源开关。对高压电缆接地充分放电，完成后，方可进行拆线。

3.2 开关柜的调试

开关柜是电气一次设备采集、控制的一体化设备，目前主要使用的是铠装金属柜KYN系列柜体和SF6气体柜。其内部包含了高压母线、绝缘瓷瓶、高压开关、电流互感器、电压互感器、避雷器等主要设备。因此，其试验项目较多，按照不同设备类型可划分为。整体绝缘，包括上述所有设备的整体绝缘及交流耐压试验；机械试验，主要包括高压开关的动特性试验、同期性试验、振动试验等；单体设备试验，是根据设备不同所要求的试验，如高压开关的回路电阻测试、断口绝缘试验等。

高压开关作为开关柜中的重要设备，其试验项目会作为重要验收点。为此，以高压开关的断口绝缘测试、回路电阻试验为例进行分析。

3.2.1 试验准备

（1）试验条件

高压开关断口间绝缘试验，是测试动静触头在分离时（分闸状态）相互间的绝缘电阻，用以验证高压开关分闸状态下是否具备可靠的电分段能力。高压开关的回路电阻试验，则是验证高压开关动静触头接触时（合闸状态）相互之间的接触电阻，用以验证高压开关合闸时的电导通性能。因此，断口绝缘试验应在开关分闸状态进行；而回路电阻测试则应在开关合闸状态进行[1]。

高压开关的试验应在开关柜整体绝缘试验完毕且合格后进行。试验时，周围环境温度一般不低于＋5℃、且空气的相对湿度一般不高于80%的条件下进行。

（2）人员准备

高压开关试验范围较小，往往逐台进行，因此，考虑试验成本，可以选择2-3人进行。分别担任试验负责人、仪器接线、仪器操作、试验记录等岗位。试验人员必须具备高压试验的资质，且具备高压试验的业务能力，经过培训考核合格。

（3）仪器仪表

试验仪器包括：绝缘电阻测试仪（2500V），用于高压开关断口间的绝缘测试；回路电阻测试仪，用于高压开关主回路接触电阻的测试。试验工器具包括：组合工具、专用电源线盘、干湿温度计、绝缘胶布等。试验前，应对绝缘电阻表进行自检，包括短路和断路测试，确认仪表合格。

3.2.2 试验操作

绝缘电阻测试仪接线较为简便。目前大都开始使用电子式绝缘电阻测试仪。

（1）仪器接线

绝缘电阻试验：L、E分别与断路器的动、静触头相连的外部回路上连接。仪表接地和设备接地良好。

回路电阻试验：仪器的正负线夹分别与断路器的动、静触头相连的外部回路上连接。注意接线的位置必须选择靠近SF6气室最近的主回路连接处，以减少外部母线接触电阻的干扰。

（2）仪器操作

对于断口间绝缘电阻试验，应首先分开高压开关，使其处于分闸状态；合上仪器电源开关，选择2500V档位，按“测试”键，60s时读取绝缘电阻的数值。

对于回路电阻试验，应首先合上高压开关，使其处于合闸状态；合上仪器电源开关，根据开关设备不同选择需要的档位，一般选择100A或200A档位。按“测试”键，并在数据出现后读取数值。记录数值后，断开仪器电源开关。

（3）试验标准及结果

记录内容包括：温度、湿度，仪器型号、编号，被试设备铭牌、运行编号，测试数据，试验人。对试验数据异常的进行原因分析判断，排除试验接线、外部环境等影响，确认设备是否合格[2]。高压开关断口间绝缘电阻值在常温下应不小于1000MΩ，与往年比较无明显变化。回路电阻试验应不超过制造厂给出的标准。一般不超过50μΩ。

3.2.3 注意事项

由于高压开关接触电阻较小，其接线位置必须排除外部干扰，为此，其接线位置必须尽量靠近开关SF6气室外最近的主回路接线位置。同时，要注意回路电阻的试验电流往往在100A或200A，为此，接线必须采用仪器原厂接线，不得替代，且接线位置必须充分接触，应以面接触，而不得以点接触的方式接线。

3.3 牵引变压器的调试与测试

牵引变压器的调试与测试工作检测检查项目繁多，操作不当也会引起一定的危险性，因此全面了解变压器自身结构特点极其重要，同时要高度重视牵引变压器的测试及调试工作。变压器的试验主要包括以下内容：测量绕组的直流电阻、检查所有分接头的变压比、检查变压器的三相接线组别、测量绕组连同套管的介质损耗角正切值、测量绕组连同套管的直流泄漏电流、交流耐压试验、绝缘油试验、瓦斯继电器、温度继电器、压力释放阀的检查、额定电压下的冲击合闸试验、相位检查等。

变压器调试前进行充分的准备工作，对运抵现场的变压器，首先要核实其型号、参数等是否与图纸、技术规范书等一致，特别注意核实其容量、电流及阻抗等重要参数。避免因设备参数错误导致在调试中出现给定的调试参数的错误。

针对变压器试验，选择直流电阻测试进行举例说明。

3.3.1 试验准备

（1）试验条件

由于牵引变电所变压器往往为110kV或220kV，因此，其运输过程往往采取充氮运输，这使得现场安装后必须进行绝缘油过滤及充装。为此，所有的试验项目均应在变压器安装完毕、接线良好，且变压器油充装后且静置24小时后方可开始。并且，应该先进行高压试验，后进行特性试验。试验时，周围环境温度一般不低于＋5℃、且空气的相对湿度一般不高于80%的条件下进行。

（2）人员准备

变压器试验项目可以连续进行，也可分开。考虑整体安全性，试验人员一般不少于3人。分别担任试验负责人、试验接线、试验记录、安全监护等职责。试验人员必须具备高压试验的资质，且具备高压试验的业务能力，经过培训考核合格。

（3）仪器仪表

试验仪器包括：直流电阻测试仪、万用表；试验工器具包括：对讲机、组合工具、专用电源线盘、干湿温度计、绝缘胶布等。试验前，应对仪器进行自检，确认仪表合格。

3.3.2 试验操作

（1）试验接线

以Ynd11接线方式的测试，应测试：AO、BO、CO、ab、bc、ca；以VV接线方式的主变测量包括：AB、BC、CA、T1X1、T2X2。其接线示意图见图2。

图2 单相绕组直流电阻试验接线示意图

（2）仪器操作

合上测量仪器电源，仪器启动正常后，选择合适的充电电流，一般选择5A/10A。按下仪器的启动按钮，开始测量。待仪器显示的数据稳定后，读取测量数据。记录数据后，通过仪器进行放电。仪器放电结束关闭电源后，方可进行改接试验接线[2]。

（3）试验标准及结果

测试完成后，应作详细记录。记录内容包括：环境温度、湿度，油温，仪器型号、编号，被试设备铭牌、运行编号，测试数据，试验人。对数据异常的进行原因分析判断，排除试验接线、外部环境等影响，确认设备是否合格。1.6MVA以上变压器，各相绕组电阻相互间的差别不应大于三相平均值的2%，无中性点引出的绕组，线间差别不应大于三相平均值的1%。

3.4 牵引变电所联调

牵引变电所联调中测试与调试方法包括：

（1）遥控、遥信及遥调信息测试。在设备调试时，根据设定的定值及调试大纲要求，对遥测、遥信等信息接线以及保护回路的自动化设备动作的正确性进行测试并记录。

（2）跳闸检验 将线路装设的所有保护及重合闸等，互相配合，完成联合试验，对保证断路器跳闸出口的继电器完成跳闸试验，以保证电气设备在运行的过程中，从而确保可靠、安全及稳定地正常运行。

调试过程中要积极和设计方、厂家及施工单位积极配合，如果发现有技术问题要及时反馈，并组织相关人员对其问题进行妥善处理解决，绝不能因问题轻微而对其忽视，要将安全生产作为第一准则，避免系统设备在测试和调试完成后仍存在隐患。

4 结束语

高速铁路牵引变电所是高铁系统的核心部件，其中的牵引变电所的测试和调试工作更是关乎系统能否长期稳定运行的关键，在进行调测牵引变电所的各种电气设备时，只有调试人员做到对设备的资料以及安装要求非常熟悉并能严格按测试程序有序进行调试，才能保证系统安全，从而保证牵引变电所电气设备的正常运行，为牵引供电系统的全面联调联试和开通运营打下良好的基础。