摘要：随着铁路行业不断发展，运能运量持续增加，既有牵引变电所设备已经无法满足牵引负荷的需要，需要对既有牵引变电所设备进行改造。牵引变电所作为电气化铁路运输的基础，对保证牵引变电所供电的可靠性、稳定性和安全性负有不容推辞的责任。在牵引变电所改造过程中，如何消除所有不安全因素是既有变电所改造过程中需要重点解决的问题。本文以实际工程为例，对既有牵引变电所改造施工进行了分析和探讨。
关键词：铁路牵引变电所；增容；改造施工方案
引言
我国经济社会的高度进展带动铁路行业的飞快进步，因此铁路在构建时将有更大的需求，尤其对于牵引变电所需求更为旺盛。当前的铁路线中含有的牵引变电所越来越满足不了时代进步的要求，需要进行改进，故铁路牵引变电所增容改造施工方案的构建很有必要，日益受到社会的关注。笔者在文中主要探究了石家庄到太原铁路线在牵引变电所增容改造的实施方案。
1 案例介绍
某牵引变电站在长期使用过程中，设备容量已经无法满足当前的使用需求，一部分设备老化严重，为了满足使用需求，需要对变电站进行升级改造。对已有的综合自动化保护屏进行更换。牵引变电所改造的基本步骤如下。1）垫高原有的综合自动化保护屏，并在已有的综合自动化保护屏前部1m的位置建立新的保护屏，并敷设新的二次电缆。2）通过天窗点分布，对已有的1#、2#110kV高压系统和1#、2#27.5kV高压室进行二次改造。在新的保护屏上连入综合自动化保护屏原有的二次电缆，同时进行室外2121、2141隔离开关（27.5kV），高压室212、214断路器（27.5kV），2台避雷器（27.5kV）的安装。3）改造牵引变电所室外1#、2#27.5kV高压室和1#、2#110kV高压系统，对高压室所有设备、27.5kV高压母排、110kV隔离开关、电流互感器、电压互感器等进行更换。
2 铁路牵引变电所增容改造施工方案探究
2.1 1#室室外和室内过渡的方法
1）室外改造。室外施工时，安装新的抗雷圈取代相线，拆掉相线上端引线，然后改接到新增抗雷线圈的上部。2）室内改造。首先安装好212断路器穿墙套管，然后制作3个绝缘支撑安装到1#室，进线侧b相母线和直径200mm的软铜线一端利用支撑装置连接到一起，软铜线的另外一端要连入到馈线侧增设的212断路器间隔墙上支撑瓷瓶上，利用支持瓷瓶连入到212断路器的下部触头上，上部触头利用硬母线引入到212断路器穿墙套管上，213断路器替换成212断路器。
2.2 馈线体系改造计划
选用可移动式高压室实施馈线体系改造需依照每个停电场所的次序进行，具体如下：1）1#B于第一停电场地接入，起到冲击的作用，可安全进行二十四小时；2）第2场地内，可移动式高压室送电给馈线，平安进行二十四小时；3）2#B于第3场地内接入，从以往高压室内撤出；4）高压室内需占用五天时间实施改造；5）1#B于第4场地链接到新型高压室，实施冲击，长达二十四小时平安进行；6）2#B于第5停电场地链接到新型高压室，可移动式高压室撤出项目，所有的改造彻底结束。综上所述，改造实施中共占用了十天时间，其实就是五个停电场地与五个上班天数，这些相比较于之前的改造节省了大量的人、财、物力，将用时缩短了一半以上，取得的效果却是成倍增加，将供电的平稳与连续性等大大提升。
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2.3 接地网改造的具体设计
选择接地装置材料时应综合考虑以下要求：耐腐蚀性能强，能承受大电流，寿命周期长，还要考虑接地装置施工的难易程度和工程投资。目前，常用的接地装置材料是钢和铜，也有采用铜包钢的。相比钢，铜的耐腐蚀能力强，铜接地网的寿命能保证可靠运行25年左右。结合接地材料的使用年限、降阻效果，本次接地主材选用铜材。新敷设的接地网埋深为0.8m，水平接地体采用截面积为300mm2的铜绞线，垂直接地极采用铜棒接地体。既有电缆沟内接地扁钢更换采用50mm×5mm的镀锌扁钢，既有室外架构、室外地上设备接地引下线更换采用新的Φ12圆钢接地引下线。外引地网至变电所外侧神保公路南侧的河滩里，外引地网和主地网有两条铜绞线相连。所有室外架构、室外地上设备的接地引下线必须连至主接地网，但不得连至电缆支架的接地线上。室内引至室外接地线应与新地网连接。轨回流电缆（扁钢）不得与主接地网连接，相交之处轨回流电缆（扁钢）应按埋深1m敷设。接地线之间采用热熔焊接，所有钢接地线应做热镀锌处理。独立避雷针的接地装置与变电所接地网地中距离不宜小于3m，避雷针接地电阻不宜大于10Ω，当接地电阻不达到要求时，避雷针接地装置可与主接地网相连，避雷针与主接地网的地下连接点至27.5kV设备的接地线与主接地网的地下连接点，沿接地体的长度不得小于15m。
2.4 接地网改造方案比选
根据《交流电气装置的接地设计规范》（GB/T 50065—2011），在高土壤电阻率地区，可以降低接地电阻的方法有以下3个：①敷设外引地网至电阻率较低的土壤中。比如采用井式、深钻式接地及或采用爆破式接地极。②填充电阻率较低的物质或降阻剂，但应确保填充材料不会加速接地的腐蚀和其自身的热稳定。③敷设水下接地网。可在水库、上游围堰、施工导流隧洞、尾水渠、下游河道或附近的水源中的最低水位以下区域敷设人工接地极。由于桥头牵引变电所周边均是石质地带，深层土壤也是石头，采用深井接地极方案的工程量大、工程实施性差、投资高，降阻效果也不一定好。采用离子接地极，虽然当初降阻效果明显，但是离子接地极使用寿命短，几年后接地电阻又会升高。经过现场调查桥头牵引变电所的地理环境发现，有涵洞穿过神保公路。在此情况下，可以敷设外引地网至土壤电阻率低的河滩中，而不破坏公路。此方案降阻效果明显，接地网的寿命长，投资也在可控范围内。综合以上分析，桥头牵引变电所可采用敷设外引地网至河滩中的方案。
3 方案优点总结
1）该方案具有良好的可靠性和安全性。使用该过渡方案后，使高压室一侧为无电区，有效提升了带电设备的安全性。2） 该方案施工过程中用到的天窗点相对来说比较少，施工过程中对既有铁路运输造成的干扰不大，只是在试验过程中和过渡施工的过程中会用到少量的天窗点，有效缓解了运输和施工之间的矛盾。3）工程施工效率高，利用过渡施工方法，在不中断供电的情况下可以使高压室一侧成为了无电区。施工过程中不受天窗点的影响，可以全天候开展施工，提高了施工效率，加快了工程施工进度。4）变电所改造成本低，操作方便，相较于移动高压室内改造方案来说，此方案不需要租赁或者购买移动高压室，节省了施工成本，经济效益显著。
4结束语
综上所述，在改造牵引变电所时，利用过渡施工改造的方法，可以显著提高施工效率，避免人工费用和材料费用的浪费，在改造过程中能够保证变电所的持续性供电，具有良好的经济效益，施工过程中不会对铁路的正常运输造成过大的影响。另外，利用低压侧短路试验法来对电流回路极性进行检测，可以全面提升差动极性二次侧接线的准确率。实践证明，使用此方法具有良好的经济效益和社会效益，具有一定的借鉴参考值。
参考文献
[1]张枫茗，程丽君. 浅谈高速铁路牵引变电所改造施工技术[J]. 科技资讯，2014，07：132- 134.
[2]李国强. 铁路牵引变电所增容改造施工方案的优化[J]. 电气化铁道，2014，04： 27- 29.
论文作者:关鑫
论文发表刊物:《电力设备》2018年第22期
论文发表时间:2018/12/12
标签：变电所论文; 高压论文; 室外论文; 断路器论文; 方案论文; 铁路论文; 设备论文; 《电力设备》2018年第22期论文;