某单线普速铁路供配电系统可靠性分析

某单线普速铁路供配电系统可靠性分析

孙东山

（中铁工程设计咨询集团有限公司北京100055）

摘要：单线普速铁路一般采用单回电力贯通线供电，而为其供电的配电所引入一路外部电源供电也较为普遍，这就难以保证其具有较高的供电可靠性。本文通过规定正常供电方向、调整站场电力外线径路、设置应急供电联络、增加UPS、配电所失压跳闸、环网供电方式，加强铁路供配电系统的可靠性。

关键词：供配电;单线普速;供电可靠性

概述

近年来，国内铁路快速发展，新建投运铁路工程不断增加，运营管理的安全可靠要求也不断提高，对信号、通信等重要行车设备供电可靠性要求愈发严格，这就对铁路供配电系统设计可靠性提出了新的要求。对于双线铁路，采用双回独立电力贯通线供电，满足行车等重要设备的供电要求。但对于单线普速铁路，一般采用单回电力贯通线供电，而为其供电的配电所引入一路外部电源供电也较为普遍，这就难以保证其具有较高的供电可靠性。

某新建单线普速铁路，国铁I级，客货混跑，设计行车速度160km/h，电力牵引，自动站间闭塞方式。其供配电系统由外部电源、5座新建10kV配电所、沿线一回约286km长度10kV电力贯通线、站场电力线路等构成。

1、供配电系统方案

根据相关设计规范要求，确定各专业用电负荷等级。全线综合调度系统及子系统、大站电气集中联锁设备、通信站设备、售票系统设备、视频安防监控和安全检测设备等为一级负荷，中小站集中联锁设备、通信站以外的通信设备、广播设备、红外轴温监测设备、防灾报警设备、站房消防设备、通信信号设备房屋空调等为二级负荷，应急照明配电按相应建筑最高级别负荷供电，其余为三级负荷。按照初步设计批复，两座大型车站的10kV配电所引入两路电源供电，其他各配电所引入一路电源供电；设有配电所的车站由配电所站馈线供电，无配电所的车站，可就近接引地方电源供电或贯通线供电；在保证可靠供电的前提下，尽量减少电源工程数量。初步设计供配电系统方案如下：

2、系统可靠性分析

电力供配电系统应保证各级供配电系统的相互匹配，除发生不可抗拒因素外，其可靠性应符合每天24小时的运输需要(含“维修天窗”时间)，并应符合不同负荷等级的供电要求。分布在大型车站内一级负荷，需两路相互独立电源供电，由车站配电所不同电源母线段供电，满足其供电要求。无配电所的车站，其一级负荷分别由电力贯通线和就近地方电源接引供电，也可满足其供电要求。

当电力贯通线由小里程向大里程侧供电时，一号配电所所在车站两变压器为同一路10kV电源供电，不是两路相互独立电源，无法满足车站一级负荷用电要求；当电力贯通线由大里程向小里程侧供电时，二号配电所、三号配电所所在车站两变压器为同一路10kV电源供电，不是两路相互独立电源，无法满足车站一级负荷用电要求。

小里程侧末端由一号配电所单端供电，无法满足区间通信设施二级负荷供电的可靠性要求。

四号配电所所在车站，根据供电公司用电申请答复意见，车站电源分别引入一路专盘专线和一路混接线路，该混接线路带负荷能力不足，无法满足铁路全部负荷用电要求。

五号配电所所在车站，站场规模较大，有三台变压器站房变电所一座，箱变五座，以及两路贯通出线，多台箱采用链式供电在同一站馈出线，检修维护时无法保障连续供电。

3、解决措施

铁路工程项目对供电可靠性要求较高，应本着技术可靠、经济合理的原则进行开展供配电系统相关设计工作，在初步设计批复的前提下对各项电力工程进行优化设计，对影响电力供电可靠性的薄弱环节予以补强。

针对单电源引入配电所所在车站无法保证车站变压器由两路相互独立电源供电的问题，通过调整站场电缆配线方式解决。首先，规定在正常供电模式下，各配电所向小里程方向电力贯通线供电；其次，调整二号配电所、三号配电所所在车站的站场电力外线径路，由于配电所位于车站大里程侧，故将大里程侧的电力贯通线先绕回车站供电后再向大里程侧敷设，使车站分别由本所站馈线和相邻所贯通供电臂末端供电，满足车站重要负荷由两路相互独立电源供电的要求。在实际运营中，会遇到故障检修、停电导接等情况，不可避免发生配电所向大里程供电的情况，为保障这种情况的可靠运营，在二号配电所及三号配电所所在车站重要负荷低压侧设置后备时间满足要求的UPS设备。

针对电力贯通线末端单端供电，无法保证区间负荷供电可靠性的问题。采取两条铁路电力贯通线就近设置应急供电联络的方法来解决，设置远动箱式开闭所，双向计费，正常供电时开关处于断开位置。这样在一号配电所或电力贯通线检修或故障情况下，对侧通过应急供电联络投入供电，保障铁路重要设备的可靠供电。

调整后的供配电系统方案如下：

对四号配电所第二路电源供电能力不足问题，采取限制带变压器容量的方式。正常运营模式，电源线路带变压器情况如下，电源一专盘专线带如下负荷：500kVA（贯通调压器）+1250kVA（站房1#变）+400kVA（工区箱变）+80kVA（所用变），合计2230kVA;电源二混接线路带如下负荷：1250kVA（站房2#变）+500kVA（单身宿舍箱变）+630kVA（站房商业箱变）+80kVA（所用变），合计2460kVA。当电源二混接线路停电情况下，由电源一带全部负荷；当电源一专盘专线停电情况下，电源一侧进线及除500kVA调压器外负荷全部失压跳闸，母联投入，由电源二混接线路带剩余负荷：1250kVA（站房2#变）+500kVA（单身宿舍箱变）+630kVA（站房商业箱变）+80kVA（所用变）+500kVA（贯通调压器），合计2960kVA，电源二最大需量为2350kW，满足其允许的供电能力范围。

对五号配电所所在车站，检修维护时无法保障连续供电问题。调整站场电力外线，箱变主接线采用通过式，多变压器环网供电，调整后的车站供电示意图如下：

4、总结

单线普速铁路设计运营历史较长，时至今日，在追求工匠精神的今天，利用新技术、新方法，加强供电可靠性是铁路设计的重中之重。本文结合铁路设计经验，针对单线普速铁路有限电源条件的情况下，从几个方面，探讨保证供配电系统可靠性的解决方案，希望对后续的铁路电力设计予以参考。