既有线牵引供电系统AT改直供加回流线供电方式的探讨

既有线牵引供电系统AT改直供加回流线供电方式的探讨摘要：本文主要通过介绍孟平铁路接触网改造工程中牵引供电系统供电方式由原AT供电方式改为直供加回流线的供电方式的实施方案，探讨并提出牵引供电系统AT供电方式改为直供加回流线供电方式的思路及方法，并对这几种方法进行分析，为今后既有线牵引供电系统AT供电方式改为直供加回流线供电方式的施工提供改造思路。关键词：牵引供电系统AT供电直供加回流线供电供电方式引言：既有线路改造面临的最大的难题是既要完成改造任务，又要最大限度地减小对既有线路运输的影响。牵引供电系统供电方式的改变，必须在前期工作充分完备后，一个天窗点内改造完毕，天窗点毕便要启用新的供电方式。通过合理组织，一次性改造成功投用，可以减少安全压力，在保证既有线设备可靠运行的前提下，创造一定的经济效益。一、牵引供电系统供电方式简介目前，牵引供电系统供电方式主要有直接供电方式、BT供电方式（吸流变压器供电方式）、AT供电方式（自耦变压器供电方式）、直供加回流线供电方式等，现主要对本文中涉及的AT供电方式和直供加回流线供电方式作简要介绍。（一）AT供电方式1、原理牵引供电系统AT供电方式，主要由牵引变电所、AT所、接触悬挂、正馈线、保护线和钢轨组成。其原理图如图1所示。图1AT供电方式原理图牵引变电所内变压器将110kV电压降至55kV，经自耦变压器两端分别接至T线和AF线上，自耦变压器中心抽头与钢轨相连，则T线与钢轨及AF线与钢轨间的电压均为27.5kV，且大小相等，方向相反。一个供电臂范围内设有多个AT所，AT所内主要设备为自耦变压器，可改善电压水平和防干扰。PW线正常情况下无电流，在绝缘子发生闪络时短路电流可通过，另外，其也起到了避雷线的作用。2、优劣AT供电方式通过设置AT所，提高了接触网供电臂的末端电压，供电距离长，供电质量高，能适应高速、大功率机车的运行。但是，变电所内牵引变压器采用斯科特接线方式，接线复杂，通过原理图也会发现，这种供电方式供电系统的结构也很复杂，增加了AT所这样的不利因素，维护工作量大。（二）直供加回流线供电方式1、原理直

供加回流线供电方式，主要由变电所、接触悬挂、回流线和钢轨组成。其原理图如图2所示。图2直供加回流线供电方式原理图牵引变电所内变压器将110kV电压降至27.5kV，变电所馈线直接向接触网供电，在接触网支柱田野侧架设回流线，在一个供电臂范围内，每隔一段距离，设吸上线将回流线与轨道扼流变的中性点相连，牵引电流通过钢轨和回流线回到牵引变电所。2、优劣直供加回流线的供电方式，接触网设备较少，减小了牵引网的阻抗，节省投资，也减少了接触网设备的维护工作量，经济指标比较好。二、孟平线牵引供电系统AT改直供加回流线方式改造方案（一）既有AT供电方式及改造后的直供加回流线供电方式系统概览孟平铁路既有为单线铁路，既有牵引供电系统供电方式混合了AT供电方式及直供供电方式，孟庙至姚孟（不含）段接触网均由原丁营牵引变电所供电，其中孟庙至平顶山东段为AT供电方式，平顶山东至姚孟（不含）段为末端无AT所的直接供电方式，姚孟（含）至平顶山西段由平顶山西牵引变电所供电，为直供加回流线供电方式。如图3所示。图3孟平铁路既有AT供电示意图按

照设计要求，孟平铁路增建第二线工程牵引供电系统需改为直供加回流线的供电方式，新建裴城牵引变电所、平顶山牵引变电所2个牵引变电所，由这两个牵引变电所向接触网供电，裴城牵引变电所的四个供电臂负责孟庙至邓李区段接触网供电，平顶山牵引变电所负责邓李至平顶山西段接触网供电。退出既有丁营牵引变电所运行。改造后的牵引供电系统如图4所示。图4孟平铁路改造后直供+回流供电示意图（二）改造思路因孟平铁路为增建第二线工程施工，实施时采用分段开通运营方式，而每个牵引变电所有4路馈线分别向大小里程方向4个供电臂送电，如何保证送电范围与线路开通范围相一致，对牵引供电系统能否安全投用是个考验。在分段开通的前期，与业主指挥部协调，分段开通的节点路段尽量与供电臂的供电范围相一致。施工期间需要在线路专业铺轨完成的同时，牵引变电专业、接触网专业施工也要同步施工完成，达到开通条件。同时，牵引变电所的4路馈线均已达到可随时投用的条件。根据节点工期，投用相应的供电臂。启用新的供电臂的同时，按需退出既有牵引变电所相应的供电臂或整所退出，完成牵引供电系统供电方式的转换。（三）改造方案1、供电方式转换前牵引供电系统施工应达到的条件牵引供电系统供电方式的转换改造工程，牵引供电系统的施工需要达到以下条件：（1）牵引变电所外电源引入工程施工完毕，牵引变电所、分区所等所亭施工完毕，已完成投用前的相关试验，并空载运行24h。（2）接触网供电线、接触悬挂及附属设施设备安装等工程施工完毕，期间因既有线需维持原有的供电方式，过渡措施完备。（3）送电公告已按要求提前发布。2、双线开通阶段安排线路专业开通节点按以下下阶段分次实施：第一阶段，开通余官营至平顶山西段双线。第二阶段，开通姚孟至平顶山西段双线。第三阶段，开通平顶山东至姚孟双线。第四阶段，开通孟庙至裴城段双线。第五阶段，开通裴城至丁营间上行，丁营至邓李双线，邓李至平顶山东间下行。第六阶段，开通裴城至平顶山东段双线，最终达到全线开通的目标。3、牵引供电系统供电方式转换方案对照线路开通范围，会发现线路开通的范围与供电臂的范围常常不一致。针对这种情况，供电的范围也必须得做相应调整，方能达到安全开通的目的。供电的开通方案分阶段简述如下：第一阶段，余官营至平顶山西双线开通。继续维持姚孟至平顶山西段既有牵引供电系统的供电方式，仍由平顶山西牵引变电所供电。新建的下行线牵引供电系统采用上下行短接并联运行方式运行，在余官营站大里程绝缘锚段关节处，安装上下行短接线，给新建下行线接触网供电。余官营站小里程方向的绝缘锚段关节隔离开关打开，保证此绝缘关节小里程区段接触网设备不带电，不影响其他接触网施工。此阶段，平顶山牵引变电所不投用。第二阶段，姚孟至平顶山西段双线开通。启用平顶山牵引变电所，启用平顶山至姚孟区间上下行新分相，拆除既有分相；启用余官营至平顶山西区间上、下行分相；投用平顶山牵引变电所向大里程方向的两个供电臂，完成变电所的启用。既有丁营牵引变电所的供电范围缩小至新分相处。第三阶段，平顶山东至姚孟段双线开通。平顶山东站东端增设新分相（过渡使用），退出既有平顶山东AT所，既有丁营牵引变电所供电至过渡分相处，自前聂AT所处拆除前陈聂至平顶山东区间AF线，采用直供方式供电，其他段供电方式仍不变。启用平顶山牵引变电所小里程方向上下行供电臂，自此，平顶山牵引变电所整所投用完毕。第四阶段，开通孟庙至裴城段双线。启用裴城牵引变电所，启用裴城至丁营区间新分相，断开该段与孟庙开闭所连接的AF线、T线及PW线，拆除裴城AT所。启用裴城牵引变电所小里程方向的上下行两个供电臂，完成裴城牵引变电所的启用。既有丁营牵引变电所小里程方向的供电臂供电范围缩小至裴城至丁营的新分相处。第五阶段，开通裴城至丁营间上行，丁营至邓李双线，邓李至平顶山东间下行。退出既有丁营牵引变电所的运行。启用裴城牵引变电所大里程方向上行供电臂，在丁营、邓李站安装上、下行股道电连接，该供电臂同时向丁营至邓李区间下行供电。取消过渡分相，邓李至平顶山东区间的下行接触网接入平顶山东站，启用邓李至平顶山东区间下行新分相，平顶山牵引变电所小里程方向下行供电臂按设计范围供电至新分相。自此，孟平全线的AT供电方式退出运行，全部改为直供加回流线供电方式。第六阶段，开通裴城至平顶山东站双线。启用裴城牵引变电所大里程方向下行供电臂，拆除丁营、邓李站的上下行股道电连接，完成上下行供电分束，上、下行均供电至邓李至平顶山东新分相处。邓李至平顶山东区间接触网接入平顶山东站，平顶山牵引变电所小里程方向上行供电臂按设计范围供电至邓李至平顶山东区间新分相处，自此，孟平线全线完成双线开通。三、牵引供电系统供电方式AT改直供加回流线的改造方法探讨通过对孟平线牵引供电系统供电方式AT改直供的方案分析和总结，AT供电方式改为直供加回流线供电方式，主要有分阶段改造投用和一次性整所投用的方法。分阶段改造投用，即像孟平线供电方式改造一般，根据业主要求及站前施工进度情况，分步骤，一段一段地退出AT供电方式，启用直供加回流线的供电方式。一次性整所投用，在该牵引变电所的所有供电臂范围内的所有站前站所施工均完备的情况下，一次性退出AT供电方式，直接启用直供加回流线的供电方式。下面来对这两种改造方式作详细分析。四、牵引供电系统AT改直供加回流线供电方式的改造方法分析（一）分阶段改造投用分阶段改造投用的优势是，可以根据已具备通车条件的的路段，提前投入运营使用，可以最早缓解运输压力，随着一段一段的开通，逐步达到设计运能。一般这种分段开通的方式，开通的范围都要小于一个牵引所供电范围，相对就缩短了开通当天接触网工程的施工范围。但在实施的过程中也存在一系列的问题需要解决。1、分段开通的路段与供电臂范围不一致时，会发生较多的过渡工程。如第三阶段开通平顶山东至姚孟段双线时，因平顶山东站小进程方向的新建线仍不具备开通条件，仍需保留既有线来维持线路运营，开通之前不得不在平顶山东站小里程方向的既有线设置一处过渡分相，丁营变电所继续维持运行。2、分段投用会给电调所及维管人员带来调度和维管的压力。分段投用时，往往两次投用开通的间隔时间不太长，造成供电臂的供电范围变化频繁，供电臂的供电范围变化，会造成电调所调度人员及维管人员不得不一次又一次地重新学习掌握每个供电臂的供电范围，无形中也造成了一定的安全风险及压力。这就需要开通前与维管单位做深入沟通交流，改造方案及供电范围完全交底到位，降低风险。3、分段投用时，尽管一般会缩短开通当天接触网的施工范围，但是根据项目的既有设备情况的不同，每次的投用都会按正式开通组织施工，也有可能会留给开通当天比较多的接触网施工任务。如第四阶段开通时的加强线并网施工，该段既有接触悬挂为钢承，不更换线索，需利用既有AF线作加强线使用，因之前为AT供电方式，无法并网，只能留到开通当天完成，线路长、工点分散，安全压力重大。因此，投用开通前，必须合理组织，将能提前完成的工作全部提前完成，留给供电方式转换的天窗点内实施的工作量越少越好。（二）一次性整所投用一次性整所投用，在站前站后的施工进度一致，同时达到开通的条件后方可实施，比如，整个裴城牵引变电所的4个供电臂范围内的所有施工都已达到开通条件，方能将裴城牵引变电所一次性投用4个供电臂，且一步达到设计的供电范围。这种方法可以不产生过渡工程，一步到位；同时这种方式减少了供电臂供电范围变化的次数，减少了维管单位的学习压力。但其也存在其缺陷。1、一次性整所投用的实施条件较为严苛，要站前、站后各个专业同步完成，这样的条件在实施过程中很难做到完全同步。如裴城牵引变电所若想实现一次性投用整所的情况下，不仅仅需要本所的供电臂范围内的所有相关专业施工完毕，还需要平顶山牵引变电所小里程方向的至少1个个供电臂范围内的所有专业施工完备的条件方能实现。这就需要与业主及早沟通，合理安排开通节点工期。2、整所投用时，除安排倒闸人员外，还需同时在供电臂的各个分相处组织人员进行分相施工，如更换电磁枕、拆除分相短接线等。对于双线来说，一个牵引所会牵涉至少3个工点6处分相。若有拨接口，工点的数量还要增多，这就形成了点多、面广的作业面，这种情况安全盯控的压力就非常大，对合理组织是个不小的考验。这就需要在方案中合理安排施工管理人员、安全盯控人员、作业人员、安全防护人员等。事无巨细、精心组织，具体到每个细节，交底到位。必要时安排演练，保证施工安全，提高作业效率。五、结论牵引供电系统AT供电方式改直供加回流线供电方式，主要有分阶段改造投用和一次性整所投用的方法。施工过程中，应根据工程项目的特点，业主的开通要求及相关专业施工进度情况灵活选用或组合使用。施工过程中