1 概述

  现有由牵引变电所、分区所、接触网组成带回流线的直接供电方式结构示意如图1所示,该供电方式在供电臂末端通过分区所实现并联供电、越区供电功能,具有减小通信线电磁干扰、降低牵引网阻抗的特点。

2 现有带回流线的直接供电方式的不足
2.1 分区所的不足

  从图1可知,分区所由两个并联供电单元和两个越区供电单元组成,是4个独立的单元。随着电力系统和设备制造技术的发展, 电源和设备的可靠性大大提高,越区供电次数越来越少,对分区所越区供电的需求也越来越少。为实现并联供电和越区供电这两个功能,除购置设备外,分区所还需购置专用场地,接引通所专用公路,架设四回供电线路。新建一个箱式分区所约需250~300万投资,其中设备及建安约需90万元,土建约需160~210万元,还占用大量的土地资源。为便于运输、管理,一般都是将所址选择在车站附近,增加了分区所的选址难度。

2.2 现有供电线上网方式及不足

  图1所示的牵引供电系统中,牵引变电所27.5 kV侧向接触网供电时,两个不同方向的馈线供电相序是不同的,必须在两个相序的结合部设置电分相,既满足电气安全要求,又防止将两个不同相序在27.5 kV侧短接,影响电力系统的供电安全。而电分相的设置地点又受到机车运行方式、调车作业、坡度和进站信号机位置等诸多因素的限制;同时,牵引变电所的选址也受到规划、征地、外部电源走廊等较多因素的影响,往往造成电分相与牵引变电所之间的距离较远。如将上网点设置在电分相附近,需架设较长的供电线,需要较多的投资,占用大量的土地资料。因此,一般都是把上网点设置在靠近牵引变电所的地方,也就是说,没有在供电臂的起始点上网,具体如图2所示。而牵引变电所故障点标定装置是通过计算故障点距牵引变电所的距离来确定故障点的位置。当下(或上)行接触网发生故障时,牵引变电所故障点标定装置确定的故障点位置可能在L1(或L2)区段,也有可能在L3(或L4)区段。也就是说故障点标定装置给出的故障点位置是一个范围,必需通过人工现场排查才能最终确定故障点位置,严重影响事故抢修时间,不能满足快速抢修要求。而隔离开关没有任何监测能力,接触网上也没有其他监测手段,所以,存在无法通过接触网自身、上网隔离开关和牵引变电所故障点标定装置配合确定故障点位置的不足。

3 应用模块化电器的带回流线的直接供电方式
3.1 系统结构

  由牵引变电所、并联模块、越区模块、上网模块、接触网组成一种带回流线的直接供电方式结构示意如图3所示,在满足牵引供电系统的功能要求、可靠性前提下,能够克服现有分区所和供电线上网方式的不足。

3.2 并联供电功能

  从图3中可以看出,SS1(SS2)牵引变电所供电的上、下行接触网通过并联模块1(2)实现供电臂末端并联供电功能。

3.3 上网模块工作原理

  从图4可知,上网模块的工作原理是:当下(或上)行接触网方式故障时,故障探测装置给出的故障点是距牵引变电所的距离,故障点可能在L1(或L2)区段,也可能在L3(或L4)区段。这时,通过上网模块上的电流互感器可以判断故障点发生的方向和故障点所在的区域,并与故障探测装置确定的故障点距离,精确确定故障点位置。

4 户外27.5 kV模块化电器

  户外27.5 kV模块化电器是一种建立在目前国内外真空技术、环氧树脂材料技术和自动压力凝胶成型技术、合成绝缘技术发展的基础上,集固封极柱形式的户外真空断路器、干式电流互感器、微型干式变压器、隔离开关动静触头于一体的新型电器产品,是继27.5 kV户内真空断路器、27.5 kV户内开关柜、箱式分区所之后的从户内产品向户外产品发展的新型技术。它的应用可以全面改变现有带回流线的直接供电方式中传统分区所的设计理念,使之成为接触网上的一个开关设备,由牵引供电专业根据供电方案的需要,灵活设置电分相;由接触网专业根据电分相设置地点布置并联模块和越区模块满足工程需要;不需要在车站附近选择分区所所址,寻找进(出)线走廊架设供电线;接引通所道路。在工程实施阶段,更不需要耗费人力、物力去征地拆迁,为贯彻、落实国家节约使用土地资源政策创造有利条件。采用能满足故障方向判断的上网模块,与牵引变电所故障点标定装置相配合,实现快速判断故障点位置,满足快速抢修要求的目的。

  4.1 上网模块

  根据图4所示的电气原理设计的上网模块结构如图5所示,它利用电流互感器CT的一次出线端子做隔离开关G静触头。

  4.2 并联模块

  图6是按图3设计的并联模块结构图。在并联模块中,采用变压器1B、2B取代常规采用的电压互感器,分别从上、下行接触网上取电,既满足保护所需的电压信号要求,又给并联模块提供操作电源;并利用变压器1B和电流互感器LH一次出线端子做隔离开关1G的静触头;利用变压器2B和断路器DL出线端子做隔离开关2G的静触头。

  图7是满足27.5 kV户外模块化电器的使用需要,集控制、保护、远动及通信于一体的户外控制箱和集交流自用电系统、直流自用电系统和电源管理单元于一体的户外电源箱。电源箱的交流自用电系统有三路220 V电源,一路从10 kV电力贯通线引来,两路从27.5 kV户外模块化电器的变压器引来,并给微机保护测控装置提供上、下行接触网电压信号;直流自用电系统给控制系统提供直流电源,给一次设备提供操作电源,给通信设备提供交、直流电源。

5 结论及意见

  综上所述,由牵引变电所、并联模块、越区模块、上网模块、接触网组成带回流线的直接供电方式,能够克服现有分区所的不足,节约土地资源,节省投资;能够克服上网方式的不足,实现快速判断故障点位置,满足快速抢修要求的目的。

参考文献

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