哈大電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)情況介紹

1、哈大電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng) 情況介紹作者:日期:哈大電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)情況介紹哈大鐵路為中國鐵路網(wǎng)中一條重要干線，貫穿哈爾濱、長春、沈陽、大連四大樞紐，始建于1898年，為雙線鐵路，線路全長 946.5公里。在東北乃至全國鐵路運(yùn)輸中具有十分重 要的地位。國家計(jì)委于1990年12月31日批準(zhǔn)對哈大鐵路進(jìn)行電氣化技術(shù)改造。2001年8月18日開通沈陽至哈爾濱段，11月30日開通沈陽至大連段，既全線開通運(yùn)行。哈大電氣化鐵路是我國首次系統(tǒng)引進(jìn)具有國際先進(jìn)水平的德國技術(shù)、設(shè)備和管理模式，其牽引供電系統(tǒng)適應(yīng) 200km/h高速鐵路。牽引供電系統(tǒng)新建牽引變電所17座，架設(shè)接觸網(wǎng)3314條公里，RTU13

2、5個(gè)，隔離開關(guān)900余臺，遠(yuǎn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)置 1個(gè)主控中心和4個(gè)分 控中心，設(shè)置搶修基地 4個(gè)，引進(jìn)接觸網(wǎng)動(dòng)態(tài)檢測車1輛。開通之初成立了哈爾濱、長春、沈陽、大連4個(gè)供電中心，隨著鐵路改革的深入，維修體制也幾經(jīng)變化，現(xiàn)全線由沈哈兩 局的沈陽、長春、哈爾濱供電段擔(dān)負(fù)運(yùn)營管理工作。哈大電氣化工程系統(tǒng)引進(jìn)規(guī)模大，設(shè)備技術(shù)水平新，建設(shè)速度快，自全線開通至今，系統(tǒng)設(shè)備性能穩(wěn)定，總體質(zhì)量優(yōu)良，達(dá)到了項(xiàng)目引進(jìn)的預(yù)期目的?，F(xiàn)全面介紹如下：一、哈大牽引供電系統(tǒng)特點(diǎn)（一）供電方式1、全線采用220/27.5kv單相變壓器供電，牽引變壓器利用率高，變電所接線簡潔，接 觸網(wǎng)電分相數(shù)目少，適應(yīng)高速、繁忙區(qū)段。兩路進(jìn)線電源，

3、設(shè)有跨橋連接，兩臺主變壓器互為備用。2、采用帶回流線上下行全并聯(lián)直接供電方式。上下行正線的接觸網(wǎng)在車站通過一個(gè)帶短路報(bào)警互感器的柱上開關(guān)進(jìn)行并聯(lián)。 為了改善接觸網(wǎng)的電傳輸特性， 沿正線貫通架設(shè)加強(qiáng) 線和回流線，每隔1500米加強(qiáng)線和回流線進(jìn)行一次電連接， 可每隔300米上下行的回流線 并聯(lián)一次，以明顯降低接觸網(wǎng)阻抗值和電壓降， 從而加大變電所的間距， 減少牽引變電所的 數(shù)量，節(jié)省了工程投資，降低了運(yùn)營成本。3、 牽引變電所在饋線出口同方向上下行供電臂共用1臺斷路器。4、采用了以接觸網(wǎng)柱上隔離開關(guān)替代目前我國電氣化鐵路雙線區(qū)段分區(qū)所和樞紐內(nèi)建 開閉所的新技術(shù)，取消了土建及配套工程，節(jié)省了工程投資

4、及運(yùn)營費(fèi)用。（二）牽引變電所1、 采用單相變壓器、室外補(bǔ)償電容裝置及室內(nèi)柜式27.5kv電氣設(shè)備。2、變電所內(nèi)設(shè)置了接觸網(wǎng)自動(dòng)檢測裝置，即短路檢測裝置和反向電壓檢測裝置。保證 設(shè)備及作業(yè)人員的安全。3、 采用饋線斷路器操作失靈保護(hù)，斷路器箱體和變壓器碰殼保護(hù)、接觸網(wǎng)熱保護(hù)技術(shù),提高了運(yùn)營可靠性。4、 17座牽引變電所的結(jié)構(gòu)相同，區(qū)別在于變壓器的容量、與變壓器安裝容量相匹配的 有關(guān)設(shè)備，以及接觸網(wǎng)的饋線數(shù)量。一般變電所饋出3條線路，編組站、區(qū)段站根據(jù)分場、 分束供電要求設(shè)置饋線數(shù)目。5、全線采用遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)，牽引變電所無人值班。6、牽引變電所設(shè)備全套系統(tǒng)引進(jìn)，中方施工單位安裝，德方專家調(diào)試。7、 牽

5、引變電所保護(hù)系統(tǒng)全部采用數(shù)字化保護(hù)，動(dòng)作準(zhǔn)確、可靠。保護(hù)設(shè)備部件集成化, 體積小，占用空間少，故障率低，維修量少。（三）接觸網(wǎng)1、正線采用德國 Re200C系統(tǒng)，使用RislOO銀銅接觸線，較目前國內(nèi)采用同材質(zhì)接觸線截面小。站線采用Re100的懸掛方式，使用 Ri100純銅接觸線。2、編組站和區(qū)段接觸網(wǎng)分段。在站場內(nèi)，由許多柱上開關(guān)組成若干可單獨(dú)開合的電氣 分段。這些柱上開關(guān)（除機(jī)車整備線外） 配備了電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)， 可由電調(diào)值班人員遠(yuǎn)程控制， 停送電作業(yè)和故障判斷準(zhǔn)確快速。3、利用弓網(wǎng)關(guān)系仿真軟件計(jì)算跨距配合、吊弦長度、道岔定位等問題，接觸網(wǎng)穩(wěn)定性 很好。保證最佳弓網(wǎng)配合關(guān)系，提高列車運(yùn)行安全

6、性。4、采用新型接觸網(wǎng)接地系統(tǒng)。架設(shè)上下行全并聯(lián)完全非絕緣回流線，回流線兼做架空 地線，每隔300米上下行回流線并聯(lián)一次，在區(qū)間用過軌單芯銅電纜連接，在車站用導(dǎo)流 軟橫跨承力索連接。5、在低凈空橋處，支持裝置采用了德國進(jìn)口的彈性支撐部件。6、接觸網(wǎng)構(gòu)件采用了大量的鋁合金材料，降低了接觸網(wǎng)重量，增加了彈性，便于維修 更換。各部構(gòu)件強(qiáng)度層次分配科學(xué)，使設(shè)備故障影響最小化。（四）遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)（SCADA）全線設(shè)置一個(gè)電調(diào)中心和四個(gè)分調(diào)中心，使用的是一個(gè)控制系統(tǒng)，由德國系統(tǒng)構(gòu)成，采用較成熟的 SCADA遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備及支持軟件，通過分布在沿線各站135個(gè)RTU被控站，控制全線17座牽引變電所及900臺接觸網(wǎng)柱上

7、隔離開關(guān)和負(fù)荷開關(guān)，自動(dòng)化程度 高，具有較強(qiáng)的可靠性， 便于各控制中心調(diào)度員之間的協(xié)調(diào)。在我國首次實(shí)現(xiàn)了牽引變電所無人值班，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。（五）接觸網(wǎng)檢測方式沈局接觸網(wǎng)動(dòng)態(tài)檢測車是哈大電氣化系統(tǒng)引進(jìn)工程的重要組成部分，全面引進(jìn)了具有國際先進(jìn)水平的德國檢測技術(shù)。檢測車車體部分由長春客車廠制造，于2001年10月27日出廠。車體采用了 CW-200型轉(zhuǎn)向架，構(gòu)造速度 200公里/小時(shí)；15號小間隙車鉤，G1型緩沖器；雙管制動(dòng)系統(tǒng)，盤 型制動(dòng)；安裝了 Perkins發(fā)電機(jī)組，并可采用客車發(fā)電車 AC380V電源、電力機(jī)車DC600V 電源及地面AC380V電源多種供電方式。檢測設(shè)備全面由德國引進(jìn)

8、。采用DSA350型受電弓，可以承載最高350公里/小時(shí)的運(yùn)行速度，在受電弓上裝有 24塊高性能傳感器，能精確檢測出弓網(wǎng)間水平和垂直接觸壓力、 接觸導(dǎo)線高度、接觸線高差、接觸線斜率、拉出值、沖擊加速度、導(dǎo)線接近、車體振動(dòng)加速 度、接觸網(wǎng)電壓、運(yùn)行速度、運(yùn)行里程及支柱號等多項(xiàng)接觸網(wǎng)重要參數(shù)。接觸網(wǎng)電壓、運(yùn)行 速度、導(dǎo)線接近、定位器坡度、接觸線高度、接觸力、拉出值、運(yùn)行里程、支柱號等參數(shù)實(shí) 現(xiàn)實(shí)時(shí)和離線圖形顯示及打印，精準(zhǔn)體現(xiàn)接觸網(wǎng)接觸導(dǎo)線的真實(shí)運(yùn)營狀態(tài)，我們稱它為接觸網(wǎng)的“心電圖。通過檢測軟件對檢測數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)評估，產(chǎn)生接觸壓力、拉出值等一系列參 數(shù)的缺陷清單。目前，接觸網(wǎng)動(dòng)態(tài)檢測車擔(dān)負(fù)著哈大電

9、氣化鐵路和秦沈客運(yùn)專線的接觸網(wǎng)檢測任務(wù)，為接觸網(wǎng)的檢修、維護(hù)及安全運(yùn)行發(fā)揮著重要作用。（六）運(yùn)營管理1、運(yùn)營體制（1 ）、實(shí)行三級供電調(diào)度管理：路局電調(diào)和供電段操作電調(diào)（原分局電調(diào)）、供電段生產(chǎn)電調(diào)，供電段操作電調(diào)負(fù)責(zé)辦理日常停送電具體操作、系統(tǒng)故障判斷和組織處理任務(wù)。（2） 、開通之初4個(gè)供電中心只配備維修人員 863人，組織結(jié)構(gòu)精干，職能分配合理， 管理人員少。（3） 、牽引變電所采用無人值班，有人值守，每個(gè)變電所只配備4人編制。網(wǎng)工區(qū)設(shè) 置少，管轄范圍大。每個(gè)網(wǎng)工區(qū)配置一臺軌道作業(yè)車，一臺平板車。（4） 、全線推行周期修與狀態(tài)修相結(jié)合的維修制式，最長檢修周期為4年。結(jié)合引進(jìn) 設(shè)備特點(diǎn)和德

10、方資料組織人員編寫了牽引變電所和接觸網(wǎng)檢修規(guī)程。2 .運(yùn)行指標(biāo)僅以2005年為例，該年度哈大線沈局管內(nèi)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)如下：牽引變壓器容量 746兆伏安，受電量 12.4億度，功率因數(shù)平均達(dá)到0.93，全年跳閘288次，重合成功y254次，停電時(shí)間5.87小時(shí)，供電原因跳閘10次，重合成功7次，停 電時(shí)間0.4小時(shí)，每百萬千瓦時(shí)跳閘 0.030件，跳閘平均停電時(shí)間 10分/件，每百萬千瓦時(shí) 供電原因跳閘0.002件，供電原因跳閘停時(shí) 8分/件，弓網(wǎng)故障2件，每百萬千瓦時(shí)弓網(wǎng)故 障0.002件，每百萬千瓦時(shí)供電原因弓網(wǎng)故障 0.001件。3、安全情況僅以2005年為例，沈陽局管內(nèi)發(fā)生牽引供電事故

11、及故障27件，都發(fā)生在接觸網(wǎng)方面，其中因工程施工造成接觸網(wǎng)故障13件（占48%）、自然災(zāi)害造成接觸網(wǎng)故障 4件（占14.8 %）、因設(shè)備被盜造成接觸網(wǎng)故障3件（占11.1 %）、因列車事故造成接觸網(wǎng)故障 3件（占11.1 %）、因設(shè)備質(zhì)量造成接觸網(wǎng)故障4件（占14.8 %）、另外人身安全方面發(fā)生 1件職工觸電死亡事故，1件觸電職工輕傷事故。二、運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的問題及部分改進(jìn)措施雖然哈大線牽引供電系統(tǒng)是從德國引進(jìn)的，技術(shù)設(shè)備較先進(jìn)，但在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營管理等方面存在與中國國情不相適應(yīng)的地方，具體問題如下：（一）供電方式1、 牽引變電所在饋線出口同方向上下行供電臂共用1臺斷路器，當(dāng)發(fā)生故障或檢

12、修時(shí)， 停電范圍擴(kuò)大，必須先將斷路器斷開， 即同供電臂的上下行線路同時(shí)停電， 再分開上下行隔 離開關(guān)，切除故障或檢修區(qū)段，最后合斷路器，使非故障或檢修線路受到另一線路的影響，對運(yùn)輸生產(chǎn)影響較大。2、編組站各場分束供電設(shè)置范圍過大，檢修停電作業(yè)對運(yùn)輸產(chǎn)生干擾。（二）牽引變電所1、牽引變電所維護(hù)問題德國進(jìn)口電氣設(shè)備大多為免維護(hù)、壽命制運(yùn)行設(shè)備，但是由于運(yùn)行條件和運(yùn)行環(huán)境的影響，這些免維護(hù)產(chǎn)品也需要維護(hù)，而德方采用其國內(nèi)牽引變電所設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，由生產(chǎn)廠家負(fù)責(zé)維護(hù)的維修方式，而哈大線牽引變電所設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，沒有生產(chǎn)廠家或經(jīng)銷商的授權(quán)人員處理故障，因此，從這點(diǎn)上，給安全供電帶來了一定威脅。2、牽引變

13、電所無人值守問題。牽引變電所按設(shè)計(jì)要求無人值守，在設(shè)備方面也是可以實(shí)現(xiàn)無人值守，但是，由于中國的社會(huì)治安不同于德國，牽引變電所也沒有安裝相應(yīng)的防盜措施，偷盜現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，對人身安全和設(shè)備安全構(gòu)成了威脅。因此，沈局根據(jù)實(shí)際情況， 開通后在每個(gè)牽引變電所院內(nèi)修建了值守房，安排值守人員24小時(shí)值守。因在設(shè)計(jì)之初未考慮變電所有人值守，在交通、生活等方面給值守人員帶來了很多困難。3、牽引變電所排水系統(tǒng)問題。哈大線牽引變電所的排水采用滲水方式，無自動(dòng)強(qiáng)排設(shè) 備。對于中小量降水可以滿足，但是如果遇大暴雨則可能出現(xiàn)因排水不暢而引起的倒灌。（三）接觸網(wǎng)1、 承力索的截面積偏小，抵御事故能力較弱。哈大線承力索截面

14、為50mm2的青銅絞線，全路所有電化線路的承力索截面都大于此截面。從幾年來的統(tǒng)計(jì)看，接觸網(wǎng)發(fā)生短路故障時(shí)，多數(shù)會(huì)造成承力索斷線， 截面偏小是承力索斷線的重要原因。針對這個(gè)問題，運(yùn)營單 位對易發(fā)生短路處所（如上跨橋、與其它建筑物相近的地方）的承力索進(jìn)行絕緣防護(hù)，減少了此類事故的發(fā)生。2、 接觸網(wǎng)的絕緣設(shè)計(jì)為重污染設(shè)計(jì)，而絕緣爬距為1200mm，不能滿足大連沿海地段和個(gè)別重污染地段的絕緣要求，在雨雪霧等惡劣天氣條件下，造成絕緣子的閃烙和放電，引起斷路器跳閘，嚴(yán)重影響運(yùn)輸和相關(guān)部門設(shè)備的安全。應(yīng)該制定解決措施， 如將污染區(qū)段絕緣子更換為防污型，購置絕緣子帶電水沖洗車等。3、 部分大站正線上的隔離開關(guān)

15、設(shè)置不合理，如四平站05#、06#、07#、08#隔離開關(guān)無法斷開加強(qiáng)線，停電作業(yè)時(shí)，只能整條正線全部停電， 與正線相連的所有渡線均不能通過 電力機(jī)車，導(dǎo)致整個(gè)上行場或整個(gè)下行場無法行駛電力機(jī)車，影響范圍大。這樣的站上下行正線維修天窗很難兌現(xiàn)。4、三跨非絕緣錨段關(guān)節(jié)只在開口側(cè)安裝一組雙線電連接，而閉口側(cè)沒有電連接。在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，由于機(jī)車取流較大，閉口側(cè)工作支和非工作支間存在電位差，多次燒斷斜拉線，使定位管下落，造成打弓，嚴(yán)重時(shí)還曾經(jīng)直接燒斷接觸線。因此，在此問題比較突出的地方，采用閉口側(cè)安裝一組雙線電連接的方式，解決了該問題。5、 由于選擇材質(zhì)未考慮國內(nèi)治安環(huán)境，地面設(shè)備丟失比較嚴(yán)重。 如火花

16、間隙連接電纜、過軌回流電纜、吸上線電纜都是銅材質(zhì)， 補(bǔ)償裝置的限制管和托架均為鋁合金材質(zhì)，銅和鋁合金材質(zhì)比較貴重， 沿線偷盜情況較為嚴(yán)重，在威脅安全的同時(shí)，增加了運(yùn)營成本。為解決設(shè)備丟失問題，經(jīng)與鐵三院研討后，把銅電纜改為帶絕緣的鋼絞線，把鋁合金管改為角鋼，在不影響功能的情況下，偷盜現(xiàn)象明顯減少，而且降低了運(yùn)營成本。6、德國產(chǎn)分段絕緣器空氣絕緣距離不夠的問題。德國產(chǎn)分段絕緣器空氣絕緣距離為210mm，技規(guī)規(guī)定為300mm，困難情況下不得低于 240mm，不符合技規(guī)要求?，F(xiàn)以對部 分拉弧嚴(yán)重地點(diǎn)采用國產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行代替。（四）遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)1、遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的短路點(diǎn)測量距離值不準(zhǔn)確，給調(diào)度員判斷故障點(diǎn)的位置造成

17、一定難度，主要原因是正式投運(yùn)前沒有進(jìn)行短路試驗(yàn)。建議今后新線開通前在系統(tǒng)調(diào)試階段應(yīng)該做短路試驗(yàn)，正式運(yùn)行后短路試驗(yàn)將無法實(shí)施。2、遠(yuǎn)程控制設(shè)置方式使通信受干擾的機(jī)率增大。分調(diào)工作站發(fā)出的命令或遙測信息都要經(jīng)過沈陽控制中心處理，再傳到控制終端執(zhí)行，中間曲折多，分調(diào)操作速度慢，受通信設(shè)備故障影響的機(jī)率較大。即將采用的調(diào)度集中方式可解決此問題。3、通訊通道只有一條光纜，所以實(shí)際上沒有實(shí)現(xiàn)真正的一主一備，一但損壞影響遠(yuǎn)動(dòng) 功能。（五）運(yùn)營管理哈大線引進(jìn)德國的設(shè)備和管理模式，設(shè)備是先進(jìn)的，管理理念是科學(xué)的， 但是沒有全面細(xì)致地考慮中國國情，如人員配置問題，沒有考慮值班、配合作業(yè)等所需要的人員。造成設(shè)計(jì)定

18、員少，相應(yīng)的房屋面積小，工裝設(shè)備缺，具體問題如下：1、網(wǎng)工區(qū)數(shù)量少。管轄范圍大，維修任務(wù)重，事故搶修時(shí)人員到達(dá)現(xiàn)場時(shí)間長。2、 網(wǎng)工區(qū)人員不足。最初編制，每個(gè)作業(yè)組9名網(wǎng)工，去除1人留守網(wǎng)工區(qū)，1人駐 站防護(hù)，兩側(cè)掛地線兼防護(hù)各 2人，軌道車司機(jī)2名，1名工作領(lǐng)導(dǎo)人，真正上網(wǎng)作業(yè)的只有2人，只能利用作業(yè)車處理網(wǎng)上簡單的問題。稍微復(fù)雜一點(diǎn)的作業(yè)，如調(diào)整補(bǔ)償裝置、 調(diào)整弛度等，人手顯然不足，故障搶修時(shí)人員不足問題更為突出。網(wǎng)工區(qū)無汽車值班司機(jī)， 影響事故搶修。3、搶修列車沒有定員，參加搶修時(shí)間滯后。4、 土建房屋不足。第一，每接觸網(wǎng)領(lǐng)工區(qū)的原房屋面積是按定員為12人設(shè)計(jì)的，現(xiàn) 領(lǐng)工區(qū)定員配置 29人，超出了原設(shè)計(jì)規(guī)模，由于網(wǎng)工區(qū)房屋面積小，現(xiàn)不能滿足生產(chǎn)、生活的需要；第二，網(wǎng)工區(qū)沒有檢修間，生產(chǎn)所需常用簡易設(shè)備無處安裝；第三，由于材料庫 較小，網(wǎng)工區(qū)日常檢修及事故搶修材料無處可放。5、 牽引變電所建設(shè)問題。 沒有獨(dú)立的工具備品間， 圍墻高度設(shè)計(jì)為2.5m，大門為網(wǎng)狀 柵欄門，無法滿足防盜要求。6、牽引供電設(shè)備缺少維修專用工具。接觸網(wǎng)維修需要專用工具進(jìn)行調(diào)試，如接頭線夾的