高速鐵路牽引變電所電源故障后的應(yīng)急供電對(duì)策

田旭東 上海鐵路局供電處

高速鐵路牽引變電所電源故障后的應(yīng)急供電對(duì)策

田旭東 上海鐵路局供電處

高速鐵路牽引供電系統(tǒng)因電源故障對(duì)開行的動(dòng)車組中斷供電后，供電運(yùn)行管理人員在調(diào)度指揮管理的層面如何通過(guò)行之有效的手段恢復(fù)向動(dòng)車組供電，是供電部門必須思考和解決的問(wèn)題。結(jié)合工作實(shí)踐，提出應(yīng)急供電工作的思路和處置流程。

高速鐵路；牽引供電；調(diào)度；應(yīng)急供電

1 問(wèn)題提出背景

高速鐵路（以下簡(jiǎn)稱高鐵）牽引供電系統(tǒng)承擔(dān)著向高速行駛的動(dòng)車組提供不間斷供電的任務(wù)，它由牽引變電所和接觸網(wǎng)及回流設(shè)備組成（見(jiàn)圖1）。

圖1 高鐵牽引供電系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

牽引變電所可比作高鐵大動(dòng)脈的心臟，牽引變電所電源意外停電后，因動(dòng)車組所需要的供電負(fù)荷為萬(wàn)千瓦級(jí)（需以25 kV的高電壓通過(guò)高鐵接觸網(wǎng)向動(dòng)車組車頂?shù)氖茈姽┏觯瑺恳冸娝鶡o(wú)法像普通電力用戶一樣自備應(yīng)急保安電源，若供電部門無(wú)法及時(shí)組織應(yīng)急供電，將嚴(yán)重影響高速鐵路運(yùn)輸秩序，若意外停電發(fā)生在夏季高溫時(shí)段，將可能因動(dòng)車組供電中斷造成車內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)失效，動(dòng)車內(nèi)溫度升高后還可能引發(fā)旅客不適和不滿，動(dòng)車運(yùn)行的晚點(diǎn)可能影響旅客重要的商務(wù)活動(dòng)、正常的旅行活動(dòng)、家庭事務(wù)等，尤其在長(zhǎng)三角、環(huán)渤海、珠三角地區(qū)等客流集中地區(qū)高鐵中斷供電后，可能造成較大的社會(huì)影響，因此，高鐵供電部門有必要針對(duì)牽引變電所電源故障制定可行的應(yīng)急供電方案，以保證在牽引變電所失電情況下盡快恢復(fù)向動(dòng)車組的供電，降低對(duì)高鐵運(yùn)輸、旅客出行的干擾。

2 應(yīng)急供電處置的思路

牽引變電所的每一回供電線路一般稱為供電單元（供電臂），牽引變電所分布一般以50 km左右的間距布置在高鐵沿線，當(dāng)某一個(gè)牽引變電所（見(jiàn)圖2中的C變電所）在兩路電源全部停電并且在一定時(shí)間（如20 min）內(nèi)無(wú)法供電情況下，需由相鄰牽引變電所（見(jiàn)圖2中的A和E變電所）的接觸網(wǎng)（即供電單元）通過(guò)分區(qū)所（見(jiàn)圖2中的B和D分區(qū)所）的供電設(shè)備向該牽引變電所（見(jiàn)圖2中的C變電所）的接觸網(wǎng)應(yīng)急合并供電。

圖2 牽引變電所亭應(yīng)急供電示意圖

應(yīng)急供電應(yīng)采取同一列車運(yùn)行方向相鄰的供電單元合并供電的模式，即鐵路上行同上行，鐵路下行同下行供電單元合并。

應(yīng)急供電作為一種應(yīng)急情況下的非正常供電方式，承擔(dān)應(yīng)急任務(wù)的牽引變電所向相鄰供電單元供電時(shí)，牽引變壓器和主導(dǎo)電回路（指供電開關(guān)及引線、供電線、接觸網(wǎng)電連接線等）承擔(dān)的供電負(fù)荷不允許超過(guò)設(shè)計(jì)的最大供電負(fù)荷（設(shè)計(jì)的供電能力），因此應(yīng)對(duì)合并供電單元內(nèi)的動(dòng)車組運(yùn)行條件加以限制。

高鐵接觸網(wǎng)在相鄰牽引變電所之間的分相中性區(qū)設(shè)置遠(yuǎn)動(dòng)隔離開關(guān)可實(shí)現(xiàn)相鄰供電單元電氣連通（見(jiàn)圖3），當(dāng)利用分區(qū)所無(wú)法實(shí)施應(yīng)急供電時(shí)，可短接該分區(qū)所對(duì)應(yīng)的接觸網(wǎng)分相中性區(qū)作為備用應(yīng)急供電方案實(shí)施。

圖3 接觸網(wǎng)分相中性區(qū)應(yīng)急供電示意圖

3 實(shí)施應(yīng)急供電的原則和要求

制定、實(shí)施應(yīng)急供電方案時(shí)應(yīng)保證上、下行供電單元和相關(guān)分束、分場(chǎng)供電的供電單元由同一變電所供給同一相電，以避免發(fā)生相間短路或系統(tǒng)間并網(wǎng)供電（上級(jí)輸電網(wǎng)不允許）。

實(shí)施應(yīng)急供電應(yīng)明確合并供電單元的行車限制條件。對(duì)樞紐牽引變電所實(shí)施應(yīng)急供電時(shí)，應(yīng)優(yōu)先保證樞紐客站、正線、客車聯(lián)絡(luò)線、動(dòng)車段（動(dòng)車所）的供電，再根據(jù)列車運(yùn)行需求和供電能力對(duì)其它供電單元供電。

需相鄰鐵路局管轄的供電單元配合實(shí)施應(yīng)急供電時(shí)，本局供電調(diào)度員應(yīng)立即向上級(jí)供電調(diào)度（鐵路總公司運(yùn)輸局）匯報(bào)，根據(jù)運(yùn)輸局供電調(diào)度的命令，積極聯(lián)系相鄰鐵路局供電調(diào)度員進(jìn)行供電開關(guān)倒閘操作和保護(hù)定值切換，組織實(shí)施跨局應(yīng)急供電。合并供電單元的行車限制條件由相鄰鐵路局供電調(diào)度提出，本局供電調(diào)度員通知行車調(diào)度員執(zhí)行。

需配合相鄰鐵路局實(shí)施應(yīng)急供電時(shí)，根據(jù)運(yùn)輸局供電調(diào)度的命令，本局供電調(diào)度員應(yīng)積極配合相鄰鐵路局供電調(diào)度員進(jìn)行供電開關(guān)倒閘操作和保護(hù)定值切換，組織實(shí)施跨局應(yīng)急供電。合并供電單元的行車限制條件由本局供電調(diào)度員提出并通知行車調(diào)度員和相鄰鐵路局供電調(diào)度員執(zhí)行。

實(shí)施應(yīng)急供電時(shí)，應(yīng)充分利用電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)（SCADA系統(tǒng)）遠(yuǎn)方控制功能，保護(hù)定值區(qū)的切換宜由供電調(diào)度員遠(yuǎn)方操作為主，同時(shí)設(shè)備管理單位應(yīng)提前將牽引變電所、分區(qū)所饋線保護(hù)定值在各定值區(qū)的設(shè)置情況向鐵路局供電調(diào)度室備案，暫不具備遠(yuǎn)方切換條件的，由變電所、分區(qū)所值班人員當(dāng)?shù)厍袚Q。

應(yīng)急供電期間，應(yīng)安排人員趕到分區(qū)所值班，對(duì)相關(guān)牽引變電所、分區(qū)所、接觸網(wǎng)開關(guān)及引線和線夾等關(guān)鍵設(shè)備加強(qiáng)巡視、測(cè)溫。供電單元恢復(fù)正常供電后，應(yīng)及時(shí)安排人員對(duì)主導(dǎo)電回路進(jìn)行檢查、維護(hù)。

4 應(yīng)急供電的啟動(dòng)條件

牽引變電所兩路電源同時(shí)停電造成牽引變電所全所停電，并經(jīng)路局供電調(diào)度向供電公司調(diào)度確認(rèn)在20 min內(nèi)任何一路電源無(wú)法恢復(fù)送電或送電時(shí)間無(wú)法確定，應(yīng)立即啟動(dòng)應(yīng)急供電方案。

高鐵圖定天窗點(diǎn)內(nèi)牽引變電所停電后影響動(dòng)車段（所）供電和檢修整備時(shí)，可啟動(dòng)應(yīng)急供電方案。

牽引變電所停電直至高鐵動(dòng)檢車圖定開行時(shí)刻前仍無(wú)法恢復(fù)供電時(shí)，可啟動(dòng)應(yīng)急供電方案。

5 啟動(dòng)應(yīng)急供電的程序

高鐵供電調(diào)度根據(jù)供電公司或設(shè)備管理單位反饋情況，判別是否具備應(yīng)急供電啟動(dòng)條件，不具備啟動(dòng)條件的情況按照牽引供電設(shè)備故障應(yīng)急搶修預(yù)案辦理，具備啟動(dòng)條件的情況應(yīng)按照以下流程辦理：

供電調(diào)度員迅速與行車調(diào)度員聯(lián)系并向其通報(bào)：（1）牽引變電所電源停電概況和供電單元停電范圍；（2）牽引變電所電源恢復(fù)供電的大致時(shí)間；（3）實(shí)施應(yīng)急供電方案需配合進(jìn)行停電倒閘的供電單元和供電單元合并供電情況；（4）行車限制條件。

高鐵行車調(diào)度員根據(jù)供電調(diào)度員通報(bào)內(nèi)容和列車運(yùn)行情況決定是否立即啟動(dòng)和實(shí)施應(yīng)急供電，并明確供電單元合并供電范圍（暫時(shí)不需恢復(fù)供電的供電單元可不送電）后，通知供電調(diào)度員做好實(shí)施應(yīng)急供電前的準(zhǔn)備。

供電調(diào)度員接到行車調(diào)度員通知后，根據(jù)應(yīng)急供電方案，先將已停電單元的相應(yīng)進(jìn)線和饋線開關(guān)倒閘操作至規(guī)定位置。

行車調(diào)度員統(tǒng)籌安排需短時(shí)停電配合實(shí)施應(yīng)急供電的供電單元內(nèi)列車運(yùn)行（除非列車運(yùn)行前方車站已停電或無(wú)法停放列車，原則上應(yīng)避免旅客列車停在區(qū)間），具備停電條件后立即通知供電調(diào)度員。

供電調(diào)度員接到行車調(diào)度員通知后，組織設(shè)備管理單位實(shí)施應(yīng)急供電方案。

合并供電單元送電后，供電調(diào)度員通知行車調(diào)度員相應(yīng)供電單元已實(shí)現(xiàn)合并供電，按照明確的行車限制條件組織列車運(yùn)行。

6 恢復(fù)正常供電和行車的程序

牽引變電所具備正常供電條件后，供電調(diào)度員應(yīng)立即與行車調(diào)度員聯(lián)系。

行車調(diào)度員根據(jù)行車情況確定合并供電單元恢復(fù)正常供電的時(shí)機(jī)，提前通知供電調(diào)度員，供電調(diào)度員做好停、送電倒閘準(zhǔn)備。

行車調(diào)度員統(tǒng)籌安排需短時(shí)停電配合恢復(fù)正常供電的合并供電單元內(nèi)列車運(yùn)行（原則上應(yīng)避免旅客列車停在區(qū)間），具備停電條件后立即通知供電調(diào)度員。

供電調(diào)度員接到行車調(diào)度員通知后，組織設(shè)備管理單位實(shí)施恢復(fù)正常供電方案。

供電單元恢復(fù)正常供電后，供電調(diào)度員通知行車調(diào)度員相應(yīng)供電單元已恢復(fù)正常供電，取消行車限制條件。

行車調(diào)度員積極組織晚點(diǎn)動(dòng)車組運(yùn)行，盡快恢復(fù)正常。

7 實(shí)施應(yīng)急供電期間的注意事項(xiàng)

承擔(dān)應(yīng)急供電任務(wù)的牽引變電所、分區(qū)所值班人員每隔半小時(shí)對(duì)室內(nèi)外設(shè)備進(jìn)行巡視，出現(xiàn)明顯異常情況，要及時(shí)向上級(jí)匯報(bào)處置。

如發(fā)生牽引變電所饋線保護(hù)或主變后備保護(hù)跳閘，鐵路局供電調(diào)度應(yīng)根據(jù)跳閘信息、行車調(diào)度員反饋信息和設(shè)備管理單位現(xiàn)場(chǎng)人員匯報(bào)情況進(jìn)行綜合判斷，如屬于饋線或牽引變壓器過(guò)負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作，應(yīng)立即恢復(fù)向接觸網(wǎng)供電，并聯(lián)系行車調(diào)度適當(dāng)控制車流。

8 設(shè)計(jì)院對(duì)應(yīng)急供電的技術(shù)支持

設(shè)計(jì)院應(yīng)書面提供關(guān)于每個(gè)高鐵牽引變電所應(yīng)急供電能力的說(shuō)明，明確應(yīng)急供電時(shí)的行車限制條件，并提供相關(guān)保護(hù)定值整定書。

同既有線路牽引變電所銜接部分，應(yīng)統(tǒng)籌考慮實(shí)施應(yīng)急供電方案的便利性、可靠性及行車限制條件的變化，特別是樞紐牽引變電所和通過(guò)母線同時(shí)供電給不同線路的牽引變電所。

9 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)高鐵運(yùn)營(yíng)里程的不斷延伸從時(shí)間和空間上提高了人與人之間交流和溝通的效率，也提升了旅客對(duì)鐵路運(yùn)輸服務(wù)質(zhì)量的滿意度，高鐵牽引供電部門有責(zé)任也必須做好向高速行駛動(dòng)車組的供電保障工作。

責(zé)任編輯：王華 張萼輝

來(lái)稿日期：2015-12-02