防城港鐵路樞紐牽引供電規(guī)劃研究

廖 剛

（廣西沿海鐵路股份有限公司，高級(jí)工程師，廣西 南寧 530001）

隨著廣西沿海鐵路建設(shè)的快速發(fā)展，防城港鐵路樞紐的規(guī)模正在不斷擴(kuò)大，以客貨混250 km/h欽防高速鐵路為中心，將出現(xiàn)多條鐵路干線引入交匯于防城港北站。防城港鐵路樞紐連接的鐵路正線較多，自身車場較多，正線間和車場間的聯(lián)絡(luò)線較多，同時(shí)還有貨場、動(dòng)車存車場和機(jī)務(wù)等多種技術(shù)設(shè)施。在鐵路樞紐的大型站場附近設(shè)置深入負(fù)荷中心的牽引變電所能同時(shí)向多條鐵路干線和車場供電，同時(shí)還能夠兼顧聯(lián)絡(luò)線、貨場、動(dòng)車存車場和機(jī)務(wù)設(shè)施的供電，供電能力利用充分，在工程中通常優(yōu)先考慮。2019年7月，中國鐵路總公司、廣西壯族自治區(qū)人民政府批復(fù)《防城港鐵路樞紐總圖規(guī)劃》（2016-2030年），防城港鐵路樞紐是組織車流物流交換和供應(yīng)動(dòng)力的重要據(jù)點(diǎn)，將擔(dān)負(fù)著幾十上百對(duì)客貨列車的繁重運(yùn)輸任務(wù)，一旦樞紐站場停電，將嚴(yán)重影響鐵路運(yùn)輸秩序，因此有必要研究提高防城港鐵路樞紐供電可靠性的措施。

1 現(xiàn)狀和特點(diǎn)

1.1防城港鐵路樞紐現(xiàn)狀及規(guī)劃防城港鐵路樞紐既有鐵路：欽防、南防鐵路、企沙支線及防城港港區(qū)鐵路等；在建鐵路：防東鐵路、企沙支線鐵路延伸線；規(guī)劃鐵路：規(guī)劃建設(shè)南防鐵路增建二線、云桂沿邊鐵路等。防城港鐵路樞紐范圍：北至南防鐵路茅嶺站（含），南至南防鐵路防城港站（含），西至防東鐵路江山半島站（含），東至企沙支線皇城坳站（含）。規(guī)劃防城港北站為主要客運(yùn)站；規(guī)劃茅嶺、皇城坳、防城港、云約三級(jí)物流基地；規(guī)劃防城港北動(dòng)車存車場預(yù)留辦理高鐵快運(yùn)作業(yè)條件，同時(shí)完善優(yōu)化樞紐其它客（含高鐵）貨機(jī)輛設(shè)施設(shè)備；規(guī)劃江山半島、皇城坳、茂嶺、云約站預(yù)留1 700畝綜合開發(fā)用地；規(guī)劃南防鐵路既有通道增建二線；規(guī)劃云桂沿邊鐵路自樞紐西北側(cè)引入防城北站，并設(shè)欽州方向聯(lián)絡(luò)線。

1.2防城港鐵路樞紐既有供電布局防城港鐵路樞紐牽引供電始于2013年12月欽防鐵路建成開通。既有茅嶺AT牽引變電所（欽防K32+111）2012年建成，牽引變壓器容量為2*（25+25）MVA，茅嶺牽引變電所212、213KX經(jīng)防城港北AT所（欽防K49+305）供電至防城港分區(qū)兼開閉所（欽防K60+013）。2015年，南防線欽防段電氣化改造，利用茅嶺牽引變電所預(yù)留間隔供電至南防線引入防城港北站北端的分相。在建的防東鐵路供電設(shè)計(jì)從茅嶺牽引變電所出2路饋線由供電線引至新建的防城港北分區(qū)所，由新建江山半島牽引變電所分別供電至防城港北分區(qū)所、東興分區(qū)兼開閉所。既有企沙支線及防城港港區(qū)鐵路未電化，規(guī)劃建設(shè)南防鐵路增建二線、云桂沿邊鐵路還未開展供電方案研究。

2 存在問題

受工程分步實(shí)施等因素影響，防城港鐵路樞紐牽引供電布局缺乏整體規(guī)劃。防城港鐵路樞紐既有的牽引供電系統(tǒng)按建設(shè)時(shí)序歷經(jīng)多年陸續(xù)建成，供電系統(tǒng)各個(gè)子系統(tǒng)分散在不同建設(shè)項(xiàng)目分別由不同的建設(shè)主體（設(shè)計(jì)、施工和建設(shè)單位）完成，由于建設(shè)之初特別是發(fā)展過程中始終沒有一個(gè)整體的防城港鐵路樞紐供電布局規(guī)劃作指導(dǎo)，各項(xiàng)目在實(shí)施過程中不同歷史階段，參建各單位特別是建設(shè)單位往往只考慮本項(xiàng)目投資最省、施工最便利，歷史地形成了今天防城港鐵路樞紐供電布局和特點(diǎn)：樞紐內(nèi)無中心牽引變電所，高鐵普鐵混用、客運(yùn)貨運(yùn)交叉，整個(gè)防城港鐵路樞紐牽引供電系統(tǒng)供電可靠性低。具體表現(xiàn)為以下缺點(diǎn)。

2.1停電后影響范圍大茅嶺AT牽引變電所（欽防K32+111）偏處于防城港鐵路樞紐東北邊緣，如果茅嶺牽引變電所212、213KX停電，將造成整個(gè)欽防線從茅嶺至防城北站（含）、南防線防城港北站至防城港站、防城港港區(qū)鐵路（暫未電化）整個(gè)接觸網(wǎng)無電，整個(gè)防城港鐵路樞紐電力牽引動(dòng)力消失，所有高鐵動(dòng)車和普鐵客貨列車，樞紐內(nèi)動(dòng)車存車場、機(jī)務(wù)折返段等電力技術(shù)作業(yè)都受到影響，嚴(yán)重干擾鐵路運(yùn)輸秩序。更嚴(yán)重的是，停電后防城港鐵路樞紐無其它供電支援。另外，南防線欽防段電氣化改造，利用茅嶺牽引變電所預(yù)留間隔供電至南防線引入防城港北站北端的分相，由于普鐵（南防線）供電故障引起茅嶺牽引變電所斷路器越級(jí)跳閘，造成茅嶺牽引變電所全所停電，那將對(duì)整個(gè)欽防線、南防線、防東線的運(yùn)輸秩序造成大面積、災(zāi)難性的影響。

2.2越區(qū)供電支援能力受限若茅嶺牽引變電所退出運(yùn)行，考慮從相鄰的欽州東牽引變電所越區(qū)供電，完全不現(xiàn)實(shí)。按現(xiàn)新建防東鐵路設(shè)計(jì)的供電方案，江山半島牽引變電所距防城港北站供電臂長度22.16 km，所以，若茅嶺牽引變電所退出運(yùn)行，從江山半島牽引變電所越區(qū)供電支援防城港鐵路樞紐的能力也有限，鐵路運(yùn)輸能力將受到供電能力的限制。

2.3檢修不便防城港鐵路樞紐內(nèi)無中心牽引變電所，既有茅嶺牽引變電所偏處于樞紐東北邊緣，遠(yuǎn)離負(fù)荷中心。停電影響范圍大和越區(qū)支援能力有限使得供電管理單位很難將茅嶺牽引變電所全所停電開展檢修作業(yè)。此外，茅嶺牽引變電所全所212、213KX供電范圍內(nèi)還要承擔(dān)要求晚上不能停電的欽防線防城港北站、南防線防城港北至防城港區(qū)間大密度貨物列車開行、動(dòng)車存車場和機(jī)務(wù)折返段的供電，無法向其它正線牽引變電所一樣利用晚上垂直天窗時(shí)間內(nèi)進(jìn)行高壓側(cè)設(shè)備檢修試驗(yàn)作業(yè)，給供電設(shè)備運(yùn)行管理帶來不便。

2.4供電布局不滿足樞紐規(guī)劃發(fā)展需求欽防高鐵設(shè)計(jì)是以貨為主客貨共線鐵路。2019年，南防線開行貨物列車34對(duì)/日；欽防線開行貨物列車7對(duì)/日，特快列車2對(duì)/日，動(dòng)車組列車13對(duì)/日，動(dòng)車時(shí)速160 km/h，動(dòng)車開行品質(zhì)較低。隨著防東鐵路、欽州～欽州東聯(lián)絡(luò)線建成，欽防線由路網(wǎng)末梢變成路網(wǎng)主干，動(dòng)車組的開行數(shù)量將有較大提升，預(yù)測近/遠(yuǎn)期客流密度將達(dá)到914/1 207（萬人），開行動(dòng)車組41/53(對(duì)/日)，開行的動(dòng)車組以城際客車為主，其定點(diǎn)、定編要求相對(duì)較高；近/遠(yuǎn)期欽防通道的貨流密度將達(dá)到6 474/7 409（萬噸），共開行貨車86/97（對(duì)/日）。茅嶺牽引變電所能力將逐漸飽和，不滿足遠(yuǎn)期南防通道客貨列車開行能力和品質(zhì)對(duì)供電的需求。

3 防城港鐵路樞紐供電布局研究

3.1方案提出

3.1.1方案1改造方案1示意見圖1。

改造茅嶺牽引變電所，南防線茅嶺-防城港北-云約增設(shè)加強(qiáng)線改造利用茅嶺牽引變電所，更換主變及相應(yīng)饋線設(shè)備，改變站場內(nèi)分段分束供電格局，貨場11、9道由南防線饋線供電，其余股道由欽防線饋線供電。樞紐內(nèi)其余供電方式維持不變。

1）欽防線、南防線防城港方向。既有防城港北站由茅嶺牽引變電所防城港方向AT饋線供電，防城港北站可以按照客貨分開供電原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2）企沙支線方向。企沙支線防城港北（含）至云約（含）段現(xiàn)狀電化改造，起止里程K0+293～K20+410，正線全長20.117km。企沙支線及企沙港疏港鐵路由茅嶺牽引變電所直供饋線供電。

3）防東鐵路方向。新建江山半島牽引變電所等，從茅嶺牽引變電所引直供饋線至新建防城港北分區(qū)所供電，全線采用帶回流線的直接供電方式。

3.1.2方案2新建防城港北牽引變電所1座,只向企沙支線供電，同時(shí)預(yù)留南防鐵路增建二線供電條件，樞紐內(nèi)其余供電方式維持不變。

3.1.3方案3改造方案3示意見圖2

新建防城港北牽引變電所1座，防城港北分區(qū)所1座(可考慮與新建防東鐵路防城港分區(qū)所合建)，調(diào)整既有供電格局。防城港北站普速場（貨運(yùn)）、企沙支線、南防線防城港北-防城港段均由新建防城港北牽引變電所主供。

圖2 方案3示意圖

3.2各牽引供電方案經(jīng)濟(jì)技術(shù)比選

方案1即是防城港鐵路樞紐牽引供電的現(xiàn)狀和在建格局，其主要問題如上分析。

方案2是近期企沙支線鐵路電氣化改造設(shè)計(jì)推薦并且建設(shè)單位準(zhǔn)備實(shí)施的方案，主要缺點(diǎn)是：新建變電所電氣化投資約2 500萬元（不含外電），防城港北牽引變電所供電能力利用不充分，在茅嶺牽引變電所、新建防城港北牽引變電所、新建江山半島牽引變電所之間沒有建立相互供電支援關(guān)系，不能從根本上解決提高防城港鐵路樞紐供電可靠性的問題。因此，方案2雖然技術(shù)簡單，實(shí)施便利，但此方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)較差。

本文推薦采用方案3。雖然涉及既有線供電設(shè)備改造和供電關(guān)系調(diào)整，技術(shù)復(fù)雜，施工組織難度大。但是，形成以新建防城港北牽引變電所為防城鐵港樞紐中心牽引變電所的供電格局，新建防城港北牽引變電所供電能力利用充分，技術(shù)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)好。通過細(xì)分供電單元，減小了停電影響范圍；在茅嶺牽引變電所、防城港北牽引變電所、江山半島牽引變電所之間形成相互供電支援能力，改善了防東鐵路供電條件；防城港鐵路樞紐內(nèi)通過細(xì)分供電單元，客貨供電分開，高普鐵供電分開，原來的問題可以解決徹底，既增加了供電靈活性，又極大提高了防城港鐵路樞紐供電可靠性。

3.3對(duì)推薦方案的再研究

1）方案細(xì)化比較研究 對(duì)推薦的方案3還可以作繼續(xù)深入研究，尤其是在防城港北站南端增建分區(qū)所1座(研究與新建防東鐵路防城港分區(qū)所合建或改造既有防城港北AT所位分區(qū)兼開閉所)及防城港北站站場分束供電的方案。方案3細(xì)化示意見圖3。

圖3 推薦方案細(xì)化示意圖

2）以防城港北牽引變電所為樞紐中心牽引變電所。新建防城港北牽引變電所，合理分配茅嶺牽引變電所與新建防城港北牽引變電所、新建江山半島牽引變電所的供電范圍，以防城港北牽引變電所為樞紐中心牽引變電所，在茅嶺牽引變電所、新建防城港北牽引變電所、新建江山半島牽引變電所之間建立相互供電支援關(guān)系。

3）為樞紐規(guī)劃鐵路預(yù)留供電條件。預(yù)留南防鐵路增建二線、云桂沿邊鐵路及待完善優(yōu)化的樞紐內(nèi)其它客（含高鐵）貨機(jī)輛設(shè)施設(shè)備供電條件。

4 其它措施

4.1降低越區(qū)供電能力需求由于場間或區(qū)間與站場之間聯(lián)絡(luò)開關(guān)載流能力有限，所以可以考慮縮小非越區(qū)來電方向其它正線的供電范圍，來降低越區(qū)供電下的供電能力需求，即在其它線路方向上車場兩端設(shè)置電分相，如在線路標(biāo)準(zhǔn)較低時(shí)可以考慮采取此方法。

4.2動(dòng)車存車場（機(jī)務(wù)折返段）第三路電源首先，防城港樞紐動(dòng)車存車場、機(jī)務(wù)折返段、貨場等專用車場及逐步優(yōu)化完善的客貨機(jī)輛設(shè)備設(shè)施視情況可由新建防城港北牽引變電所出獨(dú)立饋線直供。目前鐵路樞紐內(nèi)動(dòng)車存車場多采用開閉所供電，從樞紐中心變電所取兩路獨(dú)立饋線作為開閉所進(jìn)線。而動(dòng)車存車場（機(jī)務(wù)折返段）在高鐵接觸網(wǎng)晚上垂直天窗時(shí)間恰好進(jìn)行整備作業(yè)，則會(huì)造成中心牽引變電所高壓側(cè)設(shè)備難以完成停電檢修、試驗(yàn)等作業(yè)。因此動(dòng)車存車場應(yīng)具備從接觸網(wǎng)上引接第三路電源或從獨(dú)立高壓室引接電源的條件，以方便在天窗時(shí)通過越區(qū)取得電源，使得中心牽引變電所能夠全所停電開展檢修作業(yè)。

4.3供電線走廊受工程分步實(shí)施等因素影響，27.5 kv供電線的架空徑路和電纜徑路如果缺乏總體規(guī)劃，部分電纜采用直埋方式易被后續(xù)工程掩埋覆蓋導(dǎo)致維護(hù)十分困難。因此，應(yīng)根據(jù)防城港鐵路樞紐總體規(guī)劃，在新建防城港北牽引變電所等樞紐內(nèi)相關(guān)供電工程中，必須統(tǒng)籌規(guī)劃專用的27.5 kv電纜通道，規(guī)劃預(yù)留專用的27.5 kv供電線架空安裝通道，在防城港北牽引變電所饋線主徑路、防城港北站等建筑物兩側(cè)及兩端必須按總圖規(guī)劃一次建成27.5 kv電纜通道，預(yù)留架空線通道，切實(shí)提高防城港鐵路樞紐供電的可靠性和可維護(hù)性。

5 結(jié)論

本文從防城港鐵路樞紐受工程分步實(shí)施等因素影響，樞紐內(nèi)無中心牽引變電所，牽引供電布局缺乏整體規(guī)劃，整個(gè)防城港鐵路樞紐供電可靠性低的特點(diǎn)出發(fā)，參考《防城港鐵路樞紐總圖規(guī)劃》（2016-2030年），對(duì)提高防城港鐵路樞紐供電可靠性的措施進(jìn)行了研究，主要得出以下結(jié)論：

1）新建防城港北牽引變電所。新建防城港北牽引變電所成為防城港鐵路樞紐中心變電所，在茅嶺牽引變電所、新建防城港北牽引變電所、新建江山半島牽引變電所之間建立相互供電支援關(guān)系。

2）對(duì)既有供電系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)改造和調(diào)整。合理分配茅嶺牽引變電所與新建防城港北牽引變電所的供電范圍，優(yōu)化在建防東鐵路供電方案設(shè)計(jì)。

3）統(tǒng)籌規(guī)劃樞紐供電資源和建設(shè)時(shí)序。

本文中基本原則和設(shè)計(jì)思想適用于其它鐵路樞紐牽引供電規(guī)劃布局新建和改造工程