城际铁路枢纽合建变电所优化设计研究与实施.pdf
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1、 年 月第 期(总)铁 道 工 程 学 报 ()收稿日期:基金项目:中铁第一勘察设计院集团有限公司科研项目()作者简介:陈乃海,年出生,男,高级工程师,注册咨询工程师,注册电气工程师。文章编号:()城际铁路枢纽合建变电所优化设计研究与实施陈乃海(轨道交通工程信息化国家重点实验室(中铁一院),西安)摘要:研究目的:城际铁路枢纽车站是多条线路客流的交汇处,枢纽变电所位于枢纽车站附近,联系多个电源,出线回路较多,停电将造成较大影响。枢纽变电所对城际铁路供电的稳定性和可靠性起到重要作用。本文结合广佛环线屏山变电所的特点,阐述屏山变电所的主要设计方案,对城际铁路枢纽合建变电所的优化设计进行分析和讨论。研
2、究结论:()综合考虑变电所外部电网的接入条件,进行多方案比选,选择最优的外部电源接入方案;()枢纽变电所通常采用牵引变电所、电力变电所合建的方式,以减少外部电源投资;()枢纽合建变电所一般采用全室内布置形式,以节约用地及减少变电所对周围地块商业价值的影响;()本研究成果可应用于用地紧张、外部条件复杂的城际铁路枢纽变电所的设计与施工。关键词:城际铁路;枢纽变电所;外部电源;优化设计;创新设计中图分类号:文献标识码:(),):,:(),()()():;最近几年,国家有关部委相继下发了“交通强国建设纲要”、“国家综合立体交通网规划纲要”、“国家发展改革委关于培育发展现代化都市圈的指导意见”、“粤港澳
3、大湾区发展规划纲要”等,旨在培育和发展一批现代化都市圈,进而建设世界级城市群 。广佛环线城际铁路串联广佛、联通深港,是珠三角地区城际轨道交通网络“三环八射”中核心一环广佛环线的重要组成部分,并连接珠江三角洲城际轨道交通网的东部线网和西部线网。在大型客站附近设置牵引变电所能同时向多条铁路干线和车场供电,同时还能够兼顾联络线和机务设施的供电,供电能力利用充分,在工程中通常优先考虑 。同时,为了节约用地及外部电源投资,牵引变电所、电力变电所通常采用合建的方式,从而形成了“枢纽合建变电所”。项目概况广佛环线城际铁路位于珠三角地区的广州市和佛山市境内,线路全长 ,全线新设车站 处,其中地下站 处,高架站
4、 处,平均站间距 ,设综合检修基地 处。广佛环线牵引供电系统采用带回流线的直接供电方式,根据供电方案,在广州南站附近新建屏山变电所 座,在东平新城站新建分区所 座,利用佛山西牵引变电所承担佛山西至东平新城区段的供电。屏山变电所是珠三角城际线网规划中规模最大的枢纽变电所,承担着广佛南环、广佛东环、佛莞城际三条城际铁路的供电任务,在珠三角城际线网中发挥着重要作用。主要优化设计 外部电源方案优化铁路电力牵引供电设计规范()要求:“铁路电力牵引供电系统为一级负荷,牵引变电所应有两路电源供电,当任一路故障时,另一路仍应正常供电。”由于对外部电源的要求较高,且屏山变电所牵引变压器采用单相接线方式,对接入电
5、网的电能质量带来的影响也需要评估。广佛环线屏山变电所外部电源接入广州电网,所址周边分布有 站点 座,分别为 聚龙站和 富山站,其中 聚龙站位于屏山变电所所址北边,直线距离约 ;富山站位于屏山变电所所址东南面,直线距离约 。根据广州“十三五”电网规划,年期间屏山变电所周边无距离较近的规划站。屏山变电所外部电源供电方案示意如图 所示。至220 kV芳村站上潡(24)南浦(25)洛浦(26.3)飘峰(24+5)新客(36.3)聚龙(324)富山(324)屏山三枝(25)礼村(25+6.3)祈福(24+5)桥兴(25)汀根(26.3)至沙湾市桥(44)图 屏山变电所外部电源供电方案示意图综合考虑变电所
6、周边电网的接入条件、广州电网对用户专用变电站接入系统的相关规定,屏山变电所接入系统有如下两个可行方案:方案一:屏山变电所新建 回 进线,接至 聚龙站 不同母线段。方案二:屏山变电所新建 回 进线,回接至 聚龙站 母线,回接至 富山站 母线。两个方案的技术经济对比如表 所示。表 屏山变电所接入系统方案技术经济比较表对比内容方案一(回至聚龙站不同 母线段)方案二(回至聚龙站,回至富山站)结论供电可靠性屏山变电所两路电源线路都为直接引自 变电站 母线的专供电源,供电可靠性较高屏山变电所两路电源线路都为直接引自 变电站 母线的专供电源,且来自两个不同的 变电站,供电可靠性高方案二较优工程可实施性新建
7、回 电缆线路由 聚龙站向北引出,沿钟韦路、石都北路、石洲东路、石洲中路、规划路敷设至规划广佛环线 屏山变电所,新建电缆线路长度约为 ,沿线需穿越屏山涌和规划地铁 号线,需与水务局和地铁部门协调,方案具备可实施性 富山站目前已有 回出线,西北出线十分困难,各方向均已无出线可行性,且富山站距离屏山变电所距离较远,沿线公里较多,路况复杂,去屏山站线路长度约为 ,沿线需多方协调,实施十分困难方案一较优远期适应性变电所采用该接入方案与周边电网远期发展不相冲突,不会影响其他规划变电站的接入,符合远景电网规划接线,远期适应性较好同方案一,远期适应性较好两方案相当工程经济性 万元(仅考虑一次设备投资)万元(仅
8、考虑一次设备投资)方案一较优第 期陈乃海:城际铁路枢纽合建变电所优化设计研究与实施 根据技术经济对比情况:方案一供电可靠性略低于方案二,但是工程可实施性和经济性均优于方案二,远期适应性两个方案相当,因此综合考虑推荐方案一,即新建 出线 回,接至 聚龙站 不同母线段。系统接入设计完成后,委托相关单位进行了接入系统电能质量评估,报告显示,屏山变电所接入电网后,其谐波、电压波动、三相电压不平衡度等电能质量干扰均在限值范围内,满足接入要求。屏山变电所外部电源所接入的广州电网隶属于南方电网公司,目前南方电网公司未与铁路部门就牵引变电所信息“直采直送”相关内容达成协议 ,双方依据原铁道部、国家电网公司电气
9、化铁路供电协调领导小组办公室第三次会议纪要开展工作。根据初步设计批复意见,屏山变电所内设置 套信息“直采直送”设备,在系统接入设计时,广州供电局要求“直采直送”设备按双套冗余设置,以提高系统的可靠性。按照广州供电局的要求,对信息传输通道、工程界面的划分及变电所内的设备数量作了调整,通过变更程序解决了量差的问题,并且按照对方提出的设备品牌、型号购置了变电所内的相关设备,施工完成后,通过了广州供电局的验收,达到了送电要求。主接线及运行方式优化合建枢纽变电所通常共用外部电源,常见的主接线方式有单母线分段接线、线路分支接线、线路变压器组接线。各接线方式的主要特点如下:单母线分段接线该接线方式在两路 进
10、线、两段 母线之间以及各变压器前均设置高压断路器,采用断路器对各种运行方式进行切换。优点是扩展性较好,可靠性较高,可根据地方电力部门的要求设置线路光差保护以及 母线差动保护,运行方式切换时间较短,可以迅速切断故障回路。缺点是接线复杂,投资较高。线路分支接线该接线方式在两路 进线以及两路进线间的跨条设置电动隔离开关,在各变压器前均设置高压断路器。相比于单母线分段接线,优点是接线简单,投资较少。缺点是运行方式切换时间较长,倒闸操作复杂,故障切除时间较长。线路变压器组接线该接线方式接线简单,两路 进线之间不设跨条,仅在各变压器前设置高压断路器。线路变压器组接线方式接线最简单,设备投资最少,继电保护整
11、定简单。缺点是运行方式不够灵活,扩展性较差,一般在终端变电所采用,不适合枢纽变电所。通过以上方案比选,单母线分段接线能更好地满足城际铁路合建枢纽变电所的要求,在工程实施中,屏山变电所采用该接线方式,从地方电网引入两路独立可靠的 电源,两路进线同时供电,变电所设置两台 单相牵引变压器,设置两台 电力变压器。屏山变电所设置备用电源自投及主变自投装置,计量装置设在 电源进线侧。侧及 侧均采用单母线分段接线,馈线断路器采用固定备用方式。屏山变电所高压侧主接线如图 所示。9LH104312BL4B2B4BL10 kV母线接地27.5 kV母线104210221021044LH2LH10232YH1002
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