大秦线两亿吨改造工程中牵引供电系统扩能改造措施研究

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1、第一章概述大秦线全长653KM，其间分布着52座隧道（全长67.247Km）、146座大小桥梁（全长11.633Km），沿线共有接触网2316.54条公里、牵引变电和企业配电合建的变配电所9座、合建的分区亭配电所5座、合建的开闭所配电所4座、单独配电所1座、AT所12座。桥梁多、隧道长是线路的地理特征，风季长、风力大、冰期长是沿线大部分区段的气候特点；大秦线采用的是AT供电方式，且接触网与电力线同杆合架同步检修，牵引变电所与配电所合建集中管理，原设计年运输能力为一亿吨，从1988年底正式开始运营以

2、来，运量逐年增长，2002年运量已超过原设计能力，完成货运量10340万吨，对缓解我国北部铁路煤炭运输运力不足的紧张状况，加速山西、陕西、内蒙西部地区煤炭基地的开发，畅通煤运通道，满足华东沿海地区经济发展对煤炭的需求，促进煤炭外贸出口和国民经济建设的需求，发挥了重要作用。在当今经济发展迅速，能源日趋紧张的新形势下，大秦铁路作为我国第一条开行重载单元式列车的运煤干线,在整个路网煤运通道中占有举足轻重的地位，原设计年运输能力一亿吨已经明显不足。为了适应国民经济发展的需要，铁道部审时度势，及时制定了铁路

3、跨越式发展的宏伟目标，确定大秦线2004年运量为1.5亿吨，2005年运量达到2亿吨，远景规划运输目标为4亿吨，随着运量的逐步增加和万吨列车、组合列车的正式开行，牵引供电负荷大幅度增长，牵引供电设备现有的供电能力也明显不足，大部分供电设备处于已满负荷或超负荷运行状态，出现了一系列不适应的情况，所以，对大秦线进行供电扩能改造势在必行。铁道部决定用2004年、2005年两年对大秦线进行2亿吨扩能改造，作为铁路跨越式发展的重点工程和起步工程之一，为了将大秦线扩能改造工程建设成标志性、示范性、样板性的三性

4、工程，实现资源配置的最佳组合和整体效益最大化的具体体现。在施工的前期我们牵引供电设备管理单位的技术人员根据供电设备的历年故障情况和对设备的监测、维修掌握的情况，对存在的问题进行了深入的调查分析并积累了宝贵的第一手资料。围绕实现设备检测维修现代化和少花钱多办事、经济实用的原则，我们反复对大秦线牵引供电设备改造方案进行了深入的调研和探讨，向上级主管部门和设计部门提出了许多建设性意见和建议，而且绝大部分的建议得到了采纳与实施。本文根据大秦线牵引供电设备在改造前存在的问题进行重点分析，对扩能改造采取的措施

5、进行探讨和研究。第二章扩能改造前大秦线牵引供电系统存在的问题第一节变电设备存在的问题第一条设备容量问题第一款主变压器的容量问题：大秦线各牵引变电所变压器结线型式有三种：斯科特结线、三相三绕组十字交叉结线、单相结线。主变压器容量为绝大部分为63000KVA、50000KVA两种类型均采用斯科特接线（接线方式如图），一次侧额定电流值分别为330A和262.4A，二次侧额定电流值分别为572.7A、和454.5A，而按1.5亿吨列车运行图，在正常周期性负荷时实际检测到的一次侧的最大电流值和二次侧的最大电

6、流值经常超过主变压器一、二次额定电流值，引起馈线、主变压器频繁过负荷跳闸，说明变压器的容量明显不足，且出现了多起套管发热故障，经红外线测温发现涿鹿2#主变压器二次低压套管发热，其引出线的导电杆烧坏，迁西变电所主变绕主烧损，原因就是主变容量小，过负荷引起，个别主变的绕组绝缘降低超出规定。图2－1斯科特结线BCA1234TRF如图2－1所示，1为三相送电线路；2为斯科特结线牵引变压器；3为自耦变压器；4为AT供电方式牵引网；T为接触网；R为轨道；F为正馈线。CBTONa1b1c1a2b2c2RFFRT

7、A图2－2十字交叉变压器原理接线如图2－2所示。该变压器有一个YN结线原边绕组；有两个容量相同、电压相等、分别为d11和d1结线的副边绕组。两个副边绕组对顶（c1、a2）接成十字交叉方式；副边端子b2、a1和b1、c2分别接到两组55KV牵引母线上；副边对顶端子c1、a2（十字交叉点）接到N母线上。图2－单相结线BAaaaaxxTRFox第二款各所亭AT变压器的容量问题，在大秦线管内AT变容量为6300KVA、5000KVA两种其额定电流为364A，而在正常周期性负荷下实际检测的最大电流值已超过A

8、T变额定电流值，AT变容量不足。第三款各变电所的馈线流互变比均为800/5、600/5两种，通过对万吨列车运行馈线负荷的测试情况来看，馈线负荷电流值频繁超过800A、600A，说明馈线电流互感器已过负荷。第四款变电所的母线均为LGJ－240（载流能力600A）,馈线均为LGJ－185（载流能力510A）,通过测试的负荷电流值来看，母线负荷电流值最大时可达到800A以上，馈线电流基本值经常达到600A以上，母线和馈线载流能力均已处于短时过负荷和长期满负荷运行状态，多处发现有母线T型线