李勇杰，钱霞，陈江，常喜强

（1.国网奎屯供电公司，新疆奎屯 833200；2.国网新疆电力公司，新疆乌鲁木齐 830002）

根据全国铁路规划，我国计划到2020年建成约1.2万km的高速铁路，随着高速铁路的迅速发展，牵引供电系统已成为电气化铁路的重要环节，因此，对牵引变电站的供电安全要求极高[1]。

本文分析了奎屯电网内牵引变电站的供电现状，重点讨论了四棵树牵引变电站不同运行方式对电气化铁路供电能力、质量的影响，并通过仿真校核，分析仿真结果，给出建议的运行方式。灵活的牵引变电站供电方式将提高牵引变电站的供电安全与可靠性，对于其他一级电力负荷的供电方式具有示范作用[2]。

1 牵引变电站对供电系统的基本要求

我国电气化铁路为国家一级电力负荷，要求为双电源供电，因此，每个牵引变电站都采用两路输电线供电，且两路输电线有各自的杆塔、走线，以保证在一路输电线发生故障时，牵引变电站供电不至于长时间中断[3]。同时，电源接入电压等级较高，可靠性要求高。

满足在不同牵引工况下电能的输送，同时在确保供电的前提下，为设备的检修、运行方式的调整等提供灵活的操作方式[4]。

2 奎屯电网内牵引变电站供电现状

奎屯电网内已建成的铁路电气化牵引变电站4座，分是110 kV安集海、乌兰乌苏、奎屯、四棵树牵引变电站，均采用双电源供电方式，见图1。

奎屯牵引变电站由220 kV奎屯变110 kV奎牵线、奎疆线奎牵支线供电。四棵树牵引变电站由220 kV炮台梁变110 kV炮树牵线、110 kV百泉变110 kV百树牵一线供电。乌兰乌苏牵引变电站由220 kV沙湾变110 kV沙兰牵线、220 kV石河子西变110 kV石西兰牵线供电。安集海牵引变电站由110 kV营盘变110 kV盘安牵线、220 kV沙湾变110 kV沙安牵线供电。

图1 奎屯电网内牵引变电站供电示意图Fig.1 Diagram of traction power substations in Kuitun power grid

3 四棵树牵引变电站运行方式

110 kV四棵树牵引变电站现由110 kV炮树牵线和百树牵一线双回线供电。正常运行方式下由110 kV炮树牵线带110 kV四棵树牵引变运行，110 kV百树牵一线备用。

经分析，110 kV四棵树牵引变电站属于“假双回”供电方式[5]。向其供电的110 kV炮树牵线、百树牵一线的电源均来自220 kV炮台梁变，若220 kV炮台梁变110 kVⅠ（Ⅱ）段母线检修、Ⅱ（Ⅰ）段母线故障跳闸或1号（2号）主变检修，2号（1号）主变故障跳闸时，该两路电源均消失，仅能依靠110 kV百泉变110 kV备自投装置动作后，再次提供供电电源，若备自投不动作，将导致牵引变失压，引发五级电网事故[6]。

若调整为百泉变110 kV分段断路器断开，备用供电线路110 kV百树牵一线将通过110 kV托百线、精百线、皇精线由220 kV皇宫变供电。四棵树牵引变电站虽然达到真正意义上的“双电源”供电要求，但由于变电站串供造成供电半径长、电网末端电压偏低、电磁合环操作次数过多等，需要通过合理运行方式调整来实现经济性与可靠性的兼容[7]。

4 仿真分析

运用中国电科院电力系统分析综合稳定程序（PSASP）进行仿真，数据包采用2013年奎屯电网夏季大方式数据包，仿真分析3种运行方式，计算结果见表1。

表1 仿真校核结果Tab.1 Results of simulation verification

1）方式1。110 kV四棵树牵引变电站由110 kV炮树牵线和百树牵一线供电，110 kV炮树牵线带110 kV四棵树牵引变运行，110 kV百树牵一线备用。

2）方式2。百泉变110 kV分段断路器断开，备用供电线路110 kV百树牵一线将通过110 kV托百线、精百线、皇精线由220 kV皇宫变供电。

3）方式3。百泉变110 kV分段断路器和上，备用供电线路110 kV百树牵一线由220 kV皇宫变和220 kV炮台梁变共同供电。

校验结果说明，备用线路采用方式2的情况下末端35 kV变电站电压低，不满足电能质量要求[8]，故不采用这种方式。

方式3与方式1相比，牵引变电站实现双电源供电要求，不易出现牵引变失压电网事故，并且网损较小，经济性好。但是形成220~110 kV电磁环网，存在电磁环网合环操作问题[9]。

通过仿真分析，方式3并没有出现由于串供造成网损增大、经济性差的问题，同时正确的电磁环网操作时序、继电保护配置可以满足短时备用线路运行的要求[10]，故现阶段采用方式3。

5 运行预控措施

完善电网网架结构，依据电网发展规划，通过变电站的合理布点，彻底解决“假双回”供电方式。

强化检修工况、工期管控前，发布风险预警，做好预控措施。同时做好有关的事故预案，加强应急演练，确保故障发生后能够快速恢复电气化铁路的供电。

加强电气化铁路接入系统方案的设计。在设计报告中进行供电电源点初步选择分析，开展潮流、短路电流计算结果以及电压偏差校核分析，并与铁路部门的要求进行对比分析并制定双方需采取的措施及建议。

在潮流计算中重点考虑牵引变电站近期最大负荷时，在系统大方式、全接线及“N-1”方式下，牵引变电站周边电网线路潮流、母线电压均在合理范围内，无过载线路，并对牵引变电站近期最大负荷和远期负荷进行必要的校验；短路电流计算应考虑系统小方式下电网全接线方式和影响短路电流最大的电网N-1方式，还应分析电网分层分区规划方案对短路电流水平的影响。并计算系统小方式下，牵引负荷接入点最小短路容量。

加强电气化铁路供电工程及牵引变电站安全隐患排查工作，建立客户用电安全隐患治理工作协调机制和有效的监督机制，定期向政府相关部门及客户行业主管部门，报送客户用电安全隐患治理情况通报及限期整改客户用电安全隐患通知书，积极督促各责任主体落实治理措施。

加强电气化铁路用户侧的用电管理，落实双电源、保安电源的供电电源配置，落实客户自备应急电源配置及可靠的非电保安措施，严把业扩接电安全入网关。加强对电气化铁路供电设施防误闭锁装置的管理，严把验收关[11]。对电铁牵引变电站因行业标准的差异，在满足电气机械闭锁的前提下，必须落实保证不发生误操作的技术措施，完善现场运行规程。

6 结语

电气化铁路牵引负荷的特殊性和供电系统的复杂性，对供电方式提出了更高标准。在下一步的工作中，需要建立电气化铁路供电统一管理模式，提高统一执行管理规范和技术原则的力度，做好供电服务工作。

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