青藏鐵路供電技術(shù)及運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理

邢挺

摘 要：格爾木至拉薩電網(wǎng)薄弱，供電單一，電桿凍脹上拔下沉是影響供電安全的主要原因，青藏鐵路格爾木至拉薩段供電技術(shù)吸取了以往的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，采用長(zhǎng)距離送電裝置、管樁基礎(chǔ)等新技術(shù)，確保了供電安全可靠，為后期的拉日鐵路、敦格鐵路、格庫(kù)鐵路、拉林鐵路等高海拔地區(qū)鐵路建設(shè)提供了很好的參考。

關(guān)鍵詞：青藏鐵路；關(guān)鍵技術(shù)；絕緣子

中圖分類號(hào)：U223 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

青藏鐵路格爾木至拉薩段是世界上海拔最高、凍土層最長(zhǎng)的高原鐵路，是中國(guó)21世紀(jì)四大工程之一，因千里凍土、高寒缺氧、生態(tài)脆弱三大世界級(jí)難題給鐵路供電設(shè)備桿基穩(wěn)定性、供電可靠性、設(shè)備日常巡視維護(hù)產(chǎn)生了巨大影響，為了解決三大難題帶給鐵路供電的影響，需要對(duì)綜合自動(dòng)化關(guān)鍵技術(shù)、電力設(shè)備可靠性和運(yùn)營(yíng)維護(hù)等方面進(jìn)行研究。

1 工程概況

青藏鐵路格爾木至拉薩段，北起青海省格爾木市（海拔2 828 m），溯格爾木河而上，經(jīng)納赤臺(tái)攀升至昆侖山埡口，經(jīng)五道梁、沱沱河、雁石坪，翻越唐古拉山埡口（海拔5 072 m），經(jīng)西藏自治區(qū)安多、那曲、當(dāng)雄，順羊八井峽谷南下，抵西藏自治區(qū)首府拉薩市（海拔3 641 m），全長(zhǎng)1142 km，線路從北到南縱貫號(hào)稱“世界屋脊”的青藏高原腹地，全線共設(shè)58個(gè)車站，其中格爾木、南山口、安多、那曲、當(dāng)雄、拉薩西、拉薩7個(gè)為有人值守車站，其余51個(gè)為無人值守車站。青藏鐵路格拉段2006年6月1日正式開通運(yùn)營(yíng)。安全運(yùn)營(yíng)已13年。

2 供電關(guān)鍵技術(shù)

2.1 光伏發(fā)電儲(chǔ)能技術(shù)

為了解決地方電網(wǎng)薄弱，供電單一的問題，在43個(gè)站建立了光伏發(fā)電儲(chǔ)能設(shè)備，作為車站行車設(shè)備的二路電源。同時(shí)與道岔融雪設(shè)備備用電源進(jìn)行互投，實(shí)現(xiàn)了車站行車設(shè)備由三路電源供電，極大地提升了供電可靠性。

2.2 超長(zhǎng)距離供電技術(shù)

由于沿線電源缺乏，青藏線格爾木至拉薩段采用35 kV電力貫通線供電，且供電臂長(zhǎng)，最長(zhǎng)供電臂195 km，是35 kV正常供電半徑50 km的4倍，在越區(qū)供電情況下供電距離達(dá)到了340 km。長(zhǎng)距離供電存在許多技術(shù)問題，首先，在輕載情況下，由于線路電容電流過大，末端電壓升高，開斷與關(guān)合輕載線路產(chǎn)生過電壓等問題；其次，在重載情況下，由于線路電抗大，又使線路壓降過大，末端電壓嚴(yán)重不足，部分設(shè)備無法正常工作的問題。為解決以上問題，在納赤臺(tái)、五道梁、沱沱河、安多和那曲35 kV配電所設(shè)置了并聯(lián)電容補(bǔ)償、串聯(lián)電容補(bǔ)償和并聯(lián)電抗補(bǔ)償?shù)木C合補(bǔ)償設(shè)置，在正常供電情況下，該裝置不投入，在越區(qū)供電情況下，該裝置投入運(yùn)行。

2.3 管樁、灌注樁技術(shù)

青藏鐵路格爾木至拉薩段穿越多年連續(xù)凍土里程達(dá)550 km，占全長(zhǎng)的48 %。為了解決凍土產(chǎn)生“凍脹”和“融沉”引起的桿塔穩(wěn)定性問題，采取了預(yù)制混凝土管樁和灌注樁穿透凍土上限的技術(shù)措施，確保了桿基的穩(wěn)定性。

2.4 SUNPAN（Window+Unix混合平臺(tái)）格拉段電力遠(yuǎn)動(dòng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)

建立了SUNPAN（Window+Unix混合平臺(tái)）格拉段電力遠(yuǎn)動(dòng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了電力設(shè)備智能化管理，解決了格拉段惡劣自然環(huán)境下供電線路發(fā)生設(shè)備故障時(shí)人工巡視查找故障困難大、高寒缺氧、不適宜人員生存、供電設(shè)備維護(hù)困難大的問題，有效提升了供電設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的可靠性。

2.5 電力設(shè)備可靠性評(píng)估體系

針對(duì)格拉段高寒高海拔，生態(tài)脆弱等惡劣的自然環(huán)境，供電設(shè)備日常維護(hù)困難，設(shè)備故障率較高的問題，基于馬爾可夫過程理論，建立了含貫通線路及電力設(shè)備的故障模型，確定了鐵路電力系統(tǒng)短期可靠性評(píng)估技術(shù)規(guī)程，形成了格拉段電力設(shè)備可靠性評(píng)估體系，給電力設(shè)備巡視日常檢修維護(hù)提供了依據(jù)，有效提升了供電設(shè)備故障預(yù)防能力，確保了格拉段電力設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2.6 設(shè)備選型

2.6.1 絕緣子

采用了抗紫外線、抗污閃能力強(qiáng)的鋼化玻璃絕緣子，在海拔2 500 m～3 500 m地區(qū)直線桿塔選用4片F(xiàn)C70/146型鋼化玻璃絕緣子，耐張桿塔選用5片F(xiàn)C70/146型鋼化玻璃絕緣子；在海拔3 500 m以上地區(qū)直線桿塔選用5片F(xiàn)C70/146型鋼化玻璃絕緣子，耐張桿塔選用6片F(xiàn)C70/146型鋼化玻璃絕緣子。

2.6.2 桿塔

全線直線區(qū)段采用?300 等徑鋼筋混凝土“門”型桿，轉(zhuǎn)角采用鐵塔，絕緣子采用懸垂固定方式。

2.6.3 高壓開關(guān)柜

高壓開關(guān)柜設(shè)備47個(gè)車站采用德國(guó)西門子公司生產(chǎn)的8DA10系列、11個(gè)車站使用了上海帕瓦翼公司與日本合資生產(chǎn)的氣體絕緣免維護(hù)開關(guān)柜，此開關(guān)柜設(shè)計(jì)的額定電壓最高40.5 kV，額定電流最高2 500 A。允許的額定最大短路電流可達(dá)到108 kA，最大短路開斷電流達(dá)到40 kA。具有以下特征：最小的防火負(fù)載、極少的維護(hù)、帶邏輯機(jī)械聯(lián)鎖的持續(xù)開關(guān)柜聯(lián)鎖系統(tǒng)。由于運(yùn)用密閉系統(tǒng)，一次部件不受環(huán)境影響（污染、濕氣和小動(dòng)物），保障了人身安全和設(shè)備安全。

2.6.4 線路高壓負(fù)荷開關(guān)

生產(chǎn)廠家為韓國(guó)日進(jìn)電氣株式會(huì)社，此開關(guān)是安裝在35 kV柱上配電線路的SF6氣體絕緣負(fù)荷開關(guān)，開關(guān)可進(jìn)行手動(dòng)、電動(dòng)或遠(yuǎn)程操作?？稍诃h(huán)境溫度最高為50 ℃、最低為-45 ℃，風(fēng)速在700 Pa（70 daN/m2）以下的場(chǎng)所正常使用。具備受環(huán)境因素影響少、可靠性高的高原使用要求。

2.6.5 變壓器

采用濟(jì)南金曼克電氣有限公司的SC13型節(jié)能干式變壓器，該變壓器是濟(jì)南金曼克電氣有限公司引進(jìn)德國(guó)May & Christe公司干式電力變壓器專有技術(shù)，并在對(duì)引進(jìn)技術(shù)消化吸收的基礎(chǔ)上，采用新技術(shù)、新工藝、新材料不斷改進(jìn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、性能成功開發(fā)出的第三代產(chǎn)品，該型號(hào)產(chǎn)品采用多項(xiàng)專利技術(shù)，閉鎖式拉板緊固裝置、軛鐵緊固裝置和無堿無蠟玻璃絲帶包電磁線，以上專利的取得和引用，使干式變壓器阻燃防潮、無局放、抗短路能力強(qiáng)、噪聲降低15 dB～20 dB，損耗降低了10 %～35 %，阻燃性能提高8倍，同時(shí)機(jī)械電氣強(qiáng)度明顯提高，外形更加美觀。

3 運(yùn)營(yíng)維護(hù)模式和特點(diǎn)

3.1 采用“維管+監(jiān)管、管修分離”的管理新模式

供電設(shè)備維護(hù)管理采用西寧供電段監(jiān)管、中鐵十二局負(fù)責(zé)日常維護(hù)、管理的代維模式。這種模式較西寧供電段自己維護(hù)減少維護(hù)人員約150人，每年減少維護(hù)人員成本費(fèi)用約2 124萬元。

3.2 專業(yè)檢修

在格爾木設(shè)立了電力調(diào)度中心，建立以電力調(diào)度為監(jiān)控主體、以代維公司為專業(yè)修主體、以供電段監(jiān)管車間為監(jiān)督考核主體、以廠家為技術(shù)支持主體的維修新機(jī)制。

3.3 多檢多巡

充分發(fā)揮集團(tuán)公司供電檢測(cè)所、西寧供電段監(jiān)管車間、代維公司三級(jí)部門檢測(cè)手段和技術(shù)人員的作用，加強(qiáng)設(shè)備狀態(tài)和電氣特性的動(dòng)態(tài)分析，實(shí)時(shí)掌握設(shè)備狀態(tài)，強(qiáng)化日常巡視作用，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，實(shí)現(xiàn)有目的的檢修。

3.4 器材返廠

參照高鐵維修體制，對(duì)具有主備功能的設(shè)備實(shí)行故障維修，單套設(shè)備實(shí)行定期檢查、狀態(tài)維修，蓄電池執(zhí)行壽命管理。

3.5 技術(shù)支持

引進(jìn)國(guó)外或技術(shù)含量較高的設(shè)備與設(shè)備提供商簽訂技術(shù)支持協(xié)議，由設(shè)備提供商進(jìn)行遠(yuǎn)程技術(shù)支持或現(xiàn)場(chǎng)留人進(jìn)行應(yīng)急故障分析和處理，同時(shí)進(jìn)行硬件供應(yīng)的支持。

4 結(jié)語(yǔ)

青藏鐵路格拉段供電技術(shù)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)經(jīng)驗(yàn)已在拉日鐵路、格庫(kù)鐵路成功應(yīng)用，為正在開建的川藏鐵路拉林段、即將開建的川藏鐵路林芝至雅安等鐵路提供了很好的借鑒和技術(shù)支持。

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