金智杰

（中鐵建軌道運(yùn)營(yíng)有限公司，河北 唐山 064000）

豐沙大線為西北地區(qū)與華北、東北地區(qū)客貨運(yùn)交流的主要通道，在全國(guó)鐵路路網(wǎng)布局占有重要的地位。中國(guó)鐵路北京局集團(tuán)有限公司管內(nèi)豐沙大線復(fù)線電氣化改造于1984年12月開(kāi)通。隨著豐沙大線運(yùn)量的逐年提高，牽引定數(shù)增加及追蹤間隔的縮短，導(dǎo)致列車緊密追蹤時(shí)過(guò)負(fù)荷跳閘嚴(yán)重，牽引供電系統(tǒng)已超負(fù)荷運(yùn)行。本文對(duì)既有牽引供電設(shè)備情況介紹，簡(jiǎn)述設(shè)備增容改造、運(yùn)輸調(diào)整等解決方案，通過(guò)對(duì)比，滿足了牽引供電運(yùn)行條件，達(dá)到了鐵路增噸重載的要求。

1 既有豐沙大線設(shè)備情況

1.1 線路運(yùn)量顯著提高、車流排放密集

既有豐沙大線為雙線電氣化鐵路，直供加回流供電方式，牽引供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力為年輸送能力7000萬(wàn)t、貨車70對(duì)、客車18對(duì)，貨物列車牽引定數(shù)上行3800t，下行3300t，超軸上行5000t、下行3500t。采用自動(dòng)閉塞行車方式，列車最小追蹤間隔為7min。

1.2 接觸網(wǎng)承力索、接觸線載流量不足

接觸懸掛采用全補(bǔ)償簡(jiǎn)單鏈型懸掛，上行隧道內(nèi)為簡(jiǎn)單懸掛。其中，既有承力索為TJ-95、GJ-70型非載流承力索，上行隧道內(nèi)接觸線為CTAH-120型、站線CTAH-85型。隧道、站線內(nèi)接觸線已經(jīng)不能滿足載流要求。

1.3 變電所設(shè)備老化嚴(yán)重、容量不足

管內(nèi)設(shè)有6座變電所、6座分區(qū)所、1開(kāi)閉所。其中，最早投入運(yùn)行的西八里變電所牽引變壓器為1994年制造，設(shè)備老化嚴(yán)重，變壓器容量已不能滿足供電能力要求。如表1所示。

1.4 新型機(jī)車額定功率增大

重載牽引機(jī)車為雙機(jī)牽引HXD2B型，機(jī)車額定功率高達(dá)19200kW?？蛙嚑恳龣C(jī)車單機(jī)牽引為HXD3C型。交流傳動(dòng)機(jī)車采用四相限整流，使電流波形逼近正弦波，且電流與電壓的相位基本同步。所以，交直交型電力機(jī)車的諧波含量很小、功率因數(shù)可高達(dá)0.97，使得牽引網(wǎng)阻抗引起的損失及變壓器損失均大幅下降，通常牽引網(wǎng)末端電壓水平較高。由于牽引質(zhì)量的增大，使得牽引負(fù)荷成倍增大，機(jī)車帶電電流最大達(dá)860A，對(duì)接觸網(wǎng)的載流能力提出更高的要求。因此，牽引網(wǎng)載流能力成為控制電氣化鐵路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。

1.5 過(guò)負(fù)荷跳閘增多

2015年，豐沙大線共發(fā)生過(guò)負(fù)荷跳閘36起，重合成功26起，下行重合閘撤除造成中斷供電10起，停時(shí)81分。下行過(guò)負(fù)荷跳閘數(shù)量占總數(shù)94.4%，如圖1所示。

圖1 2015年過(guò)負(fù)荷跳閘分布圖

分析：每次跳閘，供電臂內(nèi)均有雙機(jī)牽引重載列車運(yùn)行（4200噸以上），以及其他客車或單機(jī)貨車運(yùn)行，共不少于4臺(tái)電力機(jī)車牽引，各變電所饋線保護(hù)整定值均調(diào)整為1000A，接觸線長(zhǎng)期載流量應(yīng)不超過(guò)600A。豐沙大線下行為較大上坡，下行供電臂內(nèi)電力機(jī)車集中上坡同時(shí)取流，造成瞬間電流超過(guò)變電所整定值，引起跳閘。

2 解決辦法

2.1 供電設(shè)備改造

（1）接觸網(wǎng)。更換既有站線及隧道內(nèi)接觸線、承力索、回流線。站線接觸懸掛改造標(biāo)準(zhǔn)與正線一致。增大接觸線的橫截面積，可以有效提高拉斷力、增大載流量，降低升溫，避免載流量過(guò)大影響機(jī)械強(qiáng)度。我國(guó)規(guī)定接觸線工作溫度為95℃，允許最高工作溫度為150℃。以隧道內(nèi)更換后導(dǎo)線溫度在150℃時(shí)為例，載流量達(dá)到800A，可以滿足機(jī)車牽引5000t時(shí)取流的需求。

（2）變電所。更換豐臺(tái)西、西八里、官?gòu)d西、宣化變電所既有變壓器。對(duì)高壓室母線進(jìn)行改造，更換高壓室穿墻套管及支持絕緣子，對(duì)所內(nèi)架空導(dǎo)線進(jìn)行改造。各所設(shè)置集中接地箱，采用電纜集中回流方式。對(duì)既有無(wú)10kV自用電變壓器的變電所設(shè)置一臺(tái)10/0.4kV三相自用電變壓器，電源由所外電力貫通線接引。有10kV自用電變壓器的變電所電源改造為由所外電力貫通線提供，以提高供電質(zhì)量和可靠性。更新改造的主變壓器、無(wú)功補(bǔ)償?shù)仍O(shè)備基礎(chǔ)根據(jù)設(shè)備情況進(jìn)行相應(yīng)改造。

2.2 定期進(jìn)行主導(dǎo)電回路測(cè)溫

加強(qiáng)牽引供電設(shè)備主導(dǎo)電回路測(cè)溫工作，對(duì)周邊設(shè)備環(huán)境溫度進(jìn)行分析。及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患。主導(dǎo)電回路關(guān)鍵設(shè)備包括：供電線上網(wǎng)點(diǎn)、饋線設(shè)備線夾及供電線接續(xù)點(diǎn)、錨段關(guān)節(jié)電聯(lián)接、電纜頭、線岔電聯(lián)接、股道電聯(lián)接、開(kāi)關(guān)設(shè)備（包括設(shè)備線夾、觸點(diǎn)及電聯(lián)接線夾）、供電加強(qiáng)線線夾、吸上線及回流線接續(xù)點(diǎn)等。

測(cè)溫時(shí)，必須在被測(cè)點(diǎn)有最大（或較大）持續(xù)負(fù)荷電流時(shí)進(jìn)行，以保證真實(shí)反應(yīng)被測(cè)點(diǎn)的載流能力。最大（或較大）持續(xù)負(fù)荷電流，一是變電所饋線控制盤負(fù)荷電流大于200A時(shí)獲得；二是區(qū)間測(cè)量時(shí)，有雙機(jī)牽引大列或一個(gè)供電臂通過(guò)多趟電力機(jī)車時(shí)獲得。

2.3 車流調(diào)整

根據(jù)數(shù)據(jù)分析及運(yùn)行情況經(jīng)驗(yàn)，對(duì)豐沙大線下行車流情況進(jìn)行調(diào)整，具體如下：

（1）供電臂內(nèi)有客車運(yùn)行情況下，此供電臂內(nèi)不安排4200t以上重載列車運(yùn)行；（2）在正常運(yùn)行情況下，建議少于等于3臺(tái)電力機(jī)車牽引，在上述供電臂內(nèi)運(yùn)行（單機(jī)除外）；（3）在上行作業(yè)時(shí)，分區(qū)亭解環(huán)、下行重合閘撤除情況下，下行供電臂內(nèi)如有4200t以上雙機(jī)牽引電力機(jī)車運(yùn)行時(shí)，不安排其他電力機(jī)車運(yùn)行；如無(wú)4200t以上雙機(jī)牽引重載列車運(yùn)行，限制重車不超過(guò)2列。

3 結(jié)語(yǔ)

2019年通過(guò)對(duì)豐沙大線運(yùn)輸調(diào)整和牽引供電系統(tǒng)增容改造完成等措施，過(guò)負(fù)荷跳閘已經(jīng)大幅度減少，全年僅發(fā)生3起，與2015年相比降低88.5%，使得豐沙大線牽引供電能力大大提升，滿足其開(kāi)行和諧號(hào)大功率機(jī)車重載運(yùn)輸?shù)囊螅M(jìn)而提高了豐沙大線的運(yùn)能、運(yùn)量，確保了豐沙大線運(yùn)輸暢通。