【正文】 第一章 概述大秦線全長653KM，其間分布著52座隧道（）、146座大小橋梁（），、牽引變電和企業(yè)配電合建的變配電所9座、合建的分區(qū)亭配電所5座、合建的開閉所配電所4座、單獨(dú)配電所1座、AT所12座。橋梁多、隧道長是線路的地理特征，風(fēng)季長、風(fēng)力大、冰期長是沿線大部分區(qū)段的氣候特點(diǎn)；大秦線采用的是AT供電方式， 且接觸網(wǎng)與電力線同桿合架同步檢修，牽引變電所與配電所合建集中管理，原設(shè)計年運(yùn)輸能力為一億噸，從1988年底正式開始運(yùn)營以來，運(yùn)量逐年增長，2002年運(yùn)量已超過原設(shè)計能力，完成貨運(yùn)量10340萬噸，對緩解我國北部鐵路煤炭運(yùn)輸運(yùn)力不足的緊張狀況，加速山西、陜西、內(nèi)蒙西部地區(qū)煤炭基地的開發(fā)，暢通煤運(yùn)通道，滿足華東沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對煤炭的需求，促進(jìn)煤炭外貿(mào)出口和國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需求，發(fā)揮了重要作用。在當(dāng)今經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，能源日趨緊張的新形勢下，大秦鐵路作為我國第一條開行重載單元式列車的運(yùn)煤干線,在整個路網(wǎng)煤運(yùn)通道中占有舉足輕重的地位，原設(shè)計年運(yùn)輸能力一億噸已經(jīng)明顯不足。為了適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，鐵道部審時度勢，及時制定了鐵路跨越式發(fā)展的宏偉目標(biāo)，2005年運(yùn)量達(dá)到2億噸，遠(yuǎn)景規(guī)劃運(yùn)輸目標(biāo)為4億噸，隨著運(yùn)量的逐步增加和萬噸列車、組合列車的正式開行，牽引供電負(fù)荷大幅度增長，牽引供電設(shè)備現(xiàn)有的供電能力也明顯不足，大部分供電設(shè)備處于已滿負(fù)荷或超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，出現(xiàn)了一系列不適應(yīng)的情況，所以，對大秦線進(jìn)行供電擴(kuò)能改造勢在必行。鐵道部決定用2004年、2005年兩年對大秦線進(jìn)行2億噸擴(kuò)能改造，作為鐵路跨越式發(fā)展的重點(diǎn)工程和起步工程之一，為了將大秦線擴(kuò)能改造工程建設(shè)成標(biāo)志性、示范性、樣板性的三性工程，實(shí)現(xiàn)資源配置的最佳組合和整體效益最大化的具體體現(xiàn)。在施工的前期我們牽引供電設(shè)備管理單位的技術(shù)人員根據(jù)供電設(shè)備的歷年故障情況和對設(shè)備的監(jiān)測、維修掌握的情況，對存在的問題進(jìn)行了深入的調(diào)查分析并積累了寶貴的第一手資料。圍繞實(shí)現(xiàn)設(shè)備檢測維修現(xiàn)代化和少花錢多辦事、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的原則，我們反復(fù)對大秦線牽引供電設(shè)備改造方案進(jìn)行了深入的調(diào)研和探討，向上級主管部門和設(shè)計部門提出了許多建設(shè)性意見和建議，而且絕大部分的建議得到了采納與實(shí)施。本文根據(jù)大秦線牽引供電設(shè)備在改造前存在的問題進(jìn)行重點(diǎn)分析，對擴(kuò)能改造采取的措施進(jìn)行探討和研究。第二章 擴(kuò)能改造前大秦線牽引供電系統(tǒng)存在的問題第一節(jié) 變電設(shè)備存在的問題第一條 設(shè)備容量問題 第一款 主變壓器的容量問題：大秦線各牽引變電所變壓器結(jié)線型式有三種：斯科特結(jié)線、三相三繞組十字交叉結(jié)線、單相結(jié)線。主變壓器容量為絕大部分為63000KVA、50000KVA兩種類型均采用斯科特接線（接線方式如圖），一次側(cè)額定電流值分別為330 A和262. 4A， A、，在正常周期性負(fù)荷時實(shí)際檢測到的一次側(cè)的最大電流值和二次側(cè)的最大電流值經(jīng)常超過主變壓器一、二次額定電流值，引起饋線、主變壓器頻繁過負(fù)荷跳閘，說明變壓器的容量明顯不足，且出現(xiàn)了多起套管發(fā)熱故障，經(jīng)紅外線測溫發(fā)現(xiàn)涿鹿2主變壓器二次低壓套管發(fā)熱，其引出線的導(dǎo)電桿燒壞，遷西變電所主變繞主燒損，原因就是主變?nèi)萘啃?，過負(fù)荷引起，個別主變的繞組絕緣降低超出規(guī)定。圖2－1 斯科特結(jié)線BCA1234TRF 如圖2－1所示，1為三相送電線路；2為斯科特結(jié)線牽引變壓器；3為自耦變壓器；4為AT供電方式牽引網(wǎng)；T為接觸網(wǎng)；R為軌道；F為正饋線。 C B T O N a1 b1 c1 a2 b2 c2 R F F R T A 圖2－2十字交叉變壓器原理接線如圖2－2所示。該變壓器有一個YN結(jié)線原邊繞組；有兩個容量相同、電壓相等、分別為d11和d1結(jié)線的副邊繞組。兩個副邊繞組對頂（ca2）接成十字交叉方式；副邊端子ba1和bc2分別接到兩組55KV牽引母線上；副邊對頂端子ca2（十字交叉點(diǎn)）接到N母線上。圖2－單相結(jié)線BAaaaaxxTRFox第二款 各所亭AT變壓器的容量問題，在大秦線管內(nèi)AT變?nèi)萘繛?300KVA、5000KVA兩種其額定電流為364A，而在正常周期性負(fù)荷下實(shí)際檢測的最大電流值已超過AT變額定電流值，AT變?nèi)萘坎蛔?。第三? 各變電所的饋線流互變比均為800/600/5兩種，通過對萬噸列車運(yùn)行饋線負(fù)荷的測試情況來看，饋線負(fù)荷電流值頻繁超過800A、600A，說明饋線電流互感器已過負(fù)荷。第四款 變電所的母線均為LGJ－240（載流能力600A）,饋線均為LGJ－185（載流能力510A）,通過測試的負(fù)荷電流值來看，母線負(fù)荷電流值最大時可達(dá)到800A以上，饋線電流基本值經(jīng)常達(dá)到600A以上，母線和饋線載流能力均已處于短時過負(fù)荷和長期滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，多處發(fā)現(xiàn)有母線T型線夾、過度線夾發(fā)熱，母線斷股問題。第二條 電壓的問題第一款 進(jìn)線電壓問題：《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》第148條規(guī)定用戶受電端供電電壓允許偏差為：35KV及以上高壓供電線路時，其電壓正負(fù)偏差的絕對值之和不超過額定值的10％（177。5%）；，而我們實(shí)際檢測的結(jié)果如下：， ％，同時測得110KV母線相間電壓最高時值為70KV，％，大大超過技規(guī)規(guī)定值。第二款 ，設(shè)計說明書對55KV母線電壓值要求不低于50KV，在《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》第142條規(guī)定，瞬時最大值不超過29KV，最低工作電壓為20KV,非正常情況下不得低于19KV，同樣我們實(shí)際檢測得結(jié)果為55KV母線最低電壓值為41KV，從測試數(shù)據(jù)可以看出各所首端電壓和線路末端電壓已不能滿足要求。第三條 各所力率的問題管內(nèi)各變電所采用的電容補(bǔ)償裝置均為固定補(bǔ)償，不能隨負(fù)荷的變化而隨時調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償功率，改造前欠補(bǔ)償問題非常嚴(yán)重，各所主變壓器的力率不斷下降，不能保證功率因數(shù)達(dá)到90%以上。第四條 電磁型繼電器老化問題電磁型繼電器接點(diǎn)粘連、壓力不夠、脫落、損壞，二極管擊穿問題較多，繼電保護(hù)經(jīng)常出現(xiàn)拒動、誤動時有發(fā)生。第五條 自偶變壓器所保護(hù)存在缺陷問題 自偶變壓器所的AT變壓器由于重瓦斯保護(hù)動作、二次回路故障及其他外部原因造成AT地刀閉合線路接地，無法自動切除，故障處理延時太長。第六條 55KV/10KV動力變器供出的10KV電力電源的諧波含量大,電能質(zhì)量差,電壓波動大影響正常使用.第二節(jié) 接觸網(wǎng)方面存在的問題第一條 風(fēng)口地段接觸網(wǎng)設(shè)備抗風(fēng)能力差，在大風(fēng)的情況下容易發(fā)生弓網(wǎng)故障。第二條 萬噸列車和重載式組合列車后面的機(jī)車受前面列車影響且速度較快了望不便，過分相時不能及時發(fā)現(xiàn)“禁止雙弓”、“斷”、“合”標(biāo)志，容易發(fā)生后面的機(jī)車過分相不斷電燒壞分相的設(shè)備故障。第三條 銅接觸線強(qiáng)度和導(dǎo)流能力不足，接觸線斷線故障較多。第四條 線岔處弓網(wǎng)故障率較高。第五條 大秦線LGJ185型正饋線的允許持續(xù)載流能力為515A，TCG110型接觸線的允許持續(xù)載流能力為530A，目前已處于長期滿負(fù)荷或過負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下。在部分線條接頭線夾、上網(wǎng)點(diǎn)、電連接等薄弱環(huán)節(jié)出現(xiàn)過熱的現(xiàn)象，接觸網(wǎng)傳輸能力已不能滿足需要。第六條 隧道內(nèi)的補(bǔ)償裝置由于轉(zhuǎn)折點(diǎn)多，滑輪半徑小，轉(zhuǎn)動摩擦力大，轉(zhuǎn)動不靈活，補(bǔ)償性能差。第七條 ，其環(huán)節(jié)絕大部分磨損嚴(yán)重，吊弦環(huán)節(jié)處斷開脫落經(jīng)常發(fā)生，給正常的行車秩序帶來了一定的干擾了。第八條 部分中錨繩松弛低于接觸線的引發(fā)弓網(wǎng)故障。第九條 支持裝置“V”型拉線滑移，反定位管低頭，造成定位坡度不夠長定位環(huán)打弓。第十條 跳線脫落，跳線針瓶脫落，與AF線距離不夠放電（200MM）引起的跳閘故障；個別地段正饋線弛度、保護(hù)線弛度大，瞬間大風(fēng)擺動時造成正饋線與地錨拉線的距離不夠，AF線與PW線動態(tài)距離不夠，引起斷續(xù)性跳閘情況較多。第十一條 遂道正饋線與水平拉桿距離不夠引起的跳閘；隧道內(nèi)跳線彎卡膨脹螺栓預(yù)埋深度不夠正饋線斷線，跳線彎卡從洞頂脫落，跳線與正饋線搭在一起放電將正饋線燒斷。第十二條 冬季因隧道的拱頂在接觸網(wǎng)正上方結(jié)冰，與承力索、正饋線絕緣距離不夠造成放電燒斷線故障。第十三條 補(bǔ)償裝置及錨段關(guān)節(jié)處由于各類卡滯引發(fā)的弓網(wǎng)故障較多。第十四條 原接觸網(wǎng)補(bǔ)償?shù)膹埩?T系，且接觸線的張力僅有1T。開行萬噸列車后由于雙機(jī)連掛并同時升弓且速度較快，接觸線被抬升量加大，接觸網(wǎng)的定位坡度接近1/7的臨界狀態(tài)時容易發(fā)生打弓故障（檢修規(guī)程規(guī)定定位器坡度應(yīng)在1/5—1/7的范圍內(nèi)），所以對接觸線的彈性和定位坡度提出了更高的要求。線岔處的刮弓故障第三章、對大秦線牽引供電系統(tǒng)存在的幾項(xiàng)主要問題的分析第一節(jié) 對接觸網(wǎng)抗風(fēng)能力差的原因分析由于近年來出現(xiàn)的沙塵暴，風(fēng)口地段接觸網(wǎng)的抗風(fēng)能力明顯不足，在狂風(fēng)天氣下線索擺動大，容易發(fā)生弓網(wǎng)故障。分析歷年因風(fēng)發(fā)生的弓網(wǎng)故障，發(fā)現(xiàn)絕大部分發(fā)生在中心錨節(jié)附近，和65m的大跨距內(nèi)。可見縮小風(fēng)口地段60m以上的大跨距以及對張力、接觸網(wǎng)的穩(wěn)定性進(jìn)行改造是很有必要的。在大秦線一期部分區(qū)段，因狂風(fēng)惡劣氣候引發(fā)了多起接觸網(wǎng)弓網(wǎng)故障，占全部弓網(wǎng)故障的絕大部分，特別是重車線的直線區(qū)段尤為突出，給運(yùn)輸生產(chǎn)帶來了很大影響。2003年之前，雖然我們已對既有重車線的接觸網(wǎng)設(shè)備采取了 “反定位支持裝置加裝防風(fēng)角鋼、部分反定位改為組合定位、將單拉線改為‘V’型拉線”的防風(fēng)改造措施，并取得了一定的效果，但仍不夠完善。對于風(fēng)負(fù)載大，跨距內(nèi)接