【铁路实务】陈士甲 冲刺串讲班教案 14-第1篇-第7章-7.1-电力工程施工-7.2-电力牵引供电工程施工

第7章铁路“四电”工程7.1电力工程施工变（配）电所施工铁路电力系统是为除机车牵引负荷以外所有铁路相关负荷提供交流电源的系统。铁路变、配电所一般设置在铁路枢纽、大型或特大型客运站等用电负荷集中场所。变、配电所施工包括：330kV及以下的变电所、配电所基础及构支架、遮拦与栅栏（遮挡住需要保护的区域）、变压器、互感器、断路器、开关柜、隔离开关与负荷开关、综合自动化及二次配线、母线装置、电源装置等施工。1.变、配电所施工流程（1）电力变压器施工电力变压器施工内容包括油浸变压器、干式变压器、干式调压器的运输、安装、调整。1）施工流程为：运输道路状况调查→运输与安装准备→短运距运输→本体就位安装→绝缘介质或器件检测→附件安装（散热器）→注油→电气接（配）线及接地→调整调试→清洁与防腐→填写记录。2）操作要点：变压器短距离运输、装卸应进行相关调查并编制运输装卸专项方案。变压器运输、装卸应符合下列要求：①运输便道硬化路变应满足承载要求；②在平整路面上用滚杠作短途运输时的速度不应超过0.9km/h，牵引着力点应在设备重心以下；③油浸变压器在装卸和运输过程中不应有严重冲击和振动，油浸变压器运输倾斜角度不得超过15°。④充气运输的变压器在运输途中应保持气体压力在0.01～0.03MPa的正压（保持正压可以防止外界空气和湿气进入变压器内部）。变压器宜采用机械吊装就位，吊装机械应与变压器重量匹配。变压器附件安装：散热器及风机安装、储油柜安装，二次配线，最后注入经试验合格的绝缘油。注油完毕后，110kV及以下变压器静置24h，220kV、330kV变压器静置48h后，将各部位的残余气体排尽。（2）高压断路器它不仅可以切断或闭合高压电路中的空载电流和负荷电流，而且当系统发生故障时通过继电器保护装置的作用，切断过负荷电流和短路电流，它具有相当完善的灭弧结构和足够的断流能力。承担控制和保护的双重作用。（3）隔离开关、负荷开关及高压熔断器隔离开关是一种主要用于"隔离电源、倒闸操作、用以连通和切断小电流电路"，无灭弧功能的开关器件。电气设备分为运行、备用（冷备用及热备用）、检修三种状态。将设备由一种状态转变为另一种状态的过程叫倒闸，所进行的操作叫倒闸操作。隔离开关及负荷开关安装与调整：隔离开关的相间距离误差：110kV及以下不应大于10mm，220kV及以上不应大于20mm注：由于有电压，随着电压的升高，U、V、W三相不但要对地绝缘，其三相间也需要绝缘，一般来说，最低成本的绝缘方式就是将其隔开一段空间距离，即用空气进行绝缘隔离。隔离开关的相间距离就是隔离开关U相与V相之间的距离，也是V相与W相之间的距离。三相联动的隔离开关在分合闸时触头应同时接触，触头接触时的不同期值一般为：10～35kV小于5mm，63～110kV小于10mm，220～330kV小于20mm。注：就是A、B、C三相合闸时，动、静触头接触相差不大于10mm，即A相完全合闸到位后，B、C相最多差10mm完全合闸。（4）母线装置（18单）母线装置施工包括额定电压220kV及以下软母线、硬母线、管形母线装置的安装及调整，绝缘子及穿墙套管的安装与调整。软母线的安装及调整施工流程：施工准备→绝缘子组装→测量下料→金具安装（母线的固定、悬挂、支撑、防护等作用的金具）→母线连接→母线悬挂→弛度调整→跳线连接→引下线制安→挂相序牌→填写记录。注：跳线即在两跨软母线之间用于连接两跨软母线之间的导线软母线引下线是从软母线上引下并与地下装置连接的导线，母线涂刷相色漆和设置的相色标志：三相交流母线：A相为黄色，B相为绿色，C相为红色；单相交流母线与引出相的颜色相同；交流接地母线为黑色；直流母线：正极为赭（zhě）色（红褐色），负极为蓝色；（5）交直流电源装置普通型直流电源装置的安装流程施工准备→盘柜安装→蓄电池（免维护）安装→蓄电池导线连接→充电装置空载→蓄电池充放电→蓄电池容量校验→填写记录。架空线路及电缆线路施工一、架空电力线路架空线路主要指架空明线，架设在地面之上，是用绝缘子将输电导线固定在直立于地面的杆塔上以传输电能的输电线路。施工流程为：施工准备→线路测量→基础制作→杆塔组立→杆上铁配件、绝缘子安装→拉线、接地线制作安装→导线、地线架设→线路设备安装→导线（铝导线）连接→质量检查→填写施工记录→线路绝缘、耐压试验检查→提交线路开通报告及有关资料→受电开通。绝缘耐压试验是检验和评定电工设备绝缘耐受电压能力的一种技术手段。1.杆塔组立以螺栓连接的构件符合以下工艺要求：①螺杆应与构件面垂直，螺头平面与构件间不应有间隙；②螺栓紧好后，螺杆丝扣露出的长度：单螺母不应少于两个螺距；③双螺母可与螺母相平；当必须加垫圈时，每端垫圈不应超过2片；④螺栓的穿入方向：穿入方向应以施工方便为准，并力求一致。对立体结构：水平方向由内向外；垂直方向由下向上；对平面结构：顺线路方向：双面构件由内向外，单面构件由送电侧穿入或按统一方向；横线路方向：两侧由内向外，中间由左向右（面向受电侧）或是按统一方向；垂直方向，由下向上。立体结构及双面构建螺栓穿入方向为由内向外立体结构及双面构建螺栓穿入方向为由内向外二、电缆线路施工（地下输电线路）电缆线路施工包括35kV及以下电缆的施工，高速铁路一般在铁路两侧设置电缆槽道，用于敷设区间电力综合负荷贯通线路及一级负荷贯通线路。综合负荷贯通线路是连通两相邻变配电所间的主要为沿线铁路动力负荷供电的高压电力线路。一级负荷贯通线路是连通两相邻变配电所间的主要为沿线铁路通信信号设备供电的高压电力线路。1.电缆线路施工流程：施工准备→线路测量→电缆沟开挖或揭开电缆沟盖板→沟底标高测量检查→电缆管煨制安装→隐蔽工程检查→电缆敷设→电缆终端、中间接头制作→电缆沟回填或盖板恢复→质量检查→填写记录→电缆绝缘电气试验→提交送电开通报告及相关资料。电缆管煨制：加热弯曲电缆绝缘电气试验：绝缘电阻测试、介质损耗测试2.操作要点（1）电缆应绝缘测试合格（额定电压0.6/1kV电缆用1000V兆欧表（主要用来检查电气设备、家用电器或电气线路对地及相间的绝缘电阻），0.6/1kV以上用2500V兆欧表，6kV以上也可用5000V兆欧表，外护套绝缘电阻用500V兆欧表；根据实际情况编制合理的电缆敷设清册，尽量成排敷设，减少交叉，且电力电缆、控制电缆与信号电缆应分层敷设，并按上述顺序从上至下排列，必要时需绘制断面图，安排合理的电缆敷设顺序。电力电缆由于传输的是高电压、大电流，其产生的电磁场相对较强，可能对控制电缆和信号电缆产生干扰。电力电缆传输的电能具有潜在的危险性，一旦出现故障，可能引发火灾等安全事故。将其敷设在上层，有利于及时发现和处理潜在的安全隐患。（2）根据《电气装置安装工程电缆线路施工及验收标准》GB50168-2018规定电缆的最小弯曲半径：铠装电缆：是由不同的材料导体装在有绝缘材料的金属套管中，被加工成可弯曲的坚实组合体。聚氯乙烯绝缘电力电缆聚氯乙烯绝缘电力电缆电缆最小弯曲半径表1C417012电缆型式弯曲半径多芯单芯控制电缆非铠装型、屏蔽型软电缆6D－铠装型、铜屏蔽型12D其他10D橡皮绝缘电力电缆无钢铠护套10D钢铠护套20D聚氯乙烯绝缘电力电缆10D交联聚氯乙烯电力电缆15D20D注：表中D内电缆外径。7.2电力牵引供电工程施工牵引变电所施工牵引供电系统是将电能从电力系统传送给电力机车的电力装置的总称，主要由牵引变电所和接触网两大部分组成。牵引变电所将电力系统输电线路电压从110kV、220kV或330kV降到27.5kV（或AT供电（自耦变压器供电方式）系统的电压55kV），经馈电线将电能送至接触网，电力机车通过受电弓取得电能。降低电压是由牵引变压器来实现的，将三相变为单相是通过变电所的电气接线来达到的。牵引变压器是一种特殊电压等级的电力变压器，可满足牵引负荷变化剧烈的要求，是牵引变电所的核心设备。一条电气化铁路沿线设有多个牵引变电所，相邻变电所间的距离约为40～50km。牵引变电所的施工流程为：施工准备→基础、构支架安装→开关设备及互感器安装调试→变压器运输就位及附件安装→母线装置安装→电缆敷设及附件安装→盘柜安装、二次接线→防雷接地装置及回流线缆安装→综合自动化系统、辅助监控系统安装→设备试验调试→受电启动→向接触网送电。一、基础及构支架1.基坑开挖及防护（1）人工开挖及防护首先应了解施工现场地下管线埋设情况，坑边不得放置重物和工具，弃土应距坑边0.6m以外，堆土高度不应超过1.5m；深基坑内作业人员必须戴安全帽，同时作业的人员之间应保持不小于2m的距离，必要时设置坑壁防护支撑，并在基坑作业周围设置围栏、围挡等防护和警示标志，夜间设置红色警示照明标志二、构支架组立施工方法及要求1.构架组立要求①所有钢构架均应与基础垂直，在调整中用经纬仪测量②横梁应平直，弯曲度不应大于其对应长度的5‰，构架与设备支架应垂直，倾斜度不应大于其高度的3‰。③同一轴线上安装的构架及支架电杆的偏移不应大于20mm，同一轴线上安装的构架及支架偏移不应大于10mm，同一组构架的高低差不应大于5mm。三、防雷、接地装置接地网沟深度不宜小于0.7m，人行过道处不应小于1m。地中水平接地体与建筑物的距离不宜小于1.5m。高压室、控制室电缆沟上沿的型钢框架，其与沟内接地母线的连接点不应少于两处。敷设完毕的室外接地网，须在监理单位检查签认后方可回填。回填土应分层夯实，沟沿应培土坡防沉降。四、变压器及互感器（仪用变压器）变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯（磁芯）。主要功能有：电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压（磁饱和变压器）等。设备吊离地面100mm时，对吊绳和稳固绳要进行检查，确认安全后再继续起吊。起吊过程中，用稳固绳加以引导，防止碰伤设备。互感器吊至设备支柱上端后，调正方向缓缓下落对位。对位后应及时用螺栓固定。五、牵引供电用高压电器高压电器是在高压线路中用来实现关合、开断、保护、控制、调节、量测的设备。一般的高压电器包括开关电器、量测电器和限流、限压电器。铁路牵引供电用高压电器主要包括高压断路器、SF6全封闭组合电器、高压开关柜、隔离开关、负荷开关及高压熔断器。（一）高压断路器高压断路器（或称高压开关）它不仅可以切断或闭合高压电路中的空载电流和负荷电流，而且当系统发生故障时通过继电器保护装置的作用，切断过负荷电流和短路电流，它具有相当完善的灭弧结构和足够的断流能力，目前我国铁路牵引变电工程中常采用的高压断路器有：六氟化硫断路器（SF6断路器）、真空断路器等。（二）SF6全封闭组合电器SF6全封闭式组合电器，国际上称为“气体绝缘开关设备”，简称GIS。六氟化硫封闭式组合电器，国际上称为“气体绝缘开关设备”（GasInsulatedSwitchgear）简称GIS。它将一座变电站中除变压器以外的一次设备，包括断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线、电缆终端、进出线套管等，经优化设计有机地组合成一个整体。SF6全封闭式组合电器的优点包括：1.具有可靠性与安全性由于带电部分全部密封于惰性SF6气体中，不与外部接触，不受外部环境的影响，大大提高了可靠性。带电部分密封于接地的金属壳体内，没有触电危险；SF6气体为不燃烧气体，所以无火灾危险；2.适应环境能力强3.安装与维护方便六、母线及绝缘子母线涂漆的颜色应符合下列规定：三相交流母线A相为黄色，B相为绿色，C相为红色，单相交流母线与引出相的颜色相同。直流母线：正极为赭色，负极为蓝色。采用AT（自耦变压器）供电方式的电力牵引供电系统，变压器二次侧A相或F线或M座为黄色，B相或T线或T座为绿色，N线（零线）为紫色，交流接地母线为黑色。七、电力电缆、回流电缆以及控制电缆电力电缆：用于电力系统中主干线电能传输，其电压一般在0.6/1kv以上；控制电缆：主要用于传输各种信号，包括监控信号、控制信号、通信信号等。回流电缆：保证电力系统的各个分支之间的电流平衡，提高电力系统的稳定性。铁路牵引变电所电力电缆敷设分为27.5kV电力电缆敷设、l0kV及以下电力电缆敷设以及控制电缆敷设。（一）27.5kV电缆敷设方法（1）电缆在电缆沟内敷设时，与控制电缆等应按设计要求分层敷设，并按顺序排列整齐。电缆自上而下的排列顺序为：高压电缆、低压电缆、控制电缆。（2）电缆直埋敷设时，在穿过道路或铁路线路时，应使用内壁光滑的塑料管（PE或PVC）做为保护管。尽量安排合适的角度使电缆穿过。（3）当电缆敷设在长距离的直线电缆沟段时，应使用地辐轴进行牵拉，牵拉力不大于15kN。（4）设置好电缆标桩，直埋电缆直线段每隔50m、电缆接头处、转弯处、进入建筑物处设置明显标志。接触网施工接触网是电气化铁路的主要供电装置之一，沿路轨架设的、其功用是通过受电弓的直接接触，为电力机车或电动车组提供电能的特殊供电线路，是电气化轨道交通牵引供电系统的重要组成部分。一、支柱与基础接触网支柱，按其使用材质分为预应力钢筋混凝土支柱和钢支柱两大类。预应力钢筋混凝土支柱又分为横腹杆式和圆形等径支柱。钢支柱分为格构式钢支柱、H型钢支柱和圆形等径钢支柱。接触网支柱的侧面限界是指支柱靠线路一侧至线路中心线的距离。它是为了确保行车的安全。支柱侧面限界任何时候不得小于2440mm。二、拉线拉线的作用是将线索的水平张力传给大地。拉线基础按其施工方法可分为传统锚板式基础和钢筋混凝土浇筑式基础两种。拉线安装的前提条件是支柱整正和拉线基础完成。三、支持装置支持装置用以支持接触悬挂，并将其负荷传给支柱或其他建筑物，分为腕臂支持装置、软横跨支持装置、硬横梁装置、吊柱支持装置几种。三、支持装置支持装置用以支持接触悬挂，并将其负荷传给支柱或其他建筑物，分为腕臂支持装置、软横跨支持装置、硬横梁装置、吊柱支持装置几种。腕臂支持装置包括底座、腕臂、棒式绝缘子及其连接件。施工时必须先安装底座，之后进行腕臂测量、腕臂计算、腕臂预配，最后进行腕臂安装的工序。软横跨支持装置包括横向承力索、上部固定绳和下部固定绳以及连接零件。软横跨安装必须在软横跨钢柱安装、整正完成之后进行。四、补偿装置接触网补偿装置，又称张力自动补偿器，它安装在一个锚段的两端，并且串接在承力索、接触线上，它的作用是补偿由于温度变化线索内的张力变化，使张力保持恒定。锚段：在区间站场上，根据供电和机械方面的要求，将接触网分成许多独立的分段，这种独立的分段称为锚段。方便检修、设置电分相。接触网补偿装置分为滑轮式、棘轮式和弹簧式几类。目前国内普遍使用的是滑轮式和棘轮式。滑轮式补偿装置由补偿滑轮（滑轮组）、补偿绳、杵（chǔ）环杆、坠砣杆、坠砣、坠砣限制架和连接零件组成。补偿滑轮按照变比分为1：2、1：3、1：4三种类型，坠砣按照材质分为混凝土坠砣、铁坠砣、复合坠砣几类，单块重量25kg。棘轮式补偿装置由棘轮连接架、棘轮本体、补偿绳、平衡轮、制动卡块坠砣杆、坠砣、坠砣限制架和连接零件组成，补偿变比一般为1：3。坠砣按照材质分为混凝土坠砣、铁坠砣、复合坠砣几类，单块重量25kg。五、承力索架设承力索位于接触线上方，它的作用是通过吊弦将接触线悬挂起来，要求承力索能够承受较大的张力和抗腐蚀能力，并且具备一定的导电载流能力。按照材质分为铜承力索和钢承力索。承力索一般采用合金绞线方式。国内常用的是铜合金承力索。支持装置和补偿装置安装完成以后，就可以编制承力索架设施工方案。承力索架设可以采用小张力架线法（大风天气做不了），也可以采用恒张力架线法。恒张力架线法必须在轨道架线车上进行。六、接触线架设接触线一般制成两侧带沟槽的圆柱状，其沟槽为便于安装线夹并按技术要求悬吊固定接触线位置而又不影响受电弓滑板的滑行取流。接触线下面与受电弓滑板接触的部分呈圆弧状，称为接触线的工作面。在承力索和承力索中心锚结架设完成后才能进行接触线架设。设计速度160km/h及以下的接触线可以采用小张力架线法进行施工，接触线架线张力宜选用3～4kN。设计速度200km/h及以上的接触线必须采用恒张力架线法进行架线，架线张力不应小于线索的绕盘张力，架线速度不大于5km/h，单个锚段架线过程中不允许停车。七、中心锚结安装中心锚结设置在锚段中部，是接触线和承力索相对于支柱的硬锚装置。中心锚结为了防止线索向一端滑动和缩小断线事故范围而设置。中心锚结分为承力索中心锚结和接触线中心锚结.当温度变化线索伸缩移动时，中心锚结使悬挂线索以中心锚结为界分别向两侧移动，以保证坠陀设计高度。当发生断线事故时，中心锚结将事故控制在半个锚段，便于抢修恢复。线索架设完成后，即可进行中心锚结安装。中心锚结分为防窜型和防断型两种。防窜型中心锚结只能满足温度变化时该锚段内各悬挂点的正常移动，起不到断线时防止故障发生的作用。八、定位装置定位装置包括定位管和定位器，其功用是保证接触线与受电弓不脱离，并将接触线的水平负荷传给支柱。定位装置按照功能分为限位定位装置和非限位定位装置。定位器按照结构分为限位定位器、普通定位器、软定位器和特型定位器。接触线架设后，应在72h内完成定位器安装。九、吊弦和弹性吊索接触线通过吊弦悬挂在承力索上，接触线距离轨面的工作高度可以通过调节吊弦的长度获取，均匀的吊弦布置可以使接触线具有良好的弹性，降低受电弓的离线率，提高取流质量。吊弦安装前必须经过测量、计算、预制，才能到现场进行安装。吊弦安装必须从中心锚结向下锚方向进行施工，严禁随意地点开始安装。即一个锚段里面只能有两个作业面.十、接触悬挂调整接触悬挂调整主要包括接触网高度、拉出值、接触网坡度、锚段关节（接触网两个锚段重叠的部分）、空气绝缘间隙检查。一般在连续3-5个锚段或者一个车站全部完成上述施工后，方可进行的一道工序。拉出值：接触网到受电弓中心的值空气绝缘间隙检查是检查接触网带电部分与周围建筑物之间的最小安全距离，确保运行安全。十一、电分相在单相交流牵引供电系统中，电力机车是由单相供电的，为了平衡电力系统的A、B、C各相负荷，一般要实行A、B、C相轮流供电。所以A、B、C相要轮换给接触网供电，在接触网上改变相位的位置就是电分相。电分相装置一般设置在变电所出口和两变电所之间（供电臂末端）分区所的进出口处。十二、附加悬挂接触网的附加导线分为供电线、加强线、回流线、正馈线、保护线、避雷线、架空地线等。附加悬挂施工包