牵引变电设计标准与电力行业相关标准差异性分析

张华志

牵引变电设计标准与电力行业相关标准差异性分析

张华志

(中铁第四勘察设计院集团有限公司,武汉 430063)

铁路工程建设标准直接决定了铁路建设水平,通过对现行铁路牵引变电设计标准与电力行业相关标准在体系结构、规范深广度、条文内容等方面进行对比分析,提出现行铁路牵引变电设计标准应在GIS配电装置、防火、220kV牵引变压器继电保护配置及与牵引变电所土建相关接口等方面参照电力行业相关标准予以补充或新增专用标准,以达到进一步完善铁路有关技术标准,提升铁路牵引变电设计水平的目的。

铁路工程;牵引变电;电力行业;技术标准

1 概述

近年来,通过大规模、高标准的铁路建设,中国铁路创造了多项世界第一。中国铁路引领了世界铁路的发展方向,也给人们的日常生活带来了巨大变化,不仅缩短了时空距离,方便了出行,还带动了就业,拉动了内需。

作为铁路建设技术支撑和指导的铁路工程建设标准,集中体现了有关技术标准和管理要求。铁路工程建设标准是否体现最新技术发展方向,是否涵盖最新设备及其制造工艺直接决定了铁路建设水平。

铁路工程建设标准包括勘察设计规范、施工规范、质量验收标准、施工安全规程,主要就设计标准进行差异性分析。通过对电力行业标准与现行铁路牵引变电设计标准在体系结构、规范深广度、条文内容等方面进行详细对比分析,以达到进一步完善铁路有关技术标准,提升铁路牵引变电设计水平的目的。

2 体系结构对比分析

在标准体系的总体构成上,电力行业标准分为基础标准,通用标准和专用标准3个序列。而铁路工程标准分为管理标准、技术标准和作业标准三大系列,技术标准又分为基础标准,通用标准和专用标准3个序列。

2.1 基础标准

电力行业的基础标准主要分为术语标准、安全标准和图形标准三大类型。铁路行业的基础标准主要有术语标准、铁路工程命名标准、限界标准、工程结构可靠度设计标准、图形标准等。

2.2 通用标准

在技术标准上,电力行业以《电力系统设计技术规程》、《大型水、火力发电厂接入系统设计内容深度规定》、《输变电项目可行性研究内容深度规定》作为输变电工程通用标准。

铁路行业的通用标准则以高速铁路设计规范、线桥站地隧及四电、建筑、给排水等专业设计规范、节能、抗震、劳动安全卫生、工程防火、环境保护等系统设计规范作为通用标准。

2.3 专用标准

在专用标准上,电力行业在输变电方面有65项专用标准,而铁路牵引供电方面仅有《铁路供电调度系统设计规范》、《铁路电力牵引变电所所用电系统设计规范》等几项专用标准。专用标准对比参见表1。

表1 专用标准对比

2.4 小结

与电力行业相比,在体系结构上,铁路变电设计的基础标准和通用标准均符合铁路工程的特点和需求,具有较强的针对性。但在专用标准上,电力行业有多项针对某一设计领域的专项标准。与电力行业相比,铁路牵引变电对于设计内容的规定,除依赖通用标准《铁路电力牵引供电设计规范》外,更多依靠电力行业和国家标准,有必要在专用标准方面进行细化。此外,电力行业把变电站土建部分也纳入变电站设计规范,在此方面也值得借鉴。

3 条文内容及深广度对比分析

与电力行业相比,铁路牵引变电在所址选择及总布置,电气主接线、敞开式配电装置、控制室布置、所用电源和操作电源、二次接线、照明、电缆敷设等多个方面,条文内容及深广度与电力行业有关标准的规定基本一致。对于个别与现行国标有差异的条文,建议铁路电力牵引供电系统设计标准修订时结合铁路牵引变电特点补充完善或修改调整。

但在GIS配电装置、防火、220 kV牵引变压器继电保护配置及与牵引变电所土建相关接口等方面,电力行业标准规定的更细致,对比分析如下。

3.1 GIS配电装置

GIS配电装置是近年客运专线大规模建设,铁路行业为减少维修工作量,提高设备技术标准而采用的新技术,因此无论在铁路通用设计规范还是专用设计规范上均无规定。同比,电力行业有《3～110 kV高压配电装置设计规范》(GB50060—2008)、《高压配电装置设计技术规程》(DL/T5352—2006)、《水力发电厂气体绝缘金属封闭开关设备配电装置设计规范》(DL/T5139—2001)多本规范对GIS配电装置的选型、布置、接地、环境保护、对土建要求、专用工具和监测仪器的配置等进行了详细规定,以指导设计人员开展设计工作。鉴于此,建议铁路行业参照电力行业有关标准并结合铁路牵引供电系统自身特点新增专用标准《电气化铁路GIS配电装置设计规范》或在铁路电力牵引供电系统设计标准修订时增加相关内容。

3.2 防火

在防火上,铁路行业虽有《铁路工程设计防火规范》,但由于铁路专业众多,与电力行业相比在牵引变电所的防火规定上过于粗放。

电力行业有《火灾自动报警系统设计规范》(GB 50116—2006)、《火力发电厂与变电所设计防火规范》(GB 50229—2006)、《3～110 kV高压配电装置设计规范》(GB 50060—2008)、《建筑设计防火规范》(GB50016—2006)、《高压配电装置设计技术规程》(DL/T5352—2006)、《220～500 kV变电所设计技术规程》(DL/T5218—2005)等多本规范对变电所的防火要求进行了规定。在火灾自动报警系统设置、排烟设施设置范围、防火墙要求、配电装置室的门及内墙的设计等多方面有着详细的规定,建议参照电力行业有关标准完善《铁路工程设计防火规范》,或在《铁路电力牵引供电设计规范》(TB10009—2005)新增消防章节,也可新编专用规范《牵引变电所防火设计规范》。

3.3 继电保护配置

在继电保护与自动重合闸方面,电力行业有《继电保护和安全自动装置技术规程》(GB/T 14285—2006)、《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》(GB/T 50062—2008)两本专门的设计规范且为国标。

铁道行业现行的铁道标准《铁路电力牵引供电设计规范》(TB10009—2005)对继电保护和自动装置有相应的要求。与电力行业标准相比,在细节规定上基本一致,且兼顾了铁路本身的特点。但也要看到TB10009在部分技术要求上,如自动重合闸要求、瓦斯保护动作要求及纵差保护动作要求等方面没有电力部门规定的详细,需补充完善,或参照国标执行。

此外国标要求“电压为220 kV及以上的变压器装设数字式保护时,除非电量保护外,应采用双重化保护配置”,“宜将被保护设备或线路的主保护(包括纵横联保护等)及后备保护综合在一整套装置内……对仅配置一套主保护的设备,应采用主保护与后备保护相互独立的装置”,建议铁路牵引供电设计规范修订时进一步专题研究220 kV变压器保护双重化配置在铁路行业的适用性和必要性。

3.4 牵引变电所土建相关接口

《220～500 kV变电所设计技术规程》(DL/ T5218—2005)、《35～220 kV无人值班变电站设计技术规程》(DL/T5103—2012)、《35～110 kV变电所设计规范》(GB 50059—2011)等电力行业变电站设计规范规程均有土建接口章节,对荷载、建筑物、架构及其他构筑物、采暖、通风和空气调节、生活给水和废水排放等与变电站土建相关的要求有着明确且详细的规定。

由于铁路行业由多个专业组成,因此现行铁路牵引供电设计规范未体现上述内容,上述要求分布在相关专业规范中,但容易造成设计者的差缺漏碰。建议铁路牵引供电设计规范修订时增加接口章节,补充专业间设计界面和相互要求,特别是土建接口内容。

4 结论

与电力行业相比,在所址选择及总布置,电气主接线、敞开式配电装置、控制室布置、所用电源和操作电源、二次接线、照明、电缆敷设、继电保护配置等多个方面,现行铁路牵引变电设计标准与电力行业有关标准的规定基本一致。

对个别与现行国标有差异的条文,建议铁路电力牵引供电系统设计标准修订时结合铁路电力牵引供电特点相应调整。对于与现行电力行业标准要求有差异的条文,建议铁路电力牵引供电系统设计标准修订时需研究电力行业标准在铁路行业应用的可行性,现行铁路行业标准是否能满足当前设计需求,经综合分析研究后确定是否修改相应条文。

在GIS配电装置、防火及与牵引变电所土建相关内容等方面,建议铁路电力牵引供电系统设计标准参照电力行业予以适当补充。可新增专用标准《电气化铁路GIS配电装置设计规范》、《牵引变电所防火设计规范》;也可在铁路电力牵引供电系统设计标准修订时新增GIS配电装置、防火、土建接口等章节。

[1] 中铁第四勘察设计院集团有限公司.铁路牵引供电系统设计标准与电力行业有关标准差异性分析研究报告[R].武汉:中铁第四勘察设计院集团有限公司,2012.

[2] 中华人民共和国国家发展和改革委员会.DL/T 5352—2006高压配电装置设计技术规程[S].北京:中国电力出版社,2006.

[3] 国家能源局.DL/T 5218—2012 220～750 kV变电所设计技术规程[S].北京:中国计划出版社,2012.

[4] 中华人民共和国国家发展和改革委员会.DL/T 5056-2007 变电所总布置设计技术规程[S].北京:中国电力出版社,2007.

[5] 中华人民共和国国家经济贸易委员会.DL/T 5139—2001水力发电厂气体绝缘金属封闭开关设备配电装置设计规范[S].北京:中国电力出版社,2001.

[6] 中华人民共和国国家经济贸易委员会.DL/T 5136—2001火力发电厂、变电所二次接线设计技术规定[S].北京:中国电力出版社,2001.

[7] 中华人民共和国建设部,中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB 50059—2011 35～110 kV变电站设计规范[S].北京:中国计划出版社,2011.

[8] 中华人民共和国建设部,中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB 50229—2006火力发电厂与变电所设计防火规范[S].北京:中国计划出版社,2006.

[9] 中华人民共和国建设部,中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB/T 50065—2011交流电气装置的接地设计规范[S].北京:中国计划出版社,2011.

[10]中华人民共和国建设部,中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB 50217—2007电力工程电缆设计规范[S].北京:中国计划出版社,2007.

[11]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.GB/T 14285—2006继电保护和安全自动装置技术规程[S].北京:中国标准出版社,2006.

Analysis on Difference between Traction Substation Design Standards and Relevant Electric Power Industry Standards

ZHANG Hua-zhi
(China Railway Siyuan Survey and Design Group Co.,Ltd.,Wuhan 430063,China)

Considering that the railway engineering construction standards directly determine the level of railway construction,this paper made a contrastive analysis between the current railway traction substation design standards and the relevant electric power industry standards,from the aspects of standard system structure,standard depth and width,standard clauses and contents.On that basis,this paper made a suggestion:the current railway traction substation design standards should be supplemented by reference to the relevant electric power industry standards,or some specialized standards should be added to the railway standard system,involving the issues of GIS power distribution device,fire prevention,220 kV traction transformer relay protection device,and the interfaces in relation to the civil engineering of traction substation.In this way,the railway technical standard system can be further refined,and the design level of railway traction substation can be improved.

railway engineering;traction substation;electric power industry;technical standard

U22

A

10.13238/j.issn.1004-2954.2014.04.029

1004-2954(2014)04-0123-03

2013-08-18

铁道部科技研究开发计划(铁建科字(2012)-10)

张华志(1977—),男,高级工程师,1999年毕业于华东交通大学铁道电气化专业,工学学士;2010年获武汉大学硕士学位,E-mail: tsyzhanghz@126.com。