鐵路牽引變電所饋線保護探討獲獎科研報告

鐵路牽引變電所饋線保護探討獲獎科研報告摘

要：本文通過對牽引變電所類型及供電方式的研究，對饋線保護加以分析，對鐵路牽引變電所饋線保護的主要方法實行探討，主要的目的根據(jù)鐵路牽引變電所饋線實際情況，選擇合適的保護方法做好饋線保護工作，比如：進行電流速斷、合理設(shè)置距離、加強對接觸網(wǎng)發(fā)熱的保護等。

關(guān)鍵詞：鐵路;牽引變電所;饋線

鐵路牽引變電所，為牽引供電系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部分，因此實行牽引變電所饋線保護工作非常必要，有助于提高系統(tǒng)運行的質(zhì)量。通常情況下變電所保護系統(tǒng)由變壓器保護、饋線保護等構(gòu)成，如果饋線處于異常鐵路運行環(huán)境下則易發(fā)生故障，這時對于牽引供電系統(tǒng)運行的影響較大，故此需要正視鐵路牽引變電所饋線保護工作。

一、牽引變電所的主要類型、供電方式情況芻議

（一）牽引變電所主要類型情況

科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展下鐵路牽引變電所的變壓器類型越來越多，主要常用的為單相變牽引變電所、三相-兩相牽引變電所，以及V/X牽引變電所等，各種牽引變電所實行比較有非常大的區(qū)別。

（二）牽引變電所供電方式情況

牽引變電所牽引供電主要方式為單線區(qū)供電、復(fù)線區(qū)供電，而不同的方式供電有較大差距。其中，單線區(qū)牽引供電會通過單邊供電、雙邊供電，前者供電操作簡便，存在獨立、不易受到外界干擾的特點，因而當前被廣泛應(yīng)用于牽引供電方式中[1];后者在供電質(zhì)量、損失電能、設(shè)備負荷等多方面優(yōu)勢突出，不足：繼電保護比較復(fù)雜。復(fù)線區(qū)供電可分成單邊分開供電、雙邊扭結(jié)供電，以及單邊并聯(lián)集中供電等。單邊分開供電具有操作簡便的特征，不需設(shè)置專用分區(qū)亭即可獲得電量運算小的效果。復(fù)線區(qū)雙邊扭結(jié)供電同樣能確保供電的質(zhì)量、減小供電的負荷，不足：繼電保護繁雜。

單邊并聯(lián)供電質(zhì)量較好、供電比較均勻，因此在復(fù)線區(qū)廣泛應(yīng)用，不足：需設(shè)置專門供電分區(qū)亭。

二、饋線保護相關(guān)狀況的研究

牽引供電系統(tǒng)為單相系統(tǒng)，與一般的電力系統(tǒng)負荷實行對比差異較大，牽引負荷為可移動的，大小會發(fā)生較大的變化。牽引供電臂供電的距離長、單位阻抗大，接觸網(wǎng)電壓下空載投入機車會發(fā)出勵磁電流，如此一來會對饋線電流及電壓構(gòu)成直接影響。

三、牽引變電所饋線保護對策探析

（一）電流速斷對策

經(jīng)研究觀察到部分條件下，牽引網(wǎng)短路電流、負荷相似，故此建議確定故障電流和正常負荷電流情況，以此加強電流保護的選擇性[2]。整流型電力機車電流的諧波較大經(jīng)諧波含量，能很好的鑒別負荷電流及故障電流。同時勵磁通流會生成大量二次諧波電流，這時借助二次諧波含量能區(qū)分勵磁涌流故障電流，各種牽引變電所牽引網(wǎng)運行、安裝位置、電流速斷等比較均有明顯差異。單線單向供電牽引變電所饋線進行電流速斷保護，應(yīng)重視最大負荷電流情況，復(fù)線末端并聯(lián)運行實行速斷保護需按末端短路的最大短路作以電流整定處理，然而易于被系統(tǒng)運行所影響。針對于此，應(yīng)加強對電流速斷保護的校驗，如果靈敏度達不到相關(guān)標準，建議在電流速斷保護下增加低電壓、減小電流整定值。

（二）合理設(shè)置距離對策

交流牽引負荷及交流牽引網(wǎng)短路參數(shù)，和電力系統(tǒng)進行比較有較大區(qū)別，便于確定電流值變化電流保護保持敏感，然而對于牽引饋線保護的效果并不理想，加強距離保護有助于確定保護線路故障相關(guān)情況，如：電壓、電流、阻抗角等情況，從而合理設(shè)置安裝距離，通過方向阻抗繼電器的方式利于確定相角變化，不容易受到系統(tǒng)運行因素影響且靈敏度較高，可在饋線保護中運用距離保護方法加強保護[3]。

（三）反時限過負荷對策

鐵路中應(yīng)用大功率電力機車的行車密度非常高，而且負荷電流比較大，接觸網(wǎng)一直處于大電流發(fā)熱狀態(tài)下，建議及時切斷饋線斷路器，以此使得行車更加安全。電力機車線路行駛時負荷電流會隨著發(fā)生改變，故障電流時間較短若發(fā)生故障問題需要將電流切斷。針對于此，應(yīng)有效通過電流持續(xù)時間對正常負荷電流、故障電流進行鑒別，應(yīng)用該方法保護饋線能對線路全長加以保護。

（四）接觸網(wǎng)發(fā)熱保護方法

鐵路的良好運行應(yīng)確保接觸網(wǎng)穩(wěn)定，以此提高接觸網(wǎng)質(zhì)量、高速重載列車安全運行狀況。需要注意的是，高速、重載列車單車牽引電流非常大，列車時速為每小時320km左右會達到800A～1000A，接觸網(wǎng)長期為大功率電流下，在發(fā)熱及張力、穩(wěn)定等情況均會受到影響，需正確看待高速重載鐵路運行所致影響問題，合理設(shè)置發(fā)熱保護加強對接觸網(wǎng)保護[4]。接觸網(wǎng)發(fā)熱保護操作原理：將采集的外部環(huán)境溫度和接觸線電流，借助內(nèi)部程序的作用計算，進行結(jié)構(gòu)及整定值的對比工作，若是超出規(guī)定標準會發(fā)出警報。

（五）電流增量對策

牽引網(wǎng)短路故障，會在短路點位置觀察到過渡電阻，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)阻抗增加，此時聚力保護及電流速斷保護拒動概率加大。電力機車電路大電感情況下電力機車電流變化較小，這時牽引網(wǎng)及電力機車發(fā)生故障，電流呼吁短時間發(fā)生改變。通過電流增量的方式加強保護，利于確定最大的負荷電流，并且可于短時間內(nèi)獲得電流增量狀況。將電流整定值降低后電力機車最大電流下降，便于在出現(xiàn)牽引網(wǎng)高阻接地故障、異相短路故障期間，使電流保護保持靈敏[5]。

結(jié)語：