鐵路牽引變電所饋線保護(hù)探討獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

鐵路牽引變電所饋線保護(hù)探討獲獎(jiǎng)科研報(bào)告摘

要：本文通過對(duì)牽引變電所類型及供電方式的研究，對(duì)饋線保護(hù)加以分析，對(duì)鐵路牽引變電所饋線保護(hù)的主要方法實(shí)行探討，主要的目的根據(jù)鐵路牽引變電所饋線實(shí)際情況，選擇合適的保護(hù)方法做好饋線保護(hù)工作，比如：進(jìn)行電流速斷、合理設(shè)置距離、加強(qiáng)對(duì)接觸網(wǎng)發(fā)熱的保護(hù)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(shí)行牽引變電所饋線保護(hù)工作非常必要，有助于提高系統(tǒng)運(yùn)行的質(zhì)量。通常情況下變電所保護(hù)系統(tǒng)由變壓器保護(hù)、饋線保護(hù)等構(gòu)成，如果饋線處于異常鐵路運(yùn)行環(huán)境下則易發(fā)生故障，這時(shí)對(duì)于牽引供電系統(tǒng)運(yùn)行的影響較大，故此需要正視鐵路牽引變電所饋線保護(hù)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(shí)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(huì)通過單邊供電、雙邊供電，前者供電操作簡(jiǎn)便，存在獨(dú)立、不易受到外界干擾的特點(diǎn)，因而當(dāng)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(fù)荷等多方面優(yōu)勢(shì)突出，不足：繼電保護(hù)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(jiǎn)便的特征，不需設(shè)置專用分區(qū)亭即可獲得電量運(yùn)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(fù)荷，不足：繼電保護(hù)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(hù)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(fù)荷實(shí)行對(duì)比差異較大，牽引負(fù)荷為可移動(dòng)的，大小會(huì)發(fā)生較大的變化。牽引供電臂供電的距離長(zhǎng)、單位阻抗大，接觸網(wǎng)電壓下空載投入機(jī)車會(huì)發(fā)出勵(lì)磁電流，如此一來會(huì)對(duì)饋線電流及電壓構(gòu)成直接影響。

三、牽引變電所饋線保護(hù)對(duì)策探析

（一）電流速斷對(duì)策

經(jīng)研究觀察到部分條件下，牽引網(wǎng)短路電流、負(fù)荷相似，故此建議確定故障電流和正常負(fù)荷電流情況，以此加強(qiáng)電流保護(hù)的選擇性[2]。整流型電力機(jī)車電流的諧波較大經(jīng)諧波含量，能很好的鑒別負(fù)荷電流及故障電流。同時(shí)勵(lì)磁通流會(huì)生成大量二次諧波電流，這時(shí)借助二次諧波含量能區(qū)分勵(lì)磁涌流故障電流，各種牽引變電所牽引網(wǎng)運(yùn)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(jìn)行電流速斷保護(hù)，應(yīng)重視最大負(fù)荷電流情況，復(fù)線末端并聯(lián)運(yùn)行實(shí)行速斷保護(hù)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(yùn)行所影響。針對(duì)于此，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)電流速斷保護(hù)的校驗(yàn)，如果靈敏度達(dá)不到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，建議在電流速斷保護(hù)下增加低電壓、減小電流整定值。

（二）合理設(shè)置距離對(duì)策

交流牽引負(fù)荷及交流牽引網(wǎng)短路參數(shù)，和電力系統(tǒng)進(jìn)行比較有較大區(qū)別，便于確定電流值變化電流保護(hù)保持敏感，然而對(duì)于牽引饋線保護(hù)的效果并不理想，加強(qiáng)距離保護(hù)有助于確定保護(hù)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(yùn)行因素影響且靈敏度較高，可在饋線保護(hù)中運(yùn)用距離保護(hù)方法加強(qiáng)保護(hù)[3]。

（三）反時(shí)限過負(fù)荷對(duì)策

鐵路中應(yīng)用大功率電力機(jī)車的行車密度非常高，而且負(fù)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(shí)切斷饋線斷路器，以此使得行車更加安全。電力機(jī)車線路行駛時(shí)負(fù)荷電流會(huì)隨著發(fā)生改變，故障電流時(shí)間較短若發(fā)生故障問題需要將電流切斷。針對(duì)于此，應(yīng)有效通過電流持續(xù)時(shí)間對(duì)正常負(fù)荷電流、故障電流進(jìn)行鑒別，應(yīng)用該方法保護(hù)饋線能對(duì)線路全長(zhǎng)加以保護(hù)。

（四）接觸網(wǎng)發(fā)熱保護(hù)方法

鐵路的良好運(yùn)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(yùn)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(shí)速為每小時(shí)320km左右會(huì)達(dá)到800A～1000A，接觸網(wǎng)長(zhǎng)期為大功率電流下，在發(fā)熱及張力、穩(wěn)定等情況均會(huì)受到影響，需正確看待高速重載鐵路運(yùn)行所致影響問題，合理設(shè)置發(fā)熱保護(hù)加強(qiáng)對(duì)接觸網(wǎng)保護(hù)[4]。接觸網(wǎng)發(fā)熱保護(hù)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(jì)算，進(jìn)行結(jié)構(gòu)及整定值的對(duì)比工作，若是超出規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)會(huì)發(fā)出警報(bào)。

（五）電流增量對(duì)策

牽引網(wǎng)短路故障，會(huì)在短路點(diǎn)位置觀察到過渡電阻，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)阻抗增加，此時(shí)聚力保護(hù)及電流速斷保護(hù)拒動(dòng)概率加大。電力機(jī)車電路大電感情況下電力機(jī)車電流變化較小，這時(shí)牽引網(wǎng)及電力機(jī)車發(fā)生故障，電流呼吁短時(shí)間發(fā)生改變。通過電流增量的方式加強(qiáng)保護(hù)，利于確定最大的負(fù)荷電流，并且可于短時(shí)間內(nèi)獲得電流增量狀況。將電流整定值降低后電力機(jī)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(hù)保持靈敏[5]。

結(jié)語(yǔ)：