鐵路電力供電系統(tǒng)保護(hù)-鐵路電力供電系統(tǒng)運(yùn)行方式

鐵路變配電所運(yùn)行方式鐵路變配電所運(yùn)行方式鐵路電力供電系統(tǒng)的變配電所一般采用雙電源供電方式。沿線每一個供電區(qū)間兩路供電，供電區(qū)間之間采用專門為通信、信號基站等負(fù)荷供電的10kV一級負(fù)荷電力貫通線（也稱貫通線）和10kV綜合電力貫通線（也稱貫通線）。雙路供電至低壓雙電源切換裝置，兩路電源互為備用，形成主、備互供方式，一路失壓另一路自動切換。變配電所供電示意圖鐵路變配電所運(yùn)行方式變配電所調(diào)壓器的基本變比是10/10kV。變配電所進(jìn)線電源取自地方供電局的變電站，供電方式為專線，電壓等級一般為：220kV、110kV、35kV或10kV，其中10kV應(yīng)用最廣泛。變配電所供電示意圖

對于10kV配電所，采用單母線真空斷路器分段運(yùn)行方式，兩路10kV進(jìn)線電源分別送至兩端母線上，正常時，母聯(lián)打開，兩路電源同時運(yùn)行，互為備用；當(dāng)一路檢修或發(fā)生故障時，母聯(lián)閉合，由另一路電源供電。一級負(fù)荷電力貫通線、綜合電力貫通線分別經(jīng)調(diào)壓器后供電。鐵路變配電所運(yùn)行方式10kV10kV

對于電壓等級為220kV、110kV、35kV的變配電所，先由進(jìn)線變壓器將受電電源變?yōu)?0kV電源供到進(jìn)線母線上，再通過與10kV配電所相同的方式，將電能供出。鐵路變配電所運(yùn)行方式220kV/110kV/35kV220kV/110kV/35kV鐵路變配電所運(yùn)行方式車站用電負(fù)荷的2臺變壓器一次側(cè)分別接在10kV兩段母線上，二次側(cè)分別饋出一段低壓母線，為單母線空氣斷路器分段運(yùn)行方式，用電負(fù)荷分別接在兩段低壓母線上，兩臺變壓器同時運(yùn)行，當(dāng)一路檢修或發(fā)生故障時，母聯(lián)閉合，兩段母線一、二級負(fù)荷由另一臺變壓器供電，三級負(fù)荷自動切除。向重要的一級負(fù)荷供電的二級低壓母線，采用單母分段運(yùn)行方式。變壓器設(shè)低壓總計(jì)量，動力照明分開計(jì)量。配電所設(shè)無功集中補(bǔ)償裝置，補(bǔ)償后的功率因數(shù)在0.9以上。帶時限電流速斷保護(hù)的動作邏輯限時電流速斷保護(hù)比電流速斷保護(hù)增加了一個時間繼電器KT表示△t，當(dāng)電流繼電器KA動作后，還需經(jīng)過時間繼電器KT的延時后才能動作于跳閘。如果在延時以前故障已經(jīng)切除，則電流繼電器KA立即返回，整個保護(hù)復(fù)歸原狀，不會造成誤動作。高速鐵路貫通線中性點(diǎn)接地方式高速鐵路貫通線中性點(diǎn)接地方式高速鐵路沿鐵路線敷設(shè)的10kV電力線路稱為一級貫通線路和綜合貫通線路，均為雙回路供電。為了提高貫通線路的供電可靠性，減少由于外界干擾造成的線路故障，貫通線路采用全電纜線路。如采用中性點(diǎn)不接地的運(yùn)行方式，單相接地時電容電流大大超過了10kV系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的極限接地電容電流，接地電弧將不能自熄，容易形成間歇性的弧光接地或穩(wěn)定的弧光接地。間歇性的弧光接地能導(dǎo)致危險的過電壓，穩(wěn)定的電弧接地會導(dǎo)致相間短路，造成重大事故。高速鐵路10kV電力貫通線路的特點(diǎn)高速鐵路貫通線中性點(diǎn)接地方式中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地由消弧線圈產(chǎn)生的電感電流補(bǔ)償接地電容電流，從而降低接地電流。全電纜線路單相接地故障電容電流大于30A，必須對電容電流進(jìn)行抑制，防止接地點(diǎn)電弧的產(chǎn)生，或直接保護(hù)跳閘，切除接地故障線路。中性點(diǎn)經(jīng)低電阻或直接接地單相接地時保護(hù)跳閘切除故障線路。高速鐵路貫通線中性點(diǎn)接地方式高速鐵路貫通線中性點(diǎn)接地方式由于僅需要對貫通線路的單相接地電容電流進(jìn)行抑制，因此只需要對鐵路10kV系統(tǒng)中的1：1貫通調(diào)壓器母線段的中性點(diǎn)接地方式進(jìn)行改變，無需改變電源母線段的接地方式。如果貫通調(diào)壓器的二次側(cè)沒有引出中性點(diǎn)，則需在貫通母線段加裝接地變壓器以引出中性點(diǎn)。高速鐵路貫通線中性點(diǎn)接地方式采用消弧線圈補(bǔ)償方式：將貫通調(diào)壓器母線段的中性點(diǎn)通過消弧線圈后接地。正常運(yùn)行時，中性點(diǎn)對地電壓為零，消弧線圈中無電流。當(dāng)發(fā)生單相（C相）接地時，消弧圈的外加電壓是，流過的電流為，接地電容電流為，和

方向相反，流過接地點(diǎn)的電流為：為了防止系統(tǒng)串聯(lián)諧振產(chǎn)生諧振過電壓，一般采用過補(bǔ)償方式。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的三相電力系統(tǒng)單相接地示意圖及向量圖高速鐵路貫通線中性點(diǎn)接地方式采用中性點(diǎn)經(jīng)小電阻或直接接地方式：將調(diào)壓器母線段中性點(diǎn)接接地或經(jīng)小電阻（一般為10Ω）后接地。在這種接地方式下，單相接地故障電流要數(shù)倍于電纜電容電流，遠(yuǎn)大于正常運(yùn)行時的負(fù)荷電流，足以滿足保護(hù)靈敏度要求，使保護(hù)動作于跳閘，切斷故障點(diǎn)。高速鐵路貫通線中性點(diǎn)接地方式高鐵10kV電力貫通線路兩種中性點(diǎn)接地方式的分析高速鐵路貫通線中性點(diǎn)接地方式12非有效性接地，發(fā)生單相接地故障后仍可繼續(xù)短時運(yùn)行，保證了供電的可靠性；單相接地故障時，自動跟蹤消弧線圈對系統(tǒng)電容電流的補(bǔ)償能夠始終把接地殘流控制在熄弧臨界值以下，再加上消弧裝置可減緩弧道恢復(fù)電壓的上升速度，可以促使電弧可靠熄滅，重燃次數(shù)大為減少，從而有效的降低了弧光接地過電壓發(fā)生的概率。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地高速鐵路貫通線中性點(diǎn)接地方式34但由于高鐵一般為全電纜線路，發(fā)生單相接地后多為永久性故障，帶故障運(yùn)行，易引起故障擴(kuò)大；消弧線圈補(bǔ)償容量按過補(bǔ)償選擇,需保證在任何運(yùn)行方式下不發(fā)生諧振，因此隨著線路參數(shù)的變化，中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式存在一定的諧振風(fēng)險；中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地5當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，消弧線圈必須處于過補(bǔ)償狀態(tài)，由于接地點(diǎn)故障殘流很小，接地線路和非接地線路流過的零序電流方向相同，故零序過流保護(hù)、零序方向保護(hù)無法檢測出已接地的故障線路。中性點(diǎn)經(jīng)小電阻或直接接地高速鐵路貫通線中性點(diǎn)接地方式發(fā)生單相接地后，斷路器跳閘切除故障線路，表面上降低了供電的可靠性，但接地后非故障相電壓不會升高，同時接地電弧過零熄弧后，系統(tǒng)對地電容中的殘荷將通過中性點(diǎn)電阻泄放掉，有效的抑制各種原因引起的系統(tǒng)諧振過電壓，降低了系統(tǒng)的絕緣水平要求。由于全電纜線路，單相接地故障多為永久故障，極易造成故障擴(kuò)大，及時切除故障線路，提高了系統(tǒng)的安全性。中性點(diǎn)經(jīng)低電阻接地，零序過流保護(hù)有較好的靈敏性，通過遠(yuǎn)動終端(RTU)和電力調(diào)度中心的緊密結(jié)合，可以在單相接地事故發(fā)生后迅速判斷和切除故障區(qū)段電纜。高速鐵路貫通線中性點(diǎn)接地方式通過以上分析，中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地最大的優(yōu)點(diǎn)是可以帶故障運(yùn)行，但是在客專供電系統(tǒng)中，由于采用電纜線路，反而會引起事故擴(kuò)大，帶來更大的危害；而中性點(diǎn)經(jīng)小電阻或直接接地可以最有效的抑制系統(tǒng)內(nèi)部過電壓，采用原標(biāo)準(zhǔn)的電氣設(shè)施絕緣裕度增加，設(shè)備使用壽命延長，提高系統(tǒng)供電可靠性。因此，針對于高鐵10kV全電纜貫通線路，中性點(diǎn)經(jīng)小電阻或直接接地方式的供電可靠性要遠(yuǎn)高于中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng)。在高鐵建設(shè)中普遍采用經(jīng)小電阻或直接接地的中性點(diǎn)接地方式，逐漸減少中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的方式。普通鐵路自閉線與貫通線中性點(diǎn)接地方式普速鐵路的10kV電力線路稱為自閉線路和貫通線路，設(shè)單回路或雙回路。自閉、貫通10kV電力線路通過沿鐵路線相鄰40～60km的變配電所形成互供，一般以架空線路為主。自閉線路主供鐵路信號、通信、5T系統(tǒng)等一級負(fù)荷用電；貫通系統(tǒng)備供自閉線路一級負(fù)荷用電，同時向區(qū)間及各站生產(chǎn)生活等設(shè)施供電。由于線路多以架空線路為主，線路電容電流較小,發(fā)生單相接地時接地電流一般不會超過30A,接地點(diǎn)電弧可自行熄滅，因此系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式通常采用不接地方式。普速鐵路10kV電力貫通線路的特點(diǎn)普通鐵路自閉線與貫通線中性點(diǎn)運(yùn)行方式普通鐵路自閉線與貫通線中性點(diǎn)運(yùn)行方式中性點(diǎn)不接地方式在以架空線路為主的普速鐵路中已證明是行之有效