浅谈电气化铁路牵引变电所继电保护

浅谈电气化铁路牵引变电所继电保护

万鑫洁

乌鲁木齐局集团有限公司高铁维修段新疆维吾尔自治区乌鲁木齐830000

摘要：随着社会经济的快速发展，我国交通运输行业在经济发展和城市建设中也起到了十分重要的促进作用。铁路系统具有着运载能力大、运行速度快等特征，因此在交通运输中扮演着十分重要的角色。继电保护装置作为铁路电力牵引系统的重要组成成分，能够有效的保证系统的安全运行，是电气化铁路牵引变电所中不可缺少的内容。本文主要针对实际的铁路牵引变电所工程，对继电保护装置中所存在的问题，进行探讨，希望能够为提高继电保护装置的有效性，起到一些参考作用。

关键词：电气化铁路；牵引变电所；继电保护

一、电气化铁路概述

（一）电气化铁路牵引供电原理

和传统铁路相比，电气化铁路运行动力并非依靠能源，而是需要牵引供电系统来为其提供动力。在铁路沿线有多个牵引变电站，经过降压器降压后，在沿着牵引网供电给电力机车，如此便能保证电车具有可靠的供电。而牵引变电站一般采用的是双线双变供电，热备用为两路供电。电气化铁路所采用的牵引变压器为单向，从电网分别向两向进行受电。每个牵引变电站共有两个供电臂，当即出现停电时，可通过倒闸，使相邻的两牵引变电站进行供电【1】。

（二）牵引变电所

电气化铁路牵引供电系统的核心为牵引变电所，而其主要任务可将电力系统的三相高压电转变为可以供电力机车使用的单向交流电。变电所内的设备分为一次和二次设备。一次设备主要可以完成输送、变换、分配电能，包括母线、避雷器、互感器等电气设备。二次设备则重点体现出智能化和集成化，可以为变电所进行远程控制提供支持，形成牵引变电所系统。在牵引变电所中，需要接入220千伏或110千伏的三相交流电，并将其转变为单向交流电。此外，牵引变电所还能够对电器设备进行控制，从而有效的提高供电的质量，减少因为电力牵引所产生的负荷降低对电网的影响。而且为了保障供电所能够稳定的供电，一般会采用双备份模式，可以互切设备，随时为供电系统提供备用的供电设备【2】。

二、牵引变电所继电保护存在的问题

本文主要通过对某路段铁路牵引变电所中的继电保护装置进行分析，并针对其中所使用的各项保护设备进行研究。继电保护装置包括对变压器本身的保护、过负荷保护等措施。但在具体的运行过程中，对线路的保护仅仅只是通过双套距离保护装置来实现，因此没有完善的后续保护工作，所以使继电保护装置存在着一定的缺陷。

（一）线路继电保护配置存在的问题

在铁路路段上，没有针对线路所设置的专门继电保护装置，因此，我们根据相关的继电保护安全技术规定的要求，需要对电气化电路装配全线速动保护的电力线路，通常我们会使用光纤电流差动保护。而对铁路供电线路的保护需要重点满足以下要求。首先我们应使用三相电源来对线路进行保护，并严格按照相关的保护方法对保护装置进行有效的设置。此外在电气化铁路的具体运行过程当中，我们应对铁路线路使用相应的两段式电流与距离方式的保护。通过研究，我们发现在电气化铁路牵引变电所中机电保护装置所出现的问题一方面是因为变电所多数是采用架空的方式，而且随着线路的延长，其长度也会较长，而我们对电缆的进线使用则较少，通常都是在变电所中所使用的。随着供电网络的不断发展，架空线路的数量也在不断的改善，这会使一些土地资源相对缺少的地区逐渐被电缆线路所代替，所以需要应用新的继电保护装置。其次，在建设网状电缆系统结构的过程中，所采用的保护装置通常为光纤电流差动保护装置，这样可以准确的判断出发生故障的实际地点。但在实际应用中，因为电源端数据在不断的发生变化，这给电流保护和距离保护，工作也带来了一定的难度，因此，为了充分保障线路的安全使用多数采用光纤差动保护【3】。

（二）牵引变压器保护配置存在的问题

按照相关的规定使用标准，我们需要使用双重化保护装置来对变压器进行保护。这样，当一组保护装置出现问题时，另外一组还可以继续发挥保护作用。而且通过研究表明，在变电所中通常使用固定备用的保护方式对接线过程进行保护。这样可以使线路正常运行过程中另外一组变压器表现为备用状态。而在其运行过程中发生故障，只要及时切除，出现问题的变压器，并使用备用的变压器，这样可以确保线路的安全运行。

三、牵引变电所差动保护措施

（一）流互变比线圈接错

在牵引变电所中，由于变压器较高，而低压侧的额定电流之间存在着一定的差异，而且变压器各侧的相位也有所不同，因此为了确保设备的正常运行需要选定适当流互的变化及各侧相位的补偿。进行差动保护动作时，需要认真观察流互线圈的辨别是否正常，是否按照相关要求进行了接线。如要求中规定线圈为600/5，那么接到300/5的线圈，就会出现电流不平衡的现象，而一旦电流值超过规定的数值将会发生差动保护动作现象【4】。

（二）流互极性接反

在牵引变电所中流互极性的接线十分关键。如按照流向主变压器的方向那么电流为正向，可以根据基尔霍夫原理求取矢量和。只要确保所定义的方向和保护设备的方向，全部相反即可。一旦发生接线错误，将会导致极性出现相反现象，矢量也无法达到设计的相关要求，进而出现了不平衡电流现象，产生了差动保护动作，最终引发了跳闸现象。

（三）接线方式错误

在牵引变电所的电力系统中一般采用Y，d11接线方式，所以在变压器两侧的电流所产生的相位差为30°。若是在两侧的电流互感器使用同样的接线方式，所产生的二次电流也相差30°左右，会出现很大的不平衡电流。应对相位进行补偿，通常需要使CT二次侧的接线方式相反，从而使相位相同，实现相位补偿的目标。如果接线方式出现错误，那么接线后的相位便会存在不同，产生了不平衡的电流，一旦超过差动电流制动值就会引起差动动作，出现跳闸。如果对CT回路采用数字式变压器差动保护装置，那么便可以对任意接线组别的变压器使用全星形连接，对内部软件进行相位补偿，而不需要像传统差动保护装置依靠接线方式来完成相位补偿过程【5】。

（四）流互二次侧有多点接地

如果在牵引变电所的流互二次侧出现了多点接地现象，则可能会引起差动误动现象发生。因为当开关端子箱与保护屏的后两点发生接地后，那么一旦在开关厂内或附近出现雷击现象或接地故障时，而接地网本身具有一定的电阻，因此会使两接地点之间产生较大的电压差。而这一电压差会使电流互感器二次侧和保护设备二次回路，进而形成电流，引发了差动保护误动现象。如果是以单点接地，则无法构成回路，不会产生电流，更加不会引发差动动作误动。因此流互二次侧的接地应只接一点最为合适【6】。

结术语：

综上所述，继电保护装置作为整个电力系统的重要组成部分，对保护电力系统的安全运行具有着十分关键的作用。所以我们应加强对电气化铁路牵引供电系统的继电保护进行研究，不断完善继电保护装置，推动我国铁路事业的发展。

参考文献：

[1]张锐.电气化铁路牵引变电所电气设备安装调试探析[J].佳木斯职业学院学报，2019（08）：244-245.

[2]李奕斌.电气化铁路铁路牵引变电所电气设备安装调试分析[J].中国新通信，2019，21（13）：78.

[3]于希军，王鹏举，武丙顺.电气化铁路牵引负荷对电网电能质量的影响[J].中国新通信，2018，20（21）：212.

[4]李健翔.电气化铁路牵引变电所继电保护[J].门窗，2018（02）：198.

[5]钟锡龄.电气化铁路牵引变电所晶体管继电保护装置两部鉴定会[J].继电器，1983（01）：60.

[6]黄子桐，邹湘.电气化铁道牵引变电所晶体管继电保护的研究[J].铁道学报，1982（01）：11-20.