基于铁路供电系统中牵引变电所保护研究

基于铁路供电系统中牵引变电所保护研究

王琪

中铁电气化局集团西安电气化工程有限公司  陕西省 西安市   710077 

摘要：铁路的运转需要电力的支撑，这就需要电力系统的稳定供应，从而才能够确保铁路部分各项工作的有效开展。但是铁路供电系统的稳定维护工作并不简单，这不仅因为其供电的线路较长，范围较广，而且多处于户外，难免就会受到各项自然环境的影响。本文即是在针对牵引变电所线路故障进行分析的基础上，从自动重合闸、微机继电保护、自适应三段距离保护以及变压器保护四个角度出发，针对基于铁路供电系统中牵引变电所保护进行研究，以供大家参考。

关键词：铁路供电；牵引变电所；继电器；保护研究

铁路牵引供电保护系统，是基于铁路供电系统开发应用的安全用电网络构架配置。但是在铁路供电系统中牵引供电保护还存在诸多的不足，如在牵引变电保护中的部分自耦变压设备故障多数是按照距离的保护进行有关检测的，若发生电路故障跳闸后就需要人工进行冲洗合闸。在此工作模式下，自耦变压设备将会受到不同程度的损坏，另外牵引变电所在运行情进行保护的速动性较低，在同运输车辆保护的工作中保护进行的速度有所延迟，电网规模扩展越大以及短路容量的提高，随之带来的问题也就越突出，近端发生故障短路是会延长主变冲击效率。笔者结合自身多年的工作经验，针对铁路供电系统中牵引变电所保护进行深入地分析与研究，现综述如下。

一、牵引变电所线路故障分析

在实际的铁路牵引变电所的运行当中，其经常发生的线路故障有两种表现形式，即直接短路和多段短路。我们知道，牵引变电所的线路属于网络式结构，这其中既有主线路也有分线路。当主线路发生短路时，就属于直接短路。但是直接短路并不仅限于主线路短路，各个分线路同样可以发生短路，但是短路线路单一，属于直接短路。多段短路指的是多处线路出现故障，这主要还是指的分线路。因为主线路一旦发生短路，其所造成的影响就不再是部分线路，而是整体线路。导致牵引变电所线路出现故障的原因有很多，比如因为天气因素引起的线路短路，这在我们的现实生活中也较为常见。特别是遇到大风、大雨乃至大雪天气时，就比较容易出现线路故障。其次是线路材料老化，也会影响线路的流通。线路老化与线路的材质也存在一定的关系。因为如果线路的绝缘材质质量不佳，就会大大降低线路的使用寿命，其形成短路的概率也会因此得到提升。此外，如果线路故障没有得到及时有效的处理，或者处理效果不佳，往往容易造成瞬时性电弧故障，这也是牵引变电所线路故障的形成原因之一。

二、铁路供电系统中牵引变电所的保护策略

（1）自动重合闸

所谓自动重合闸，指的是在线路发生故障时如果出现跳闸，此时可以自动进行合闸，这样不仅能够减少人工修复的时间，而且也提高了铁路线路修复的效率。一般而言，这种短暂跳闸的情况较为普遍，特别是在雷击、风害等自然环境的影响下，较为容易出现跳闸事故，这就需要我们确保电力系统供电的稳定性。尽管自动重合闸已经广泛应用在铁路供电系统中，但是自动重合闸的时间却是影响铁路供电系统的变量。因为自动跳合闸的重合时间越快，其对于铁路供电系统中牵引变电所的保护性就越强，这样才能够有效提高供电系统的稳定性。因为铁路供电系统中牵引变电所一旦出现跳闸，其就会面临线路停电，自然也就会影响铁路部门的正常性运转。对此，只有减少线路停电的次数，才能够更好的维护铁路供电系统的稳定性。但是自然环境的影响不可掌控，但是可以从自动重合闸的时间进行调整，保证继电器在跳闸之后能够实现立刻自动重合，此时其对于整体供电系统的影响就会大大减弱。当然，自动重合闸的价值不仅是修复因为自然环境而引起的跳闸，其还包括因为供电系统自身故障以及人工操作失误而引起的跳闸，同样能够发挥实际性的调整作用，从而保证供电系统的稳定性作用。

（2）微机继电保护

现在我们已经进入互联网的时代，微机在各个行业以及领域都得到了较为广泛和深入性的应用，包括铁路供电系统中牵引变电所的保护方面，也需要微机的继电保护。因为微机的运算能力较为强大，其能够对于供电系统进行全面而深入性的运算，这就大大增强了供电系统的自适应性。当铁路供电系统能够通过微机实现自我检查时，也就能够尽早的发现系统漏洞，从而发出警报，引导铁路部门工作人员进行修复。这样不仅能够实现对于铁路供电系统故障的预防，而且还能够做到防患于未然，避免线路发生故障从而引起不必要的麻烦或者损失。此外，微机继电保护在针对铁路供电系统进行自我检查的同时，还可以进行问题自动修复，这样就可以经常性的展开铁路供电系统的检查工作，从而及时发现问题以及隐患，从而大大提高供电系统的稳定性。当然，这并不是表示微机继电保护能够检查和修复所有供电系统问题，因为微机继电保护的抗电磁干扰能力相对较弱，这就会限制微机继电保护的有效性应用，而且这也是当前微机继电保护需要解决的重点问题和重点方向之一。

（3）自适应三段距离保护

因为铁路供电系统的牵引网负荷较重，所以接地短路一般需要进行适当程度的保护，这里主要采用的是自适应的三段距离保护模式。三段距离保护通常将保护作用划分为三段，但是并不同时发挥主要保护作用，一般会选择前两段作为主保护，最后一段作为辅助，以备不时之需。第一段保护通常不带时限，可以说瞬间电流就会出现间断，但是第二段距离保护就会发挥延时作用，尽管时间较短，但是其会作用一小段的时间。一般通过前两段的距离保护即可保证铁路供电系统的牵引保护，很少涉及到第三段距离保护。第三段的距离保护一般为定时限过电流保护，其会在某一个时间段内对于电路进行限流，从而实现对于铁路供电系统的线路保护。

（4）变压器保护

变压器保护主要从两个角度出发，即电压和电流，因为这是变压器发挥主控作用的两个作用方向。但是变压器保护并不直接作用于铁路供电系统，而是进行故障区分，即线路故障究竟来源于电压还是电流。因为铁路供电系统中牵引变电所所需要的变压器运行方式较为复杂，所以其所需要掌握的信息量也相对较大，对于问题的查找也就需要更加灵敏的变压器，这样才能够将线路问题进行更加直观和有效地发掘，从而实现准确且高效的供电修复。

总而言之，铁路供电系统中牵引变电所的保护工作需要并不轻松，虽然这属于常规性的维护工作，但是其所带来的影响却是巨大的。对此，我们就需要从供电系统的各个作用体出发，寻找和探索能够发挥供电保护作用的出发点，进而优化和改进铁路供电系统，以保证其能够实现正常稳定性的运转。

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