地铁牵引变电所变电设备可靠性分析

地铁牵引变电所变电设备可靠性分析

张军

乌鲁木齐城市轨道集团运营分公司，新疆乌鲁木齐市，830000

摘要：21世纪以来，随着我国经济的快速发展，城市化进程的加速，地铁作为城市交通的主要交通工具，其建设的规模和数量也在逐步增加。牵引变电站的变电设备是轨道交通建设中的关键部件，它直接影响着轨道交通的安全和稳定。所以，要根据地铁牵引变电站的实际情况，采取适当的对策，提高其运行的可靠性，为地铁牵引变电站的安全运行打下坚实的基础。本文以地铁牵引变电站的电力系统为例，对其进行可靠性分析，以供借鉴。

关键词：地铁；牵引变电所变电设备；变电设备；可靠性

引言：在地铁正常运营中，牵引变电站的变电设备起着至关重要的作用，如果发生故障或运行异常，将会对地铁的安全和稳定造成一定的影响，所以要加强对其可靠性的分析，并制定合理的、切实可行的措施，以保证地铁的安全和稳定。在地铁牵引变电站的安全运行中，对其进行可靠性分析与提高，需要对其进行高质量的设备维修。牵引变电设备在运行过程中极易受外界因素影响，应加强对设备的技术分析，并根据不同的设备，采用适当的防护措施，提高其工作品质，为今后的地铁安全运营打下良好的基础。

1地铁牵引变电所变电设备概述

1.1保护原理

牵引变电所内的直流系统的故障形式主要有：短路故障，过负荷故障，过压故障等等，最常见的也是危害最大的是短路故障。从本质上讲，短路故障有两种类型，一种是正极对负极短路，另一种是正极对大地短路。所内配置的多数保护都是为了切除前一种故障，框架保护则是为了切除后一种故障。对于前一种故障，多数是由于架空接触网对钢轨短路所引起的，短路点离牵引变电所的距离决定了短路电流的大小。远端短路故障电流的峰值与列车启动时的电流峰值相近，甚至小于该电流，所以，远端短路故障电流与列车启动电流的区分，是牵引变电所直流保护的难点。另外，列车受电弓过接触网分段时，也会有一个峰值较高的电流出现。

1.2变电设备

变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，它通过其变压器将各级电压的电网联系起来。而在变电站中需要各种组建设备，这些设备类型较多，包含变压器类、开关类、四小器类、无功装置类设备外，还有其他设备及辅助装置，如阻波器、绝缘子、高压套管、导引线、接地装置、二次设备、高压直流设备等。这些设备统称为变电设备。

1.2.1变压器

变压器是利用电磁感应原理对变压器两侧交流电压进行变换的电气设备。变压器主要构成部分是铁芯、线圈和各种绝缘材料。其中铁芯和线圈都浸在变压器油中，与空气和潮湿气体隔绝。

1.2.2高压开关

高压开关是一种电气机械，其功能就是完成电路的接通和切断，达到电路的转换、控制和保护的目的。高压开关是电力工业中重要的输配电设备，在电力系统中起着十分重要的作用。随着我国城市电网建设速度加快，封闭式组合电器将得到大量的运用。高压开关的主要类型按灭弧介质分为：油断路器、空气断路器、真空断路器、六氟化硫断路器、固体产气断路器、磁吹断路器等。油断路器利用变压器油作为灭弧介质，分多油和少油两种类型。

1.2.3整流器

整流器除将交流电能转换为直流电能外，还可以通过增加内部整流桥和逆变桥的数量提高一次系统的电压稳定性，延长系统设备的使用寿命。

2.提高地铁牵引变电所变电设备可靠性的措施

2.1做好牵引变电所直流电保护

（1）采用大电流脱扣保护方式，为了做好牵引变电所的直流变电保护，我们可以采用大电流脱扣保护方式，脱扣保护的工作原理是当电流达到了断路的阀值时，脱扣器能很快的将短路故障切除，从而使得断路器跳闸，这样就可以对线路有一定的保护作用，可以及时地将电路中的故障消除，这是牵引变电所之中的极为重要的内在装置。

（2）做好定时限流保护，在地铁的牵引变电所进行定时限流保护也是十分必要的，定时限流保护的主要作用是可以保护远端的断路，当电路中的电流超过一定的额度时，那么电流将会自动触发跳闸，这样就会使地铁列车不能正常启动，对地铁列车有一定的保护作用，防止列车在行驶的过程中受到损害。

（3）采用低电压保护，牵引变电所中采用低电压保护也是很有必要的，而且低压保护的工作原理与定时限流保护的工作原理类似，低电压保护工作并不在工作时起主要作用，这种保护方式主要是配合其他的方式共同使用的。低电压保护对列车的启动有一定的好处，可以保护地铁列车内部的连续启动装置。

2.2自动重合闸功能

牵引变电所内直流馈线开关配合微机测控保护装置具有通过线路测试回路，判别故障性质的自动重合闸功能。正常操作断路器合闸时，能对线路进行多次测试，线路正常允许合闸，如线路存在持续性故障，闭锁合闸。当接触网发生故障时，断路器分闸，起动线路测试，并根据测试结果判别故障性质，如故障是瞬时性的，自动重合闸将使断路器重新合闸；如故障是永久性的，直流断路器不进行重合闸。

2.3加强巡检工作

在提高地铁牵引变电站的安全运行中，既要做好相关的安全防护工作，又要加强对其故障的检测与处理。根据变电站的实际工作情况，加强对牵引变电站的电气设备的检查与维护。建立健全的检查、维修制度及维修方案，提高地铁牵引变电站的运行可靠性及稳定性。通过对变电站的巡视，能够有效地发现变电站的运行中的潜在的安全隐患，并对其进行及时的检查，即使不能在一开始就发现其潜在的问题，也能够及早的进行防护，从而减少在运营过程中发生的事故，从而降低运营成本。所以，在地铁牵引变电站的电力设备管理中，工作人员要加强对其的监控，严格按照已制定的监控系统，加强对各个环节的检查，减少工作中出现的纰漏，如果发现有问题，要及时上报，及时采取科学的处理方法，避免发生重大安全事故

[3]。

2.4加强接地防雷保护措施

地铁牵引变电所的变电所设备安全可靠，是引起雷电灾害的重要原因。所以，在地铁牵引变电设备的管理中，应加强对其防雷的保护，采取适当的防范措施，以减少其对电力系统的影响。在地铁工程的实际维修中，应加强对其性能的保养，以保证其真正的防雷功能，并加强其防雷能力。为了防止电气设备在操作过程中发生漏电事故，在电气设备的机械箱接地时，应保证机械箱的接地和开关的分离，以减小对接触网的故障影响，从而进一步提高牵引变电站的防雷能力。

2.5加快故障处理反应速度

在地铁运营过程中，牵引变电站的电力系统起着举足轻重的作用。要提高电力系统的运行可靠性，就必须保证地铁牵引系统各功能的正常运转。为进一步加强电力系统的稳定性，适应目前地铁运营的要求，必须对现有的变电站设备进行改造，以提高其处理故障的速度。增加虚拟电路板和自动通话软件，提高系统的信息采集能力，在电力系统发生故障时，可以及时做出反应，将潜在的风险降到最低，提高电力系统的安全。在夹紧钢丝时，加强各种新工艺的使用。有效地解决了T型线夹问题，使接线方式更方便、更安全。不同断面压缩线的直径对应，使线夹能够一次完成压缩，从而提高故障处理能力，必须排除人为拧紧不当引起的线路发热，避免设备失效。

结束语

近几年，我国的城市轨道交通建设成绩斐然，目前的轨道交通系统中，牵引变电所是其中的重要组成部分，它对保证轨道交通的安全运行具有重要意义。因此，地铁运营中要加强对牵引变电所设备的状态的监测，及时地发现问题，进行针对性的分析，进一步发展先进的技术，提高地铁牵引变电所设备运行的可靠性，保持技术的领先地位，不断地完善和创新地铁牵引变电站设备控制方式，确保地铁的安全、稳定，为推动我国地铁建设贡献力量。

参考文献

[1]王传启.高速铁路智能牵引变电站自动化关键技术研究[D].华中科技大学，2013，40（10）：120-126.

[2]王玉红，王刚.一体化管控在变电设备运维、检修中的应用分析[J].科技创新与应用，2017（3）：184.

[3]盛蓉蓉.可用于DC750V及DC1500V系统的牵引变电所变电设备设计[J].城市轨道交通研究，2015，07（10）：123-124.尊敬的作者：

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