铁路供电系统中牵引变电所保护研究

铁路供电系统中牵引变电所保护研究

尚怀新

中国铁路乌鲁木齐局集团有限公司乌鲁木齐供电段  新疆 乌鲁木齐  830000

摘要：本研究针对铁路供电系统中牵引变电所的保护进行深入探讨。随着铁路事业的快速发展，牵引变电所的数量及规模不断扩大，对其保护措施的要求也日益提高。本文首先介绍了牵引变电所的基本构成及保护系统，然后对牵引变电所的常见故障进行了分析，并在此基础上提出了一系列针对性的保护策略。本文旨在探讨铁路供电系统中牵引变电所的保护研究，以确保铁路供电系统的稳定运行。

关键词：铁路供电系统 牵引变电所 保护策略 保护研究

引言：铁路供电系统是铁路运营的重要组成部分，其中牵引变电所作为供电系统的重要环节，其保护措施对于铁路的安全运营有着重要意义。铁路供电系统是铁路运行的重要基础设施，而牵引变电所作为供电系统的重要组成部分，其运行状况直接关系到整个铁路系统的稳定性和安全性。面对牵引变电所数量及规模不断扩大的趋势，加强对其保护措施的研究具有重要意义。本文旨在通过对牵引变电所基本构成及保护系统的介绍，分析其常见故障，并提出针对性的保护策略，

一、牵引变电所概述

牵引变电所是铁路供电系统的重要组成部分，其作用是将发电厂送来的电能变换成适合机车车辆所需的电压，并分送到接触网或接触轨（第三轨）的场所。根据电力传输线的类型，牵引变电所可分为直流牵引变电所和交流牵引变电所。在直流牵引变电所中，电力传输线送来的高压交流电能经变压器降压后，再经整流器变为直流后送接触网或接触轨。而在交流牵引变电所中，电力传输线送来的电能经变压器降压后，可直接分送到相应的接触网或接触轨。牵引变电所的主要设备包括变压器、配电装置、开关设备等。变压器是牵引变电所的“心脏”，用于变换电压，将高电压变成适合电力机车使用的低电压。配电装置则用于接受和分配电能，开关设备则用于开闭电路。此外，牵引变电所还包括互感器、母线、避雷保护装置等其他设备，它们共同作用确保牵引变电所的正常运行。在实际应用中，牵引变电所需要适应各种复杂环境和运行条件。因此，对其保护和管理的要求也非常高。通过对牵引变电所的保护和管理，可以确保其正常运行，提高电力系统的稳定性和可靠性，保障铁路运输的安全和效率。

二、牵引变电所保护的重要性

牵引变电所的保护对于铁路供电系统的稳定运行至关重要。如果牵引变电所发生故障，可能会导致供电中断，影响铁路列车的安全运行。因此，对牵引变电所进行保护研究，预防和减少故障发生，对于保障铁路的安全运营具有重要意义。牵引变电所保护的重要性主要体现在以下几个方面：首先，确保电力系统的稳定运行，牵引变电所是铁路牵引供电系统的重要组成部分，其作用是将发电厂发出的电能升压后传输到铁路沿线，再降压为电力机车等设备所使用的电能。保护牵引变电所的正常运行，可以避免电力系统的不稳定，保证电力供应的连续性和可靠性；其次，可以有效防止设备损坏牵引变电所的故障可能会导致设备损坏，从而造成经济损失。通过保护措施，可以及时发现并处理故障，避免设备的进一步损坏，延长设备的使用寿命；再次，可以保障人身安全，例如，当牵引变电所发生故障时，保护装置可以及时切断电流，防止触电等危险情况的发生。最后，可以提高运输效率，牵引变电所的保护可以确保铁路运输生产过程的顺利进行，提高运输效率。如果牵引变电所出现故障，不仅会影响到电力机车的运行，还会影响到整个铁路运输系统的正常运行。

三、牵引变电所的常见故障

（1）主变压器故障：主变压器出现的故障主要集中在绕组、铁芯、绝缘套管、调压分接开关以及油箱这些部分。比如说，变压器发出的声响可能是巨大的、不均匀的，甚至可能是爆裂声，或者是油枕、防爆管、压力释放器喷油等，这些都是主变压器故障的典型症状。此外，主变压器还可能发生短路或其他原因造成的断相和接地问题，这种情况一般会导致主变压器不能正常工作。如果发现了主变变压器故障，应该立即进行检查并采取有效措施加以处理。

（2）断路器误动作：断路器的误动作可能是由于值班人员的误操作或误碰撞了操动机构和控制回路的相关分闸部分，或者是操动机构的脱扣装置出现故障，或者是控制回路出现故障，导致分闸线圈通电等原因造成的。当断路器发生误动作时，应将断路器迅速地从合闸位置移至隔离开关位置，并立即切断电源；如果无法快速打开隔离开关或关闭隔离开关，则必须进行人工复位。在紧急情况下，可采用手动复位、机械复位或液压复位等方法。

（3）电压互感器故障：电压互感器是变电所的关键设备，常见的故障包括电压互感器一次侧或二次侧的保险连续熔断两次或更多次，电压互感器的温度积累导致黑烟和焦臭气味的释放，电压互感器内部产生放电声，电压互感器引线与外壳之间产生火花放电，以及电压互感器外壳严重漏油等。

上述描述的是牵引变电所中经常出现的故障种类，一旦这些故障发生，应当立刻终止其运作，并进行相应的检查和修复。

四、牵引变电所保护措施

（1）变压器保护

变压器作为牵引变电所的关键设备，其保护措施主要涵盖了过载保护、短路保护、过电压保护以及欠电压保护等方面。过载保护是为了确保变压器在正常条件下安全运行，当出现故障时使之能够可靠地进行工作。过载保护装置的主要目的是避免变压器在长时间超负荷运行的情况下出现问题，一旦负荷超出预定的额定值，该保护装置将会自动切断电源。过电流保护是防止变压器因负载过大而烧坏的装置。短路保护的主要目的是避免变压器的内部或外部发生短路，一旦出现短路，该保护设备会立即断开电源，以避免设备受损。过电流保护和欠压保护都是在故障情况下，保护装置能够及时切除故障电路，从而避免事故进一步扩大。设置过电压保护和欠电压保护的目的是避免变压器受到异常电压的影响，当电压超出或低于正常范围时，保护装置会自动调节电压或断开电源。

（2）断路器保护

断路器作为牵引变电所的关键设备之一，其主要的保护措施涵盖了过载保护、短路保护以及欠电压保护等方面。过载保护是通过设置在母线上的热偶或热电阻来进行的，当电流达到额定值后，热偶或热阻就不能再发挥作用了。过载保护功能是通过热继电器来实现的，当电流超出规定的额定值时，热继电器会启动，切断电源以避免设备过热。过负荷保护是通过限流电阻和熔丝实现的，当回路中出现过大电流时，限流电阻会导通从而限制电流，使设备停止工作。短路保护功能是通过熔断器来实现的，当电路出现短路情况时，熔断器将会熔断，从而切断电源，以避免设备受损。过流保护是通过热敏电阻或热敏纸实现的，当流过负荷时，热敏纸将温度传递给热继电器使之断开电源，从而达到限流作用。欠电压保护是通过接触器和继电器来实现的，当电压低于正常范围时，接触器和继电器会启动，切断电源，以防止设备在欠压状态下运行。

（3）隔离开关保护

隔离开关作为牵引变电所的关键设备之一，其主要的保护措施涵盖了过载保护和短路保护两大方面。过载保护功能是通过热继电器来实现的，当电流超出规定的额定值时，热继电器会启动，切断电源以避免设备过热。在正常情况下，热继电器不会动作。短路保护功能是通过熔断器来实现的，当电路出现短路情况时，熔断器将会熔断，从而切断电源，以避免设备受损。

结束语：本文对铁路供电系统中牵引变电所的保护进行了研究。通过对变压器、断路器、隔离开关、电压互感器和电流互感器等设备的保护措施进行分析，可以得出以下结论，加强设备的维护和检修工作对于保障设备的正常运行具有重要意义，选用高品质的设备和材料可以减少故障的发生，采用多种保护措施可以有效地提高设备的可靠性和安全性。未来可以进一步研究新型的保护技术和方法以提高牵引变电所的保护水平。

参考文献：

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[2]刘玉宝.电气化铁路牵引供电系统智能化技术探究分析[J].数字技术与应用,2023，08，25